纳米技术简报2011003

新闻速递

2011年

03

总第17期

N a n o E x p r e s s 上海科学技术情报研究所

第一情报

纳米简报

新闻速递

P a r t1

新闻速递I n f o E x p r e s s

NNI公布2012年纳米计划研究发展投资预算 (1)

欧洲委员会公布能效项目 (1)

《Science》发表化学所等关于自组装分子机器的合作研究成果 (2)

碳纳米管让相变内存更省电 (3)

美国研制成功高效存储氢的纳米复合材料 (4)

用溅镀锌膜协助剥离单层石墨烯 (4)

自组装单原子层能让有机晶体管更稳定 (5)

微胶囊投药抑制肿瘤 (6)

简单高效制作纳米管 (6)

世界上最小磁性传感器 (7)

透明导电新材料降低太阳能电池成本 (7)

国家纳米科学中心分级纳米结构研究取得重要进展 (8)

BCC发布石墨烯技术、应用和市场报告 (9)

照明用LED产品全面上市 (9)

俄工贸部建议刺激国内纳米产品需求 (10)

全球专利排名 (11)

国内专利排名 (11)

SCI排名 (12)

P a r t2

技术前沿

T e c h F o r e s e e n P a r t3

产业聚焦

I n d u s t r y F o c u s P a r t4

专利论文

P a t e n t&P a p e r 本期目录纳米No.17

2011.3.28

NNI公布2012年纳米计划研究发展投资预算

NNI公布了2012年总统财政预算。正如文件所述，2012年对纳米技术研发机构的NNI成员总投资为21亿美元，超过NNI2010年实际的投资2亿美元。其中的亮点是：（1）2011年首次增加的三个纳米技术签名倡议资金，2012年申请预算总量超过3亿美元;（2）能源部门在纳米技术研发的投资大幅增加;（3）纳米器件及系统的研发资金增加，同时保持纳米技术的基础研究经费。

（摘编自NNI网站）

欧洲委员会公布能效项目

欧洲委员会（European Commission）公布了旨在提高大楼等建筑物能源利用效率的计划“Energy Efficiency Plan（能效项目）”。欧盟（European Union）此前提出了2020年之前将各种能源利用效率提高20％的目标，今后将加速推进实施为此所采取的措施。“目前我们尚未能实现所期望的能源效率”（欧洲委员会欧盟能源委员Gunther Oettinger）。

该能效项目将对旨在提高建筑物能源利用效率而进行的改建，以及智能电网和智能电表的导入进行支援。“在欧盟地区，建筑物占能源利用总量的40％”（Oettinger）。该计划的目标是，每年对政府等利用的公用建筑物的3％进行改建。另外，在普通大楼及建筑物方面，为了对旨在提高能源利用效率的改建进行支援，将导入几项规定。其中，提出了能源供应商在改建客户企业的建筑物时为其提供奖励等方案。此外，欧盟委员会正在讨论提高建筑物内装置的能源效率的制度。

据欧洲委员会介绍，预定在2011年夏季前后向欧洲议会提案实现该能效项目所需的各种法案。

（摘编自技术在线网站2011-3-14新闻）

《Science》发表化学所等关于自组装分子机器的合作研究

成果

化学研究所光化学院重点实验室江华研究员领导的课题组与欧洲化学生物学研究所（法国）合作，在人工合成分子机器研究中取得重要进展，通过动态组装构建了基于螺旋与线型分子主客体相互作用的分子机器，并在分子水平上实现对其运动的调控。这一研究结果发表在3月4日的《科学》杂志(Science, 2011,331(6021),1172-1175)上。

在经典的轮烷分子机器中，环状分子必须通过不可逆的方式固定在线型客体分子上，因此在合成这类分子机器时面临很大困难和挑战。为了突破这些制约，研究人员采用了动态自组装方法使螺旋分子很慢地缠绕到线型客体分子上，一旦形成螺旋-线型分子主客体络合物后，螺旋分子就能够在线型分子上快速运动而不发生离解。在主客体络合物形成过程中螺旋分子发生解折叠和再折叠，同时螺旋分子的长度必须和线型分子的络合点严格匹配，但是不要求二者间的不可逆固定，这是与经典的轮烷分子机器的显著不同，也是合成该类分子机器的最大优势。研究人员利用质子化和去质子化，实现了对螺旋分子运动的调控。

（摘编自中国科学院网站2011-3-7新闻）

碳纳米管让相变内存更省电

相变材料已经应用在可重复写入式光盘片上，但由于需要使用较高功率的电源，无法使用于手机或携带式的装置上。最近，美国科学家找到一种方法能缩小内存的体积，所需的操作功率只有市售最佳装置的百分之一。

