采用扫描电化学显微镜和纳米电极研究电荷在液/液界面上的转移过程（英文）

应用扫描电化学显微镜研究电荷在液/液界面上的转移过程是目前电化学和电分析化学领域的研究热点之一。本文发展了一种制备金属纳米电极和SECM探头的方法.围绕着扫描电化学显微镜与纳米探头（金属、玻璃纳米管）的结合以及扫描电化学显微镜与极化的液/液界面的结合，本文研究了加速离子在可极化的液/液界面上的转移反应机理及其动力学，并对电子在液/液界面间的转移的Marcus理论做了较详细地探讨。     

质子膜表面粗糙化对质子交换膜燃料电池膜电极性能改善研究

通过对Nafion117表面粗糙化和“预先溶胀法”制备技术提高了微型PEM燃料电池膜电极(MEA)的极化性能. 循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等电化学检测手方法证明， Nafion117表面粗糙化后扩展了催化层/质子膜三相界面区域，增大了电化学反应的催化活性点，降低了界面的接触阻抗.     

新型纳米结构电极体系的界面结构和性能

1 背景 具有重要应用功能的新体系和新研究方法,是当代电化学与其他学科实现交叉及电化学本身发展的二个主要研究方向。“九五”国家自然科学基金重点项目“新型纳米结构电极体系的界面结构和性能”,正是遵循电化学的主要方向,以新型材料或结构、尤其是纳米结构制备电极(包括表面增强光学电极、过渡金属薄膜和表面合金电极、纳米结构半导体膜电极、电活性表面团簇电极);利用电化学现场     

单分子操纵与调控

由于具备在空间和能量尺度的高分辨表征能力以及纳米局域探针特点,扫描隧道显微术已经成为近年来对单分子体系进行空间、结构操纵和物理、化学性质调控的重要工具。它可以操纵单分子及其组元在材料表面进行各种运动模式乃至化学反应,并通过电致等外场效应调节单分子体系的量子态,从而在新型材料探索、纳米器件设计、化学反应机理研究与控制等领域具有极大的应用潜力。     

高新技术

<正>单分子单光子发射及其源阵列展示中科大单分子科学团队董振超研究组,通过发展与扫描隧道显微镜(STM)相结合的单光子检测技术和分子光电特性调控手段,清晰地展示了空间位置和形貌确定的单个分子在电激励下的单光子发射行为及其单光子源阵列,研究论文发表于《自然—通讯》。由于受到实验技术和荧光淬灭效应的制约,一直难以实现从空间位置和形貌确定的单个分子产生强而稳定     

超分子纳米材料的可控组装方面取得新进展

化学所胶体、界面与化学热力学院重点实验室和有机固体院重点实验室合作,选用一种蒽衍生物,对衍生物进行了界面的超分子组装,通过改变界面组装的表面压来调控分子间p-p交叠程度,进而可控地制备了纳米线圈和直线状纳米纤维超分子组装体。该研究表明,有机构筑基元的界面组装为控制纳米材料的形貌及光电性质提供了一种简便的方法,     

高时空分辨的神经递质电化学传感检测技术发展与展望

目前,实现对细胞神经递质释放过程的高时空分辨实时监测,仍存在诸多挑战。近些年来,通过发展不同的电化学检测技术实现了对细胞胞吐(exocytosis)释放以及细胞内部囊泡的定量化分析;一些研究使用这些技术,进行了细胞释放模式的探究。通过在电极表面修饰小分子或者调控电极尺寸,可实现高分辨率和高灵敏度的监测。文章重点介绍了神经递质电化学检测的机理、微米电极以及纳米电极检测技术的发展,对电化学传感与成像技术的联用进行了评述,并对电化学传感检测技术未来发展方向进行了展望。在此基础上,文章综合各种不同监测技术的优点,提出构建纳米电极与成像以及其他检测手段的联用技术,以大幅提高纳米电极在神经递质检测方面的能力。     

表界面分子自组装与调控

表界面分子自组装与调控是分子科学研究的前沿课题之一。研究表界面分子组装与调控有助于深入理解对分子吸附、分子间相互作用和吸附组装结构等科学问题,有助于发展新型纳米材料,制备新型纳米器件。本文以本课题组近年研究工作为主,介绍利用扫描隧道显微技术研究固体表面分子吸附组装以及如何调控分子组装结构的部分结果,包括分子吸附,主客体分子组装,组装结构调控等内容,并分析展望了该研究领域的发展趋势。     

