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《可重新配置，石墨烯涂层，硫族纳米线与一个10纳米的对映选择性的排序能力。》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2018-05-22

  • 利用等离子体纳米线制备的手性表面等离子体极谱(SPPs)可用于增强生物传感应用的分子光谱。然而，由于缺乏可切换的手性spp，可转换的立体选择性和各种分析物的检测受到限制。利用有限元方法模拟和分析计算，我们提出了一种石墨烯涂层的硫族(GCC)纳米线，它能产生中红外、手性SPPs。在chalcogenide玻璃Ge2Sb2Te5的介电常数中，手性spp可以在“on”(透明)和“off”(不透明)之间进行可逆切换。此外，通过控制石墨烯涂层层的Fermi能量，纳米线可以输出非手性或手性spp。建立了一种热电模型，以说明在纳米线的终点处对SPPs进行超快开关的可能性。最后，我们证明了通过GCC纳米线可以实现对10-nm对映体的选择性和横向排序。手性纳米粒子具有相反的手性经验，横向力在它们的符号和大小上都有差异。我们的设计可能为等离子体纳米线网络和可调谐的纳米光子器件铺平道路，这需要对SPPs的超快转换，并提供一种紧凑的、对环境的合成方法。

    ——文章发布于2018年5月21日

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相关报告

  • 《石墨烯纳米线模拟人类最好的鼻子。》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2018-03-30
    • 石墨烯的机械稳定性、高导电性以及与多种碳质功能化化学物质的相容性使其成为新型气体传感器的诱人主机系统。现在，研究人员已经克服了利用石墨烯在自然界最伟大的传感器之一——狗的鼻子——的生物模拟中所面临的一些制造挑战。 几世纪以来，狗的嗅觉都非常灵敏。在狗的鼻子里有丰富的毛细血管的介观结构，将一个巨大的嗅觉区填入一个小体积内。石墨烯纳米线——纳米薄片均匀地缠绕在自己周围——已经被提议用作这种毛细管结构的人造模拟物。对这一点的挑战是石墨烯纳米线的制造，它符合性能预期。 过去的尝试是在未还原或部分还原的状态下开始使用氧化石墨烯。因此，形成的纳米线缺乏石墨烯的恒星电子和表面化学性质。另一个重大挑战是保持卷轴的均匀性。 姚王，雷江，郭福州和他的同事们发现了一种克服纳米材料制造的挑战的方法。他们使用一种芳香族聚合物，聚(p-styrenesulfonate) (PSS)，作为表面活性剂分散在氧化石墨烯的水溶液中。聚合物和石墨烯氧化物之间的非共价相互作用将表面活性剂与它的目标结合起来，减少了石墨烯氧化物纳米薄片的聚集，从而使它们的表面键完全减少。 研究人员将水溶液倒入一个玻璃瓶中，将其浸泡在液态氮中，然后将其装入“冻干机”——冷冻干燥器——将冰升华。在整个升华过程中，纳米薄片开始逐渐滚动，一旦脱水完成，就会完全滚动。 检查结束 研究小组对合成的纳米管进行了表征，发现其管状结构的长度、直径和直线度都很均匀。他们还在冻干过程中使用了分子动力学模拟和低温扫描电镜，从而揭示了滚动的行为。速冻程序在玻璃瓶内建立一个垂直的温度梯度。冰沿着这个梯度结晶，因此当过程迅速发生时，嵌入的纳米薄片沿着这个垂直方向冻结。 当冰开始升华时，一层薄薄的纳米薄片被暴露出来。分子动力学模拟表明，在石墨烯氧化石墨烯纳米片的一侧，PSS的一种特殊的结合，使其在卷轴形成过程中产生了纳米薄片的曲率，这部分是由于PSS层的亲水性质。 然后，研究人员可以通过喷洒分散的纳米粒子的液滴，来制造气体传感器，并将其放置在银-钯电极上。这些传感器构成了线性欧姆装置，其电阻是通过目标分析物的存在来调节的，这里是NO2。与类似石墨烯基传感器相比，新冻干方法产生的传感器灵敏度更高，对NO2的选择性更强。
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  • 《梳理纳米线》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2019-07-03
