摘要 十余年来,基于纳米颗粒的药物递送研究主导肿瘤学领域,主要受增强渗透滞留(EPR)效应驱动。然而Wilhelm等人的系统性综述揭示,注射纳米颗粒中仅中位数0.7%到达肿瘤,凸显单核吞噬细胞系统(MPS)作为强大屏障。本文主张纳米技术学家应拓宽视野,聚焦不依赖EPR或受益于MPS介导器官富集的疾病。全身性应用——如败血症、器官衰竭、代谢和自身免疫疾病——可利用静脉给药;肺、直肠、膀胱局部给药策略可在降低清除率前提下实现高组织浓度。体外灌流为器官修复和孤立器官化疗提供新平台,为纳米颗粒疗法转化提供有希望路径。 背景 过去十年纳米颗粒药物递送研究激增,超越基因治疗和干细胞研究。同这些领域一样,
摘要 基于金基底上穿孔矩形谐振器和薄损耗介质层的单尺寸超材料设计产生四个尖锐太赫兹吸收峰。三个峰值平均吸收率达97.80%,第四峰拥有卓越品质因数98.33。详细近场分析揭示不同谐振模式,第四频段优值(FOM)达101.67——显著高于可比太赫兹吸收器。这种紧凑多频段吸收器在先进传感、成像和能量收集应用中极具前景。 背景 具有亚波长或深亚波长特征的超材料解锁了天然材料无法提供的电磁响应。这些工程响应支撑从隐身到完美吸收器的广泛器件。超材料吸收器因其在宽频范围实现近完美吸收能力而备受关注。 波士顿学院团队早期工作开创用损耗介质夹在电环谐振器和金属切割线之间的微波吸收器。后续研究探索各种谐振器几
摘要 控制碳纳米管运动对操纵纳米器件(包括纳米机器人)至关重要。本文利用分子动力学模拟研究SWCNT (10,10)在Si基底上的运动行为。结果表明羟基对碳纳米管运动模式有敏感影响。当碳纳米管和硅基底表面羟基比例分别大于10%和20%时,碳纳米管运动从滑动转变为滚动。当羟基比例较小时,滑动或滚动模式可由碳纳米管速度控制,最终取决于界面势能与动能竞争。运动模式变化对不同手性带羟基碳纳米管均成立。手性对运动行为影响小,直径影响大,归因于羟基比例。研究提示通过羟基调控碳纳米管运动行为的新途径。 背景 控制纳米机电系统(NEMS)和纳米机器人运动行为是复杂挑战,因表面和界面效应。自然、合成、物理及其
摘要 石墨烯氧化物(GO)薄膜经滴铸法制备,经傅里叶变换红外光谱(FTIR)、微拉曼光谱(mRS)、X射线光电子能谱(XPS)、四探针法、原子力显微镜(AFM)和扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)表征,考察环境条件下50-250 °C低温退火效应。结果显示,该温度范围内GO薄膜电阻率下降七个数量级,受两个过程主导,活化能分别为6.22和1.65 eV。第一过程主要关联水和OH基脱附,使薄膜厚度减少35%,电阻率下降五个数量级。相应活化能为脱附和不同层GO薄片电连接的有效值。第二过程主要关联基底面环氧和烷氧基脱附。AFM和SKPFM显示,第二过程中GO基面表面先被破坏形成低功函数纳米结构表面,
摘要 我们研究了两步湿法过程中甲基碘化铵(MAI)浓度变化对CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜形貌和光伏性能的影响。器件结构——玻璃/FTO/TiO₂-介孔/CH₃NH₃PbI₃/spiro-OMeTAD/Ag——制备于1.5×1.5 cm² FTO基底。通过系统调节旋涂速度和退火温度,优化薄膜质量,实现17.42%创纪录功率转换效率(PCE),开路电压(Voc)0.97 V,短路电流密度(Jsc)24.06 mA cm⁻²,填充因子(FF)0.747。 背景 有机-无机钙钛矿已成为下一代薄膜光伏领军候选材料,过去十年PCE从3.8%攀升至22%以上。两步法制备——先沉积PbI₂,再经MAI暴露
