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《基于环糊精主客体识别的手性分离材料研究获得新进展》

  • 来源专题：长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
  • 发布时间：2017-01-11

  • 手性广泛的存在于药物分子中，而两种不同构型的药物在生物体中的生物活性具有很大区别; 缺课，分离得到单一构型的手性化合物在药物化学和生物医学领域具有重要意义。传统的手性分离方法主要包括色谱法和化学合成法、 这两种方法均需要昂贵的实验仪器做支撑、 耗时且操作繁琐复杂、 高效、快速的手性分离手段的发展具有十分重要的意义。近年来，手性分离材料的研究引起了广大科研工作者的关注。？ ？ 中国科学院成都生物研究所李帮经研究员与四川大学高分子研究所的张晟教授长期致力于基于环糊精主客体识别的功能性材料研究。基于环糊精主客体识别的理论，通过共价键将环糊精衍生物 (6-提示-β-CD) 修饰在磁性纳米粒子 (MNPs) 看，制备了一种新型的具有磁响应性的手性分离材料 （提示-β-CD MNPs）; 实验研究表明，通过提示-β-CD 与萘乙胺之间的主客体包合作用、 该分离材料表现出高效的手性分离能力、 得到的单一构型的化合物的...

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  • 《长春光机所光子实验室在利用飞秒激光微纳加工石墨烯材料方面的研究获得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2020-05-11
    • 自石墨烯被首次发现以来，“二维材料”逐渐走入人们的视野，并成为材料领域的研究热点。然而如何突破材料本身性能，拓展其物理化学性质，是实现其走向应用的关键环节。通过自组装，电子束刻蚀和极紫外光刻等技术在石墨烯上制备微纳结构，能够调控其带隙、吸收、载流子迁移率等性能。但这些方法存在着耗时、成本高昂，缺乏通用性等问题。因此，如何降低成本，高效制备微纳结构石墨烯，成为了目前需要解决的重要问题。   飞秒激光加工技术 凭借着超高峰值功率和超短脉冲持续时间的独特优势，被广泛应用于多种材料的超精细微纳加工领域。 然而，以激光直写为例，虽然其精度很高，但在超精细微纳制备上，效率仍有待提高。同时保证加工精度和加工效率是该技术需要解决的主要问题之一。显然，如何利用灵活简便的加工手段解决加工精度和加工效率问题是拓展飞秒激光实用化的关键所在。   针对上述问题，近日中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光子实验室杨建军团队和山西长治学院、美国罗切斯特大学合作提出了一种新型的应对方式——飞秒激光等离子体光刻技术（ FPL ）。通过均匀化入射激光通量的宽视场照射以及调控激光与物质耦合强度和瞬时局部自由电子密度分布等，合作者们在百纳米厚的硅基氧化石墨烯（ GO ）薄膜表面实现了高质量微纳周期结构的快速制备。   这项工作首次证明了 FPL 技术在二维薄膜材料上能够实现大面积高质量亚微米周期结构（周期约 680 纳米，宽度约 400 纳米）（ rGO-LIPSS ）的快速制备。不仅如此，得益于飞秒激光的非线性光学特点， FPL 技术加工过程不易受材料表面缺陷、杂质等因素的影响，加工基底也不易受到材料种类的限制。加工材料表现出了优异的机械性能，可以利用传统的湿转移法进行完整转移。这为相关材料周期性微纳结构的灵活制备奠定了基础。   该研究成果以 “ High-speed femtosecond laser plasmonic lithography and reduction of   graphene oxide for anisotropic photoresponse ”为题发表在Nature子刊 Light: Science & Applications 上 。
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  • 《宁波材料所在量子材料研究方面获得重要进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2021-01-12
