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violintree金虫 (小有名气)
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材料学近期国内外研发成果
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MIT的科学家发明出微米粒子合成新方法 美国MIT化学工程师们发明了一种新的合成复杂聚合物微米粒子的方法，这种方法在从医学中的药物输送到光子材料中光导的很多领域都有应用价值。在日常生活中，它也能用于制造护肤霜和墨水。 这种新的合成方法给研究人员们提供了很大的自由度，来控制微米粒子的形状和化学性质。化学工程助理教授Patrick Doyle说：“我们已经能够精确的控制聚合物的形状，并产生具有特定化学性质的局部区域，这是科学家能达到的空前的技术水平。”他是4月9日发表在《Nano Materials》杂志上的论文的作者之一。 Doyle希望其他的研究人员们也能采用他们的连续流光刻技术（CFL），这种新技术可以更快、更容易的制造出不同形状、不同大小和不同化学成分的微米粒子。CFL是在一般的光刻技术的基础上发展起来的，但是它用的是层流流体，而不是传统的固定膜。不管紫外光脉冲照射到层流流体的哪个微小的组成部分或低聚物，都会发生一个反应，形成固体聚合物粒子，这个过程成为光化聚合作用。 这个方法的理论基础是微观应用流体学，它是研究在横截面比一束头发还要细的管道里的流体行为。至今，微观应用流体学方法只能产生球状、盘状或柱状的微米粒子。但是，利用CFL方法，可以产生具有任何二维投影形状的粒子。当流体流过一个微观流体元件时，合成过程就会发生，所需的形状被反复的复制到低聚物流上，这种技术每小时可以产生大约十万个微米粒子。 论文的第一作者、研究生Dhananjay Dendukuri说：“从工程的观点看，把分批进行的过程（光刻）发展成连续的过程，对增大生成的粒子尺度具有重要的意义。” 研究人员们还能在不同的位置产生具有不同化学性质的微米粒子。例如，一端亲水、一端厌水的棒状粒子。同时，新技术也能更容易的制造“条形码”粒子，它在一列不同的位置具有不同的化学性质。新技术不是一次只产生一条具有特定化学性质的结构，而是在不同位置同时产生具有不同化学性质的条形结构。 新技术在医学上可以用于药物输送和诊断检验，例如检测血液中是否有某种抗体或蛋白质。 这篇论文的其他作者还有应用化学工程教授Alan Hatton和物理专业大四学生Jesse Collins。这项研究得到了美国自然科学基金委员会的资金支持。 谭华海译自：physorg.com网站 2006年4月9日 科学家发现高温绝缘材料中的铁磁性 现在的微电子学和磁性数据存储元件的发展在技术上受到元件结构尺寸的很大限制。在接近纳米尺度时或者材料设计参数超过最佳值时，要想使元件更小型化将遇到非常严峻的挑战。舆论认为，现在电子学元件小型化的发展速度不可能继续保持下去，需要新的方法才能使电子学制造继续发展。最近出现了一种基于多功能材料中电子的电荷和自旋性质的新方法，称为“自旋电子学”。 自旋电子学可能用于制造能同时储存极大量信息的元件。研制自旋电子学元件中最关键的一步是注入并探测铁磁体-半导体界面的自旋极化载体。虽然现在已经取得了很多的成绩，但是怎样有效的把自旋注入到非磁性半导体中仍然是自旋电子学领域需要跨越的最大障碍。 铁磁性金属（铁、钴等）在传统的工艺中被用来把自旋极化载体注入半导体输运媒介中去，但是它们注入自旋极化载体的效率太低了，在大多数应用中不足以发挥作用。最近，有人利用非极化载体通过铁磁性绝缘体的性质得到了比以前高得多的自旋极化载体注入，这个过程就像是自旋过滤器一样。但是不幸的是，由于缺乏合适的室温铁磁性绝缘体，自旋电子学还不能制造太多的这种元件。 