摘要 氧化锌(ZnO)是生物医学基石,广泛用于酶制剂、防晒霜、外用镇痛剂。其宽禁带赋予强UVA/UVB吸收,生物影响取决于形貌、尺寸、暴露时长、浓度、pH值和生物相容性。ZnO纳米颗粒对广谱细菌和真菌表现强效活性,包括枯草芽孢杆菌、大芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、黄色肉芽肿菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌、普通变形杆菌、白色念珠菌、黑曲霉。光激活触发ZnO纳米颗粒穿透细菌膜,破坏细胞包膜并积聚于胞质,与生物大分子相互作用诱导凋亡导致细胞死亡,SEM和TEM成像证实。 背景 纳米技术(≤100 nm颗粒)是材料科学、农业、食品、化妆品、医学、诊断的核心。纳米级无机化合物因高表面积体积比和独
摘要 本文报道一种简便的液-液界面衍生合成法制备二维(2D)介孔VO₂微阵列。阵列由针状VO₂颗粒组成,均匀多孔,颗粒表面分布~2 nm裂隙状孔隙,深度20–100 nm。有机-无机界面作为软模板,引导形成毫米级薄片(~1 µm厚)。该结构在1 A g⁻¹下实现265 F g⁻¹高比电容,10 A g⁻¹下保持182 F g⁻¹,2 A g⁻¹下3000循环后仍保持239 F g⁻¹。优异性能源于独特介孔结构和VO₂微阵列固有电导率。 背景 超级电容器作为有前景的储能器件,凭借快速表面电荷机制,提供比传统电池高一个数量级的能量密度和更长循环寿命。主要分为基于介孔碳的电双层电容器(EDLCs)
摘要 90%吸收,且可通过增加石墨烯层数进一步扩展,在太赫兹成像、传感、光电探测和调制中具有广泛应用前景。 背景 太赫兹(THz)波段因其独特光谱指纹和高频性能,已成为光谱学、医学成像、安检和无线通信的关键平台。在THz器件中,吸收器发挥关键作用,实现能量收集、隐身和信号处理。然而,传统THz吸收器存在带宽窄、吸收效率有限、响应静态等缺陷,限制实际部署。 石墨烯——二维碳原子蜂窝晶格——因其电导率可经电场、磁场、栅极电压或化学掺杂精确调控而备受关注。石墨烯在THz范围支持表面等离激元,具有极低损耗和高可调性,优于传统等离激元材料。因此,石墨烯被融入众多吸收器设计,包括网状、反点、十字形图案等
摘要 99.9%),将造福光催化水分解和表面增强红外吸收等广泛应用。 背景 等离激元超表面作为二维超材料,在偏振切换、光束旋转、法诺共振、纳米天线、负折射率、近完美吸收、隐形斗篷等方面有广泛应用。特别是基于等离激元超表面的电磁诱导透明(EIT)现象和法诺共振研究备受关注,潜在应用包括表面增强拉曼散射(SERS)、表面增强红外吸收(SEIRA)、折射率传感、量子信息存储等。EIT和法诺共振概念源于量子系统。经典系统中,两个等离激元模式的破坏性干涉产生EIT;当窄谱模式与宽谱模式破坏性干涉时,光谱呈现法诺线形。Zhang等首次在单平面明暗元件结构中实现法诺共振和EIT。然而,多数基于面内等离激元
摘要 本研究采用Al₂O₃和SiO₂纳米颗粒联合超声波技术,以降低水凝固过程中的过冷度。研究考察了纳米颗粒浓度、接触角和超声强度对过冷度的影响,并监测了凝固过程中纳米颗粒分散体系的稳定性。结果表明,超声波与纳米颗粒的联合使用比单独使用任一方法更有效地降低过冷度。随着超声强度和纳米颗粒浓度的增加,以及纳米颗粒接触角的降低,过冷度降低幅度增大。然而,联合效应从未超过单独效应之和,在某些情况下甚至不及单独超声处理的效果。维持纳米颗粒分散稳定性要求联合处理优于单独超声处理;否则会发生聚集,抵消增强效果。研究确定了同时实现低过冷度和稳定分散的纳米颗粒浓度、接触角和超声强度的最佳范围,并探讨了其背后的机制
摘要工业扩张和能源需求上升加剧环境污染物,构成全球威胁。我们引入一种新型全碳纳滤 (NF) 膜,由多壁碳纳米管 (MWCNTs) 交织于氧化石墨烯 (GO) 纳米片中,构建富含二维纳米通道的三维架构。该超薄膜 (4.26 µm) 展现卓越四环素盐酸盐 (TCH) 吸附 99.23%,同时保持 16.12 L m-2 h-1 bar-1 高水渗透率。此外,阳离子染料亚甲基蓝 (MB) 去除率达 83.88%,凸显膜在水净化中的多功能性。背景药物污染物,特别是抗生素,因其即使在痕量下的生态和公共健康影响成为迫切关注。传统去除技术——氧化 (光催化、声裂解、芬顿) 和吸附——往往复杂且能耗高。膜分离