    • 我们的细胞让机器变得舒适。可嵌入传感器记录神经元如何以及何时发射;电极激发心脏细胞击败或脑细胞射击;类神经元装置甚至可以促进植入大脑后更快的再生长。 很快，所谓的脑机界面可以做得更多：监测和治疗帕金森病等神经系统疾病的症状，提供设计人工智能的蓝图，甚至可以实现脑 - 脑通信。 为了实现可达到的和不切实际的，设备需要一种方法来逐字深入我们的细胞以进行侦察。我们对神经元如何工作的了解越多，我们就越能用我们的机器模拟，复制和处理它们。 现在，在Nature Nanotechnology上发表的一篇论文中，Joshua和Beth Friedman大学教授Charles M. Lieber介绍了他最初用于细胞内记录的纳米级设备的更新，这是第一个用于记录活细胞内电子颤动的纳米技术。九年后，利伯和他的团队设计了一种方法，可以同时制造数千种这样的设备，创建一支纳米级军队，可以加快努力，找出我们细胞内发生的事情。 在利伯的工作之前，类似的设备面临着金发姑娘的难题：太大了，他们会记录内部信号但杀死牢房。太小了，他们没能穿过细胞膜 - 录音结果嘈杂而且不精确。 利伯的新纳米线恰到好处。在2010年设计和报告，原件有一个纳米级“V”形尖端，在“V”底部有一个晶体管。这种设计可以穿透细胞膜，并在不破坏细胞的情况下将准确的数据发送回团队。 但有一个问题。硅纳米线的长度远远超过它们的宽度，使得它们摇摆不定并且难以缠结。 “它们和煮熟的面条一样灵活，”Lieber实验室的研究生Anqi Zhuang说道，他是该团队最新工作的作者之一。 为了制造原始设备，实验室成员必须同时捕获一条纳米线面条，找到“V”的每个臂，然后将线编织到记录设备中。一对设备用了2到3个星期。 “这是非常繁琐的工作，”庄说。 但纳米线一次不制成一个;它们就像它们类似的东西一样集中制造：熟意大利面。利用利伯用于制造第一根纳米线的纳米团簇催化气 - 液 - 固方法，该团队建立了一个环境，使电线可以自行发芽。它们可以预先确定每根导线的直径和长度，但不能预先确定导线的位置。即使它们一次生长数千甚至数百万纳米线，最终的结果却是一堆看不见的意大利面条。 为了解开这个烂摊子，利伯和他的团队为他们松散的煮熟的面条设计了一个陷阱：他们在硅片上制作U形沟，然后在表面上梳理纳米线。这种“梳理”过程解开了混乱，并将每根纳米线沉积成一个整齐的U形孔。然后，每条“U”曲线都得到一个微小的晶体管，类似于它们的“V”形器件的底部。 通过“梳理”方法，利伯和他的团队在相同的时间内完成了数百个纳米线设备。 “因为它们非常一致，所以它们很容易控制，”张说。 到目前为止，张和她的同事们已经使用“U”形纳米级装置记录培养物中神经细胞和心脏细胞的细胞内信号。涂有模仿细胞膜感觉的物质，纳米线可以最小的努力或对细胞的损害穿过这个屏障。并且，它们可以记录与其最大竞争对手相同的精确度的细胞内颤振：膜片钳电极。 贴片钳电极比纳米线大约100倍。顾名思义，该工具会夹住细胞膜，造成不可逆转的损害。膜片钳电极可以捕获细胞内电信号的稳定记录。但是，张说，“记录后，细胞就会死亡。” Lieber团队的“U”形纳米级设备对其细胞宿主更友好。 “它们可以并行插入多个细胞而不会造成损害，”张说。 现在，这些设备非常温和，在记录约10分钟后，细胞膜会将它们推出。为了扩展这个窗口的下一个设计，团队可能会在尖端添加一些生化胶水或使边缘变粗糙，以便导线接近膜。 纳米级器件相对于膜片钳具有另一个优势：它们可以并行记录更多细胞。使用夹具，研究人员可以一次只收集一些细胞记录。在这项研究中，张一次记录了多达10个细胞。 “可能会有更多，”她说。他们一次可以记录的细胞越多，他们就越能看到细胞网络如何在生物中相互作用。 在扩展纳米线设计的过程中，该团队也碰巧证实了一个长期存在的理论，称为曲率假设。在利伯发明了第一批纳米线之后，研究人员推测纳米线尖端的宽度（“V”或“U”的底部）会影响电池对电线的响应。在这项研究中，该团队尝试了多条“U”曲线和晶体管尺寸。结果证实了最初的假设：细胞像一个狭窄的尖端和一个小晶体管。 “包括我们自己在内的许多科学之美在推动假设和未来工作方面面临着诸多挑战，”利伯说。随着它们背后的可扩展性挑战，该团队希望捕获更精确的记录，可能是在亚细胞结构内，并记录生物中的细胞。 但对于利伯来说，一个脑机挑战比其他所有人更具吸引力：“将机器人带入现实。” ——文章发布于2019年7月1日
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