可重复写入式DVD采用的相变材料通常是缩写为GST硫属合金，例如碲化锗锑，利用电压脉冲来产生热，让材料在高电阻的非结晶态(代表“关”)与低电阻的结晶态(代表“开”)之间切换。一旦关掉电源，这些状态会保存下在，因此很适合用来制作快闪记或硬盘之类的非挥发式内存。不仅如此，相变材料的切换只需数纳秒(ns)，比闪存还快，不过这种内存需较高功率来切换。

伊利诺大学香槟分校(UIUC)

的Eric Pop等人以纳米碳管搭配

GST解决了这个问题。他们先利

用电子崩溃的方法在纳米管中间

制造出20~300 nm的微小缺口，

接着在缺口处填入GST材料。由

于填入的GST为非晶相，电阻高

达50 MΩ因此该组件最初处于

“关”的状态；接上电源后，跨

过碳管缺口的电场会将GST转变成结晶相，电阻降至约0.5 MΩ。

由于上述状态切换只发生在碳管缺口中的纳米材料，因此相较于目前使用金属线连接相变材料的最先进装置，消耗的功率少多了。研究人员指出，这个技术的重要性是相变材料有潜力能取代笔记型计算机、手机中的闪存。耗电量减少100倍意味着电池寿命可以变长、装置也较轻便，甚至将催生出许多新奇的应用。

（摘编自nanotechweb网站 2010-3-11新闻）

美国研制成功高效存储氢的纳米复合材料

美国科学家设计出了一种新的储氢纳米复合材料，它由金属镁和聚合物组成，能在常温下快速吸收和释放氢气，这是氢气储存和氢燃料电池等领域取得的又一个重大突破。

美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的科学家设计出了一种新的纳米储氢复合材料，其由金属镁纳米离子散落在一个聚甲基丙烯酸甲酯（同树脂玻璃有关的聚合物）基质组成。新材料在常温下就能快速地吸收和释放氢气，在吸收

和释放氢气的循环中，金属镁也不会氧

化。

研究人员表示，这项研究表明，

在设计纳米复合材料中，他们能够突破

基本的热力学和动力学障碍，让物质很

好地结合在一起；而且也能有效地平衡

新复合材料中的聚合物和纳米金属粒

子，从而为其他能源研究领域解决相关

问题提供借鉴。

（摘编自physorg网站 2010-3-13新闻） 用溅镀锌膜协助剥离单层石墨烯

莱斯大学藉由溅镀锌膜于石墨表层的特定区域，再以氢氯酸进行蚀刻，研发出能一次移除单层石墨烯原子的方法。这是首次能精确移除特定单层区域的技术。此法可以移除镀上锌膜的区域，而保留未溅镀区域表以及底下的石墨烯。该步骤可重复进行以产生多重图案，甚至能藉由纵向及横向蚀刻来制作棋盘状的3D结构。研究人员表示，一次仅移除单层石墨烯是目前最精准的蚀刻技术，而且也能应用于石墨烯氧化物上。

该方法也能应用在石墨烯厚膜上，选择性地减少厚度，蚀刻出制作出组件所需的电路图样。例如，将双层石墨烯镀于预先制备的金属电极上，再将部份

区域剥离只剩单层结构，即可制作出一反相器。研究人员利用扫描式电子显微镜拍摄影像，并以原子力显微镜测量厚度，以确定仅移除了单层石墨烯。

（摘编自nanotechweb网站 2010-3-3新闻） 自组装单原子层能让有机晶体管更稳定

美国科学家发展出一种新方法来控制有机晶体管闸极的电性，这项技术能提高有机晶体管在空气中的稳定性，也有助于制作性能更佳的发光器、侦测器及太阳电池。

改变有机半导体的化学结构并非易事，因此科学家很难控制有机半导体晶体管的启动电压。斯坦福大学通过控制闸极介电材料中的电偶极，克服了上述困难。他们在晶体管的闸极内分别使用磷酸正十八酯或十八烷基硅烷自组装单原子层，这两种分子可依靠不同的基团附着在氧化物表面上，研究人员因而得以在两层SAM之间建立一个0.5 V的电位差。对于通常只需以低电压操纵的纳米电子组件而言，0.5 V已经大到足以左右组件的电子行为了。

斯坦福团队认为他们发展出来的这项技术具有通用性，不单只是有机半导体，其它类型的半导体也适用，应用范围更不只限于晶体管，也可以应用在发光或光侦测组件及太阳电池中，由改变金属与半导体之间的能障来控制电荷载子的注入。