美国犹他大学纳米结构材料研究实验室（NMRL）的由Ashutosh Tiwari领导的多学科研究小组近日通过掺入少量的钴，成功地在大电阻绝缘膜中诱导出高温铁磁性来。这项研究发表在4月6日的《Applied Physical Letters》杂志上。 科学家们已经利用脉冲激光辅助沉积技术，在LaAlO3基底上沉积的单晶Ce1-xCoxO2-δ膜中观察到高温铁磁性。在可见波段，这种膜是透明的，有很高的居里温度和很大的磁矩。在Ce1-xCoxO2-δ中掺入3%的钴就能在高达875开尔文的温度下仍然保持有铁磁性。这种膜在5开尔文时每个钴原子的磁性为6.1 μB，这个磁性可以非常稳定的保持到500开尔文。温度超过500开尔文之后，磁性逐渐增大，一直到725开尔文时达到最大的每个钴原子8.2μB。温度高于725开尔文后，磁性单调减小，居里温度大约为875开尔文。研究人员们说，这是在任何氧化物系统中观察到的最大的钴的磁矩。高分辨率电子发射显微镜的观察显示，这些膜只有一个相，而没有任何的混合，所以可以带有如此大的铁磁性。 通过对这些磁性数据的详细的定量分析，研究人员们发现，在这些膜中，钴离子以非常高的自旋态形式存在，它们带有轨道磁矩。研究人员们进一步研究还发现，除了钴离子外，CeO2对磁性的贡献也很显著。F中心媒介交换机制可能可以解释这种系统中磁性质的来源。 在绝缘膜中发现高温铁磁性，为研制可以实际应用的自旋电子学元件中的自旋过滤器做好了准备。另外，因为CeO2面心立方萤石晶体结构，与硅晶体中的晶格参数非常接近，所以可以利用现有的硅微电子技术，用CeO2晶体来简化下一代自旋电子学元件。 在具有大磁矩、高转变温度的高沉积温度绝缘材料中发现高温铁磁性的现象是一项重要的科学发现，它代表着自旋电子学发展中的一项重要突破。 谭华海译自：physorg.com网站 2006年4月11日 探索材料科学的奥秘——记中国科学院物理研究所亚稳材料创新研究群体 作者:张蕾 杨静 发表时间:2006-4-13 摘自:光明日报 中国科学院物理研究所亚稳材料创新研究群体：他们的理念和目标是用高压、微重力、极低温等手段获得具有非平衡亚稳结构的新型材料，发现新异的材料性能、物理现象与规律，发展亚稳材料和物理的理论以进一步指导新材料的合成与应用；在开展研究的同时，他们还积极广泛地开展国际合作，并时刻思考着未来的发展方向，致力于打造一支具有国际水平的人才队伍。群体成员包括：汪卫华、靳常青、禹日成、白海洋、潘明祥、赵德乾、闻平。 一群怀揣美好理想和赤诚之心的人 2003年，以汪卫华研究员为学术带头人的研究团队获得国家自然科学基金“创新研究群体科学基金”项目的资助。该群体的所有成员，包括学术带头人在内，都是我国自己培养的博士。当年，他们在国内获得博士学位后先后到德国、日本与美国等国家留学深造，学成后陆续回到中科院物理所，经过一段时间的接触与磨合，逐渐形成具有凝聚力的科研团队。群体七名成员中，既有研究人员，也有工程师；有人专攻材料结构，有人专攻凝聚态物理，还有人研究极端条件；其中三人曾获国家杰出青年科学基金资助，一人入选中科院“百人计划”。这些怀揣美好理想和赤诚之心的人，为了“攀登科学高峰”和“报效祖国”的目标和信仰走到了一起。他们在学术与科研中各有千秋，因优势互补而相得益彰，表现出强大的学术生命力和很高的科研水准。 丰硕的成果令团队获得国际同行的关注 要说最令群体感到满意的科研成果，恐怕还要属“金属塑料的合成”和“发现高强度铜锆基材料的加工硬化特性”。 金属非晶材料具有良好的导电和力学性能，但通常具有较高的玻璃转变温度（350℃~600℃）和较低的玻璃形成能力。中国科学院物理研究所创新研究群体与英国剑桥大学研究人员合作，研制出一种新型铈基金属非晶材料———金属塑料，它具有金属和聚合物塑料的优点，玻璃转变温度（60℃~120℃）大大低于普通金属材料，但却具有更高的热稳定性、很宽的过冷液相区和很强的玻璃形成能力，是目前世界上为数不多的几个可以达到厘米尺寸的大块非晶体系之一。