中国科技

中国科学院化学研究所在超疏水性纳米界面材料的研究上取得突破性进展。他们以一种亲水性的高分子聚乙烯醇为原料,制备了具有超疏水性表面的纳米纤维,纤维表面与水的接触角大于170°。这种特殊的现象是由于聚乙烯醇分子形成了具有纳米结构的表面,分子在纳米结构表面发生重排,     

电化学现场时间分辨紫外可见光谱测量系统

当代电化学科学技术要求实现对电化学反应的控制(加速或阻化),前者如电池中的电化学反应,后者如金属腐蚀中的电化学反应。要实现对电化学反应的控制,必须了解构成复杂电化学反应的基元步骤。在已经知道的电化学反应,包括电催化反应中,基元过程在微秒和纳秒时间标度内进行。因此,应当发展时间分辨达微秒和纳秒的电化学现场时间分辨光谱技术,建立相应的测量系统。电化学现场时间分辨光谱技术主要由时间分辨光谱、微电极和电化学控制技术组成。目前,尺度达微米级的超微电极,时间分辨允许达到纳秒级,性能优良的通用电化学控制仪器,时间响应只能达到微秒级,极化电流小于微安级的电化学控制系统,响应时间可能达纳秒级。     

非润湿单分子成膜驱油技术研究与应用

针对中原油田目前采油技术中存在的问题,对非润湿单分子成膜技术进行了研究,分析了非润湿单分子膜剂驱油机理,对单分子膜剂的表面性质、驱油效果以及对岩心的污染性进行了实验.实验表明,单分子膜剂不在于降低表面张力,而在于改变固液界面的润湿性,它可以使水湿(接触角<90°)或油湿(接触角>90°)界面变为中间润湿(接触角约90°);加入单分子膜剂可使固体表面的水膜破裂,从而剥离表面的残余油;在一定温度及压力下,单分子膜剂比注入水驱可提高采出程度10%以上,且对岩心的污染极小,或没有污染.室内实验及先导性试验表明,非润湿单分子成膜技术具有良好的驱油效果,是一项具有很大潜力的技术.     

一维无机半导体纳米材料的制备及其表面可逆浸润性研究（英文）

智能材料与界面材料有机结合，赋予界面材料智能特性将是研究智能材料的一个新领域. 通过水溶液以及低温水热合成方法，我们分别制备了氧化锌以及氧化钛一维无机半导体纳米棒薄膜。结合它们特殊的微观/宏观表面几何结构以及表面紫外光敏感性，在紫外光以及暗处保存的交替作用下，我们实现了表面超疏水以及超亲水的可逆转变性能。在这里，我们还讨论了一维纳米材料表面浸润性可逆转变的机理。这一原理可以拓展到其它具有类似纳米结构和外场相应性的纳米表面中。这些具有智能相应性的材料具有极其重要和广泛的工业用前景。     

一维有机纳米材料研究领域取得重要进展

理化技术所张晓宏研究组发明了一种高纯度、低结构和形貌分散度的、相对普适的制备一维和准一维单晶有机纳米结构的新方法。这一发明扩展了能够形成一维单晶有机纳米材料的有机分子结构种类,为深入理解纳米材料的一维生长机制和有机纳米材料形状调控提供了实验依据,为进一步研究有机纳米器件的构筑提供了重要材料基础。利用该方法,通过有机分子结构修饰,实现分子间超分子作用力的强度、方向等的调制,     

研究发现可用于高分辨率生物分子电学检测的新材料

上海应用物理所物理生物学实验室的方海平研究组与樊春海研究组合作,通过理论计算发现,把单层石墨烯放在金（111）表面形成的复合结构,可以稳定吸附DNA分子,进而通过石英晶体微天平（QCM）技术在实验上很好地验证了该理论研究结果。这一复合纳米结构因具有很好的导电性,有望在生物分子检测和纳米器件等领域有着广阔应用前景。     

液相法制备纳米铁颗粒研究进展

由于体积效应和表面效应,纳米铁颗粒在电子、环保、生命科学以及机械等行业具有非常广泛的用途。液相法就是在均相溶液中,利用各种途径引发的化学反应,通过均相或异相成核及扩散生长而制备出粒径可控、分布窄的纳米材料。介绍了冷冻干燥法、电化学沉积法、微乳液法等制备纳米铁颗粒的方法以及液相法存在的问题和发展方向。     