（摘编自nanotechweb网站2010-3-4新闻）

微胶囊投药抑制肿瘤

根据澳洲及意大利科学家最近的研究，微胶囊能投

递小干扰核糖核酸(small interfering RNA, siRNA)到肿

瘤细胞并抑制其生长。相较于其它纳米载体，微胶囊载药

量大又容易设计，未来可望利用此技术降低或排除杀死癌

细胞所需的化疗药物剂量。

墨尔本大学设计出的新型微胶囊，是由多层聚合物

薄膜在模板上组装所形成，具有纳米级厚度的外壁。研究

人员先将微粒模板浸入聚合物溶液中，聚合物会吸附在微

粒表面形成纳米级膜层，洗去多余的聚合物后，再将微粒

浸入互补性的聚合物溶液中，吸附另一层聚合物，重复以

上步骤直到想要的厚度为止。此处的薄膜是以氢键来组装，再以生物可分解的可切键交错连结而成。siRNA可以在模板开始组装或最后形成胶囊时加载，胶囊可以抵抗血流中的氧化环境，也能在生物细胞的还原环境下分解。

研究小组在体外试验发现，胶囊可以减缓前列腺癌细胞的生长。癌细胞特有的生存素蛋白质会防止细胞在到达使用期限时死亡，而藉由胶囊送达的siRNA 则会停止这个蛋白的过量生产，让细胞在正常的时间内死亡。

（摘编自奈米科学网2010-3-13新闻）

简单高效制作纳米管

日本京都大学研究人员开发出一种制作纳米管的新技术，只需在室温条件下将原料简单地混合在一起，就能高效地制造出宽约1纳米的纳米管。

研究人员将铂离子与“4,4-联吡啶”和乙二胺这两种有机物以及碘在室温下依次混合，各种材料就自然结合在一起形成了纳米管。利用同步辐射加速器“SPring-8”探查了纳米管的结构，发现铂离子与两种有机物形成一个约1纳米的四方形“框架”，以碘为四角“支柱”，层层叠加，形成了筒状的纳米管。研究小组确认，利用这种方法完全能够制作出稳定的纳米管。

这种纳米管表面有大量的超微孔，能够吸收水和酒精，却几乎不吸收氮，可以像活性炭那样作为吸附剂使用。研究小组认为，通过改变制作纳米管的有机物的种类，还可以改变其吸收分子的种类。

（摘编自科学网2011-3-1新闻）

世界上最小磁性传感器

一个国际联合研究小组在英国《自然—纳米技术》杂志网络版上发表论文说，他们用一个有机分子制成世界最小的磁性传感器。这种传感器大小只有1纳米，灵敏度却达到了现有传感器的10倍。

磁性传感器常用于读取电脑硬盘等存储装置内的信息，以前一直用稀土材料制作，由于近年来稀土价格暴涨，研究人员开始寻找替代材料。 由千叶大学率领的日、德、法联合研究小组在利用墨水、染料等含有的酞菁进行实验时，发现其一个分子就能够承担磁性传感器的功能。

由于酞菁分子每个大小只有1纳米，因此用其制造的传感器大小只相当于现有传感器的百分之一，同时由于灵敏度极高，处理速度也能够相应得到提高，这将有助于进一步实现个人电脑的小型化和高性能化，并使电脑更加节能。

（摘编自新华网2011-3-10新闻） 透明导电新材料降低太阳能电池成本

透明导电材料可以用于电子显示器，照相机和太阳能电池。业界的标准材料中，可以有这些应用的是铟锡氧化物（ITO：indium tin oxide），但不断上

升的成本和供应有限的铟，促使业界寻找

其他替代品。

新加坡科学技术与研究局可以制造

筛状网络形态的超薄导电金属丝来代替

ITO，还可以进行大规模的生产。制造这

种复杂的微观结构是要激发金属纳米粒

子从液体悬浮状态进行自我组装。研究人员利用光刻技术形成的模板是拱状结构的，也产生了相同的金纳米粒子溶液，

并制备了高品质的黄金微丝网，这种网具有电导性和透明度，可媲美高档铟锡氧化物。研究人员成功地制作了网状矩形，六边形和三角形。

（摘编自麻省理工科技创业网站2011-3-7新闻） 国家纳米科学中心分级纳米结构研究取得重要进展

国家纳米科学中心刘前课题组以超平BiOx薄膜作为前驱体制作分级纳米结构，它具有纳米结构形貌均一，与平面加工工艺兼容性好等优点。BiOx薄膜在500°C加热三小时后转化为亚稳态的四方相β-Bi2O3薄膜，它由几十微米大小的单晶晶畴构成。β-Bi2O3晶畴在稀盐酸中生成由BiOCl纳米片构成的二维正交网格（2DONW）。透射电镜研究结果表明，两组互相垂直的纳米片的法向分别是β-Bi2O3的c-轴和[110]方向。BiOCl也是一种具有四方结构的材料，其片状纳米结构在硫代乙酰胺和盐酸的混合溶液中加热至60°C能生成Bi2S3网格，它也是一种2DONW。透射电镜观察显示，该网格由两组互相垂直且沿[001]方向（分别是BiOCl的[100]和[010]方向）生长的Bi2S3纳米棒组成。这种Bi2S3分级结构是一种自相似的超结构——嵌套二维正交网格（N2DONW）。

