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一周科技盘点:咖啡环效应启发的MOF基汗液传感器、纳米晶体油墨防伪技术:让假货无所遁形 精选

已有 2538 次阅读 2018-12-10 13:28 |系统分类:博客资讯


咖啡环效应启发的MOF基汗液传感器

华中科技大学化学院刘宏芳课题组报道了一种利用咖啡环效应来实现金属-有机骨架(MOF)薄膜定向组装的方法。利用这种简单的方法,研究人员能够以简单、经济的方式制造大面积、定向的MOF薄膜。该方法可以使MOF材料具有分层、定向的孔结构,显著了提高电子的传输效率,使得薄膜十分适用于传感装置。             

 

研究人员首先将氢氧化铜(II)纳米线溶液沉积在疏水性石墨涂层纸上。随着溶剂的蒸发,纳米线在咖啡环效应的作用下在液滴边缘发生自组装。之后,再将薄膜材料浸入2,6-萘二甲酸中,诱导金属氢氧化物晶格和有机连接剂的异质外延生长。这两步自组装方法确保了MOF单元的定向匹配和结构的精确制。            

此外,研究人员利用获得的MOF薄膜制备出一种汗液传感器。测试结果表明,汗液传感器具有优异的灵敏度、选择性以及长期稳定性。他们希望这种具有前景的技术能够应用于下一代可穿戴式汗液生物传感器和其他基于MOF的可穿戴电子设备。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201802670

纳米晶体油墨防伪技术:让假货无所遁形

假冒伪劣商品泛滥是一个全球性问题,而且往往会对一个国家的经济产生不利影响。“仿冒品”可能看起来和真品无异,但它们的质量往往不佳,在某些情况下甚至会具有安全隐患。

因此,防伪技术受到高度重视。目前防伪技术所面临的主要挑战是:急需开发不易被仿造、简单快速的防伪标制备方法。

 

由多种形状和尺寸的纳米颗粒组成的纳米晶体油墨是一种具有前景的解决方案。研究人员可以在几秒钟内打印出具有高分辨率、并且可控的图案。为了制作这种油墨,研究人员开发了一种简单的一步法。即在光导体/Cu2+电解质界面上投射光图样,除去金属离子放电所需的动力学障碍,使Cu2+在指定的区域上光化学还原为Cu2O纳米晶。 

研究人员通过调节光波波长、光导体厚度以及光强,可以实现Cu2+还原过程的控制。投影图形的锐度也可以通过改变电沉积过程中所传输的电荷量来调节。此外,通过控制光强、电荷密度和施加的电位,也可实现对纳米粒子的大小、密度以及形状的调控。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201804678

橘子皮在水处理中大显神通

橘子皮主要的成分是纤维素和木质素,由于橘子皮材料具有很大的极性,因此它可以被用来吸附废水中的有机污染物。然而,在橘子皮粉末吸附污染物之后,如何从水中被提取出来又是一个问题。             

为了解决这个问题,意大利的一个研究小组开发了一种新技术。他们将橘子皮粉加入到含有丝蛋白的凝胶中,然后利用超临界二氧化碳干燥该凝胶。上述所得到的结晶性泡沫材料具有高的水透过性,并可以很容易地从溶液中除去。       

 

为了检验这项新技术的实用性,研究小组使用亚甲基蓝作为测试污染物。测试结果表明,在凝胶泡沫网络中存在的橘子皮粉末依然可以保持对有机污染物的高吸附性能。            

此外,团队评估了一些参数对吸附效果的影响。结果显示,pH(2~8)并不会对凝胶泡沫的吸附量产生影响。而独立存在的橘子皮粉则在pH5以下不能有效地吸附污染物。然而,凝胶泡沫对污染物吸附速率要比粉末慢得多,橘子皮粉末在15分钟内完成对污染物的吸附,泡沫则需要24小时。            

研究人员指出,这种新型结晶性泡沫为橘子皮在水处理中的应用开辟了新的途径。虽然凝胶泡沫比粉末的吸附速率慢,但它避免了了昂贵且耗时的后处理步骤。 

所以下次你吃完橘子的时候,把橘子皮留下来吧!

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adsu.201800097


界面工程策略助力新型电子器件的开发

《Advanced Materials》一篇文章中,新加坡国立大学的Ariando教授、Thirumalai Venkatesan教授及其同事提出了氧化物异质结构中的界面工程策略。          

Thirumalai Venkatesan教授:“现如今,复杂氧化物和异质结构可以通过各种技术来实现原子级精度生长,这些技术包括脉冲激光沉积(PLD)、分子束外延技术(MBE)和原子层沉积(ALD)。

  

极性和非极性氧化物的界面处可以产生二维电子层,界面极性的不连续性是界面电荷重构的主要原因。             

此外,我们在这些界面上可以观察到各种磁性相,特别是铁磁相。对于反铁磁层,例如锰酸镧,在第六层生长之后,它的磁性突然转变为铁磁性,这可以通过塞曼效应来解释。            

这种界面工程策略实现了非常有效的自旋电荷转换,这对于基于自旋的逻辑器件来说是非常有意义的。最近,我们已证实在这些氧化物界面处会形成skyrmions(一种具有特殊拓扑特性的磁涡旋结构),并且这些拓扑结构有益于磁存储器性能的提升。”     

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201802439


有机发光二极管:人工视网膜新思路

全世界数百万人患有视网膜疾病。经过数年的发展,电子视网膜假体显示出了帮助患者恢复视力的巨大潜力。

2012年首次提出的光伏视网膜假体由像素组成,这些像素能够独立将脉冲光转换成脉冲电流,从而触发神经活动。由于光伏植入体很薄并且是无线的,与传统的视网膜下手术需要眼外供电相比,手术过程非常简单。

         

在这个系统中,病人需要戴上一种特殊的护目镜,护目镜里有一个由电脑处理的摄像头。每个光伏像素将近红外光转换成电流脉冲,然后通过刺激微电极和视网膜网络将电流传递到神经细胞。

柔性电子技术的最新进展无疑为这一领域注入了活力。埃因霍温理工大学的Rene Janssen教授和他的团队设计了一种基于溶液处理的单结及串联有机光电二极管(OPDs)与溅射氮化钛(TiN)电极集成的柔性平台。

通过比较单结和串联OPD在脉冲NIR光下的性能,证明两种像素都能够提供模拟神经元所需的电荷,而只有具有小电极尺寸(~35微米)的串联OPD才能够提供每个脉冲神经刺激所需的全部电荷。

这项研究为高分辨率视网膜假体的发展开辟了新道路。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201804678


“嫦娥四号”成功发射


12月8日2时23分,嫦娥四号探测器在西昌卫星发射中心成功发射,开启了月球探测的新旅程。


嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行,最终实现人类首次月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。(中国科学报)





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