功能材料的可控组装、聚集态结构和性能研究取得系列进展

化学所有机固体院重点实验室的研究人员,发展了一种基于无机／有机功能材料的同态超分子体系,在无机一有机界面形成“分子口袋”,通过界面问强烈作用达到高选性分离富集驼分子,相关的研究结果发表在Angew．Chern．Int．Ed．上。该研究通过分子设计,在无机／有机界面形成高活性表面,成功的产生在俩个独立体系不可能产生的新功能,证明了无机／有机异质结构作为关键材料在光电、信息和生命等高技术研究领域的潜在应用价值。     

超疏水性纳米界面材料的制备与研究

制备并研究了几种超疏水性纳米界面材料,具体包括(1)以多孔氧化铝为模板,通过一种新的模板挤压法制备了聚丙烯腈纳米纤维,该纤维表面在没有任何低表面能物质修饰时即具有超疏水性,与水的接触角可高达173.8°.(2)利用亲水性聚合物聚乙烯醇制备了具有超疏水性的表面,打破了传统上只有利用疏水材料才能得到超疏水性表面的局限性,扩大了制备材料的应用范围.研究表明,这种特殊的现象是由于聚乙烯醇分子在纳米结构表面发生重排,使得疏水基团向外,分子间氢键向内,从而导致整个体系的表面能降低引起的.(3)将聚丙烯腈纳米纤维通过典型的热解过程,得到了具有类石墨结构的纳米结构碳膜,该膜表面在广泛pH值范围内都具有超疏水的特征,在基因传输、无损失液体输送、微流体等方面具有更广阔的应用前景.(4)利用喷涂-干燥技术制备了一种新型的同时具有超疏水及超亲油性的油水分离网膜.研究表明,网膜表面特殊的微米与纳米尺寸相结合的粗糙结构导致这种特殊的性质,该网膜具有很高的油水分离效率,具有极其广阔的应用前景.     

利用扫描隧道显微镜对单分子表征与控制的研究进展

扫描隧道显微镜能探测材料表面局域的原子级分辨率的空间和电子结 构，可操作性强，极大地增强了科学家表征单分子结构，研究单分子物理、化学特性，和操 纵单原子、单分子并构造纳米器件的能力。本文介绍了近年来利用扫描隧道显微镜进行单分 子表征和操纵的最新研究进展，讨论了在单分子尺度下若干特殊的物理现象和效应，说明了 单分子研究对物理学和其他学科发展所提供的机遇和挑战。     

模板技术制备介观结构材料（英文）

模板技术是制备介观尺度下具有多重结构材料的简单有效方法。本工作围绕纳米微球及其组装结构，一维纳米纤维及其组装结构而开展。其中重点关于核-壳结构凝胶微球的制备，并以此为模板制备包覆复合微球和中空微球，实现复合微球的形貌和特征尺寸的控制。通过化学改性对单分散聚苯乙烯胶体微粒进行处理，制备了具有核-壳结构的单分散凝胶粒子。以核-壳结构凝胶粒子为模板，制备了二氧化钛包覆聚苯乙烯核壳结构的复合粒子及其中空的二氧化钛粒子。发现在无机前体的溶胶凝胶过程中，电场能诱导复合粒子表面形成贯穿的多孔结构。同样思路，制备了二氧化硅、导电聚苯胺及其复合的核-壳结构和相应的中空微球。对聚苯乙烯胶体晶进行化学改性，制备了核-壳结构的胶体晶凝胶。以此为模板，与第二种具有响应特性凝胶进行复合，得到了敏感特性的胶体晶凝胶。并研究了此复合凝胶的形态及外场响应特性。以多孔氧化铝膜为模板，制备一维结构及其阵列体系。通过调节孔的润湿性，调节一维结构的形态（纤维或中空结构）并可调节双组分核-壳结构纤维的内外相相反转。     

物理化学

正耦合分子的特写镜头中国科学技术大学单分子科学团队董振超研究组利用纳腔等离激元增强的亚纳米空间分辨的电致发光技术,于国际上首次在单分子水平上实现了对分子间偶极耦合的直接成像观察,从实空间上展示了分子间能量转移的相干特征,该研究成果发表于《自然》杂志。分子间的能量转移是维系生命及其演化的重要方式,也是实现化学反应、构造分子功能材料的重要手段。该研究为深入理解分子体系的相干偶极耦合提供了前所未有的实空间信息,为分子捕光结构的优化以及量子纠缠光源的