把形核和生长进行分离，并人为地引导晶核的排列，可以制作出具有可控周期的网格结构和嵌套网格结构。这种结构用常规的纳米加工技术是无法制作的，因此它可以看成一种非光刻的纳米加工方法。N2DONW具有很大的比表面积，因此在催化剂载体、电化学储氢、忆阻器件以及晶体外延引导的纳米加工等领域有潜在的应用前景。

（摘编自中国科学院网站2011-3-25新闻）

BCC发布石墨烯技术、应用和市场报告

BCC公司发布报告：石墨烯：技术、应用和市场。预测石墨烯首次商业化产品销售将出现在2015年之前，市场规模约为6700万美元。2015年石墨烯市场启动后，2020年将会达到6亿7千5百万美国，复合年增长率(CAGR)达到58.7%。

2009-2010年，石墨烯技术商业市场几乎全部被石墨烯结构材料所占领。预测到2015年，结构材料市场份额为26.1%，价值超过1千7百万美元，2020年将达到9千1百万美元，复合年增长率为39%。

2020年电容器可能占领一半以上的石墨烯技术市场。预测2015年这部分市场价值为2千6百万美元，然后以67%的复合年增长率迅速增长为2020年的3亿4千万美元。

（摘编自marketresearch网站）

照明用LED产品全面上市

以夏普和韩国三星LED等公司发布照明用LED新产品为代表，照明用LED 的产品阵容变得愈发充实。夏普2011年2月发布了超过2300lm的照明用LED。特点是，输入功率为25W时的发光效率高达91lm/W。这一发光效率在25W级中属于“业界最高水平”（夏普）。平均演色性指数（Ra）为83，色温为3000K和

2700K的灯泡色。用于店铺用聚光灯等。三星LED公司于2011年2月宣布，已备齐照明用LED的产品种类。该公司在以下5个领域投放了新产品：①输出功率为1W以上的高功率LED；②输出功率不到1W的中功率LED；③在一个封装内集成多个LED芯片的多芯片LED；④可直接使用交流电的交流LED；⑤在一个封装内集成3色LED芯片的全彩LED。

（摘编自技术在线网站2011-3-22新闻） 俄工贸部建议刺激国内纳米产品需求

俄纳米产业2015年前发展计划预测，到2016年本国纳米产品市场将增长10倍，从2009年的810亿卢布增长到9000亿卢布。纳米技术国家集团发言人表示，该公司已经开始实施生产大量纳米产品的项目，比如纳米疫苗、LED灯、软塑料显示器和血糖仪等，俄完全能够研发纳米材料并自行生产具有国际竞争力的产品。

俄工贸部根据政府要求，制定了如何刺激纳米产品需求的建议，如为刺激企业推广纳米技术并进行批量生产，国家应向企业提供贷款担保和尽可能长期（三年以内）的税收优惠。国有公司应该在自己的创新计划中规定采用纳米技术材料。此外，还建议通过国家电视台宣传纳米技术。目前，围绕纳米产品定义、通过何种方式刺激采用有关产品等在工贸部、财政部、教育与科学部之间还存在较大分歧，其政策走向值得关注。

（摘编自凤凰网2011-3-11新闻）

全球专利排名

2011年2月，全球公开纳米技术相关专利2143项，排名前10的研究机构见表1。其中三星公司继续在纳米专利的公开量中排名第一。

排名 研究机构 专利公开量

1 三星电子 45

2 加州大学 3

3 3 法国核研究机构 29

4 法国国家科学院

23 4 鸿海 23 6 BASF 21 6 麻省理工大学

21 6 索尼 21 6 清华大学

21

10

日本独立行政法人产业技术综合研

究所

20

国内专利排名

2011年2月，国内专利共有233篇与纳米或量子技术（以题目中出现纳米或量子或石墨烯为准）相关的中国专利公开，相关的中国专利公开，共涉及172个申请人（机构或个人申请），排名前7位的机构见下图。

12345678910

东华

大学

上海大

学

浙

江大学施

乐公司

中

科

院苏

州纳米技术与

仿生所

加

拿大国家研

究局山

东

海泽纳米材料

有限公司

SCI排名

2011年2月SCI共收录纳米相关论文6990篇，排名如下：

排名 研究机构 论文量

1 中国科学院 220

2 俄罗斯科学院 110

3 法国国家科学院 64

4 清华大学 55

5 国立台湾大学 54

6浙江大学 51

7 首尔国立大学 48

8 中国科技大学 47

8 东京大学 47

10 新加坡南洋理工学院46

10 大阪大学 46

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