相关研究论文发表在2005年5月27日的《物理评论快报》后引起了国际同行的高度关注，杂志评审专家认为该工作是一项非常有价值的原创性发现，具有重要的应用前景。 群体还与美国、日本、新加坡的科学家几乎同步各自独立地发现了Cu-Zr二元块状非晶合金形成体系。他们发现的合金成分位于Cu-Zr二元相图的金属化合物成分点附近，对传统的非晶形成理论和现有的经验形成准则提出了挑战！相关研究结果刊登在2005年5月英文版的《中国物理快报》上，目前已被引用超过20次。 在与德国科学家的合作研究中，他们发现，CuZrAl三元块状金属玻璃的断裂强度达2265兆帕，具有一般材料不具备的“加工硬化”效应和良好的延展性———这是在世界上第一个具有出“加工硬化”效应的塑性非晶合金材料。 在过去两年多的时间里，在成员们的不懈努力和密切配合下，群体取得了丰硕的科研成果：在国际国内重要刊物上发表论文近90篇，被SCI收录80篇，他人引用超过750次，国际会议邀请报告16次，申请了14项中国发明专利；“新型铈基非晶结构材料———金属塑料”被评为2005年度中国基础研究十大新闻；集体获中国载人航天工程办公室重要贡献奖，一人获“中国科学院参加载人航天工程突出贡献者”荣誉称号。 斐然成绩背后的理性思考 中国科学院物理研究所创新研究群体能够取得如此斐然的成绩，自然有其值得思考和总结的地方。 1.甘受寂寞的探索者 从事基础科学研究需要高度集中的精力和心无旁骛的思考，汪卫华等人正是抱定了“板凳须坐十年冷”、“咬定青山不放松”的执着信念和科学精神，甘受孤寂，不怕挫折，勇于探索，乐于奉献。为了毕生的理想和追求，他们不畏艰辛走出国门，又在“羽翼丰满”后回国报效；为了使手头的研究工作不因设备的匮乏而滞后，他们硬是依托本单位一个濒临倒闭的小公司研制出既有特色又经济实用的实验设备，甚至还将它们推广到国外；为了能够全身心地投入到科研工作中，不被过多的社会活动和人情关系所干扰，群体学术带头人及主要成员总是有选择地参加一些重要学术会议和活动。 2.做与别人不一样的工作 目前，国际上有很多研究小组涉足亚稳材料，以汪卫华为首的群体无疑是其中最具活力和潜质的一支。谈到群体的科研特色，汪卫华认为：一是成员的专业结构和研究领域全面、互补性强，有利于学科交叉和系统整合，不像国外同行那样单一；二是在研究方向的选择上，不跟在别人后面亦步亦趋，而是锁定了一个不同的角度，例如国外主要研究结构材料，而群体则致力于中国特有的稀土材料；三是拥有高质量的实验样品，国家载人航天工程的成功开展，使他们能够有条件做一些极端条件下（例如微重力）的材料实验。 3.“润物细无声”的帮助 从1997年底回国，到2003年获得“创新研究群体科学基金”资助，汪卫华和他的同伴们面对国际材料科学领域的“风云变幻”，潜心研究，执着耕耘。国家自然科学基金委工程与材料科学部的靳达申、高瑞平和车成卫几位专家及时给予他们指导性的建议和意见。“建立自己的学术风格”、“在与国际高手的合作中‘借力打力’”……这些语重心长的提示仿佛“润物细无声”的时节好雨，使汪卫华更加明确今后团队的发展方向和战略部署。 目前，群体已与英国剑桥大学、美国加州理工大学和德国材料研究所等高水平研究机构建立了长期的密切合作。展望即将开展的科研项目，汪卫华等人充满了信心。他们的奋斗目标是：争取用10到15年时间，拥有更多具有自主知识产权的新材料，有一、两个属于自己的理论观点；培养的后备人才崭露头角，能游刃有余地进行学术探索和国际合作，使中国的亚稳材料研究更快地迈入世界领先行列。 |
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2楼2006-04-29 09:46:16