    • 磁斯格明子是一种非共线磁涡旋结构并受拓扑保护的准粒子。磁斯格明子因其可以做到纳米尺寸、非易失且易驱动从而被认为在下一代自选电子学器件如信息存储、逻辑运算或者神经网络技术等领域将会扮演重要角色。磁斯格明子的形成通常是由使磁矩倾向于垂直排列的反对称交换耦合（Dzyaloshinskii-Moriya interaction，DMI）引起的。DMI同时也是凝聚态物理等基础科学研究中的一个重要物理相互作用，所以DMI的研究和磁斯格明子的研究已然成为当前自旋电子学领域，同时也是量子材料研究热点。 　　 DMI的出现要求打破磁性材料的空间反演对称性以及强的自旋轨道耦合作用（spin-orbital coupling，SOC）。因此目前实验上大多利用磁性薄膜和具有强SOC的重金属薄膜形成异质结来诱导出大的DMI，从而实现磁斯格明子态。但这些材料在实际应用过程中仍有诸如如何保证磁斯格明子的室温稳定性、可控读写和高密度等许多问题亟需解决。另一方面，近年来随着二维铁磁性薄膜的发现，二维材料在自旋电子中的应用越来越受到人们的重视，人们期待能在这些新材料中实现室温稳定可控的磁斯格明子。但是目前已制备出的二维铁磁材料如CrI 3 ，VSe 2 和Fe 3 GeTe 2 等单层薄膜，由于它们晶体结构对称性约束，导致它们都不能产生DMI，这就限制了它们在磁斯格明子领域的应用。为此人们需要探究如何才能在二维磁性材料中诱导出大的DMI，并且实现对磁斯格明子态的调控。 　 　近年来，中国科学院宁波材料技术与工程研究所量子功能材料团队杨洪新研究员一直致力于磁斯格明子材料的研究（ Nature Materials 17, 605 (2018); Nature Nanotechnology 11, 449 (2016); Phys. Rev. Lett. 124, 217202 (2020); Phys. Rev. Lett. 115, 267210 (2015); Phys. Rev. B 101, 184401 (2020); Physical Review B 102, 094425 (2020) 等）。近期，该团队提出利用二维多铁材料内禀的Rashba效应，不仅可以诱导出大的DMI，还能实现人们一直寻求的电场调控磁斯格明子。该工作开辟了二维材料中通过多铁性实现磁斯格明子的一体化电学调控新领域，以题为“Electrically switchable Rashba-type Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmion in two-dimensional magnetoelectric multiferroics”的论文以Rapid Communication形式发表在 Phys. Rev. B 102, 220409(R) (2020) 。 　　 该团队注意到在具有垂直电极化的二维多铁材料中，其自发电偶极矩导致的电势差会在薄膜中产生强的Rashba效应，由此可以使传导电子在磁性原子间传递DMI，而不要额外的重金属元素来提高材料的SOC。并且利用二维多铁材料的磁电耦合，通过外加电场使电极化矢量翻转的同时也可实现DMI手性的翻转，如图1（a）所示。利用二维多铁材料的这一特性，可以在单一的二维多铁材料中实现可以相互转换的具有不同手性和极性的磁斯格明子态，如图1（b）所示。这可为利用磁斯格明子实现多态存储提供新的思路。为了实现以上的构想，该团队研究了CrN单层薄膜等多种二维多铁材料。他们首先通过第一性原理计算发现CrN单层薄膜中的确出现了DMI并且其大小达到了3.74meV /f.u.。通过分析DMI的能量来源，他们分析发现由简单的Rashba模型出发计算的DMI系数和直接从第一性原理计算得到的DMI是一致的。这两方面的分析表明CrN单层薄膜中的DMI是由体系Rashba效应导致的。利用计算的DMI等磁性参量，他们通过微磁模拟确认了在CrN单层薄膜可以实现磁斯格明子态。最后他们研究了电场对CrN单层薄膜的结构和磁性性质调控，并发现通过外加电场的确可以实现CrN单层薄膜的DMI大小和手性翻转。综合以上研究，研究者们提出了在CrN单层薄膜中可以实现电场对磁斯格明子的翻转调控。 　　该工作由梁敬华助理研究员，崔琪睿博士和杨洪新研究员合作完成。该工作得到了中国科学院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目（ZDBS-LY-7021）、国家自然科学基金（11874059）、浙江省相关人才计划（LR19A040002）等项目支持。
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