#納米周報#高效電池悄然問世

納米周報一周縱覽038期
20160403-20160409

這個星期的納米世界可謂是精彩紛呈，不管是生物電子，還是機械能源等領域均取得了令人驚嘆的進展。你敢相信納米結構使微觀粒子的運動效率能和生物體媲美，讓“光電轉化效率”研究更進一步？根據大多數專家的預測，納米技術將在未來10年——20年趨于成熟。現在，就讓我們感受一下精妙的納米世界吧。

1、一維導管實現最快的質子運輸
Tiny Tubes Move into Fast Lane

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)研究表明，直徑僅0.8nm的碳納米管運輸質子的速度比自由水大一個數量級。質子在碳納米管形成的一維導流管中的傳輸速率也超過了生物通道和人造質子導體，使碳納米管成為現今最快的質子導體。研究人員表示這項新的研究已經使質子運輸率達到了Grotthuss運輸機制的極限。這項研究的關鍵性突破是實現了直徑小于1nm的納米管的創建，首次真正意義上的實現了一維的質子運輸。

相關成果發表在Nature Nanotechnology上。

2、井然有序的碳納米管
Nanotubes line up to form films

萊斯大學在洛斯阿拉莫斯國家實驗室的支持下，制作出了半英尺寬的手性單壁碳納米管薄膜。碳納米管是石墨烯的集成體，其原子排列呈六邊形。六邊形折疊的方式決定了其手性，從而影響了電子特性，有些呈現半導體硅的特性，而有些則呈現金屬導體的性質。目前研究人員正在嘗試碳納米管的手性分離，通過改變其手性從而調控薄膜的規整度。

相關成果發表在Nature Nanotechnology上。

3、高效電池悄然問世
In race to improve batteries, nanotechnology provides hope

納米技術可以通過增大電池電極的比表面積，使其可以吸收更多的能量并最終增加儲能能力。捷克的Prague-based公司HE3DA電池通過使用納米技術將目前的平板電極改造成三維電極。更高效的電池甚至可以代替石油燃料為汽車以及其他能耗品提供更高效的能量。該項技術已經成功與原型產品進行匹配測試，有望于今年年底在市場上出售。

4、高大上的清潔能源
Researchers Closer to Sustainable Hydrogen Production

賓夕法尼亞大學的克里斯托弗·穆雷和斯坦福大學的馬特奧最近通過制造一種二氧化鈦材料結構催化生物氫化物的分解，從而得到氫、氧純凈物。此外，研究人員還發現將二氧化鈦晶體延長到50納米時可以顯著增加制取氫氣的速度和效率。這種獨特的晶體結構提供了新的制氫途徑，它可以真正影響未來清潔能源的發展方向并且使持續制氫成為可能。

相關成果發表在Proceedings of the National Academy of Sciences上。

5、納米電子材料的世界夠精彩
Unraveling truly one-dimensional carbon solids

維也納大學的托馬斯展示了一種新型的穩定增長的碳鏈結構，該碳鏈由6000個碳原子組成，超過原有紀錄一個數量級。他們使用雙壁碳納米管的內表層作為增長碳鏈的納米反應器。研究人員發現碳炔在雙壁碳納米管內部非常穩定，這個屬性在未來材料的應用發展上是至關重要的。根據理論模型,碳炔的機械性能超過所有已知材料，甚至優于石墨烯和鉆石，其優異的電特性也表明納米電子材料在量子自旋傳輸和磁性半導體上的前景極其廣闊。

相關成果發表在Nature Materials上。

6、納米賦予薄膜新的可能
Molecular-scale ALD discovery could have industrial-sized impact

博士后Triratna Muneshwar和材料工程教授Ken?Cadien采用了一種原子層沉積技術的方法制作出了新的薄膜材料。他們在薄膜上涂以一層分子厚度的薄膜層如鋅、硅、氮等，并用“粘性”前體層沉積薄膜，然后注入氣體，氣體分子和前體層產生化學作用力并包覆在薄膜材料上。這項研究的進展在如今的計算機和電子設備發展中是至關重要的。

7、光電轉換更上一層樓
Scientists Observe 100-Fold More Heat Transfer than Classical Predictions at Nanoscale Distances

哥倫比亞大學工程學院、康奈爾大學和斯坦福大學的研究人員已經證明當兩物體靠近到納米級別時，其傳熱速率比預測值高100倍。他們使用了一種高精度的微機電系統控制納米梁之間的距離，并利用納米梁在高拉伸應力時的機械穩定性將其熱彎曲的影響降到最低。這種傳熱方法可用于控制非接觸性的納米裝置，在熱電轉換過程中，也可以有效地把熱量轉換成電能。這種方法可以應用在汽車引擎，生物發電和太陽能儲能等領域。

8、納米粒子分離技術
Nanotechnology particle stratification technique provides new opportunities for innovation

研究人員已經發現不同大小的懸浮納米粒子隨著溶劑蒸發時分離的現象。研究人員模擬出包含大小數量各不同的納米懸浮液，當水分蒸發時，小粒徑納米粒子上升，而大粒徑納米粒子則下降。但是粒度的影響只有當小粒徑納米粒子的數量比大粒徑納米粒子的數量多200倍以上時才比較顯著。納米粒子分離技術可以應用于提高如防曬霜和電子產品等日常用品性能的領域。

本期周報由材料人納米周報小組Bobby供稿，材料牛編輯整理。

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