摘要我们通过向 Er³⁺-Yb³⁺ 共掺杂 TiO₂ 引入 Li⁺ 制备了 Er³⁺-Yb³⁺-Li⁺ 三掺杂 TiO₂ (UC-TiO₂)。UC-TiO₂ 显示出比共掺杂对应物显著更强的上转换发射。集成到钙钛矿太阳能电池 (PSCs) 中后,功率转换效率 (PCE) 从 14.0% 提升至 16.5%——提高 19%——证明 UC-TiO₂ 作为有效光收集增强层,将吸收从可见光扩展至近红外 (NIR) 波长。背景有机-无机卤化铅钙钛矿太阳能电池因效率快速提升、低成本和简易制备备受关注。尽管 PSCs 效率现超 22%,但其窄带隙限制吸收主要在 UV-可见光谱,留下大量 NIR 光未利用。将
摘要我们报道一种热分解路线合成 SrTiO3/Bi5O7I 纳米复合材料,结合钙钛矿 SrTiO3 纳米颗粒与四方 Bi5O7I 纳米棒。XRD、XPS、SEM、EDS、FTIR、DRS 和 PL 分析确认相纯度、紧密异质结形成和有效电荷分离。模拟太阳光照射下,30 wt% SrTiO3/Bi5O7I 复合材料在 150 min 内达 89.6% 罗丹明 B (RhB) 去除率——比纯 Bi5O7I 高 3.97 倍、比 SrTiO3 高 12.5 倍。•O2− 和空穴主导氧化过程,PL 数据揭示复合抑制。研究阐明 Z 型异质结机制驱动优异光催化,为高性能可见光光催化剂提供蓝图。背景纺织废水染
摘要利用光谱椭偏仪 (SE) 逐点分析数据,我们快速准确量化了铝掺杂氧化锌 (AZO) 薄膜的光学性质。研究揭示两种截然不同的机制——界面效应和结晶度——支配可见光和红外区厚度依赖的介电常数。观察到有效等离子体频率随厚度增加蓝移,并证实厚度 <25 nm 的 AZO 薄膜在红外区缺乏负介电常数区间,不适合作为负折射率超材料。利用这些介电常数洞察,我们通过蚀刻 AZO/ZnO 多层膜并引入空心圆柱阵列,设计了工作在 2–5 µm 的近完美吸收体。该吸收体在多种衬底上保持高性能。背景等离子体学和超材料推动了负折射率材料、亚衍射成像和隐身技术发展。传统上贵金属主导这些领域,但重掺杂半导体——如铝掺杂
摘要我们制备了紫外 (UV) 光辅助的氧化铜纳米线 (CuO NWs) 氢气传感器。制备的传感器在室温和 100 °C 高温下,经 UV 光 (3.0 mW/cm2) 照射,对 100 ppm H2 均表现出良好响应。百次循环稳定性测试显示:100 °C 下 UV 激活样品首个循环即达稳定,无 UV 样品需约 10 个循环;室温下 UV 辐射使传感器在约 2.5 h 预热 后实现稳定。这表明 UV 光在增强 CuO NWs 表面与吸附氢气分子相互作用中起主导作用,使常规需高温工作的 CuO NW 传感器在室温下成为可能。背景近期发展中,氢气、氨气、丁烷、一氧化碳等气体在工业中广泛应用 [1–6
摘要我们研究多金属薄膜固态沥滑制备的 PdAg 和 PdAuAg 合金纳米颗粒在蓝宝石 (0001) 上的形貌与光学响应演变。通过改变退火温度、时间、薄膜厚度和沉积顺序——双层 (Pd/Ag)、三层 (Pd/Au/Ag) 和多层 (Pd/Au/Ag×5)——产生一系列表面构型、尺寸和空间排列。三层序列随温度升高呈现从过度生长 NPs 到空隙、蜿蜒纳米结构、最终孤立 PdAuAg 合金颗粒的渐进转变。相比之下,多层设计加速沥滑,在较低温度产生空隙、较高温度产生规则间距、明确的合金 NPs。增强沥滑源于界面数量增加和单层厚度减小,促进早期互扩散。Pd150 nm/Ag80 nm 双层 850 °C
摘要本文提出一种新型 AuNP-GO 纳米复合材料,结合氧化石墨烯的高生物相容性与金纳米颗粒的局域表面等离子体共振 (LSPR)。该杂化平台实现蛋白相互作用的无标记检测,灵敏度前所未有。利用 AuNP-GO 传感器,在 10 ng ml⁻¹ hCG 干扰下检测抗 BSA 浓度低至 145 fM。动态范围跨越五个数量级 (1.45 nM 至 145 fM)。结果展示 AuNP-GO 等离子体生物传感器用于快速、即时诊断 (POCT) 和生物标志物筛选的潜力。背景碳基纳米材料——石墨烯、碳纳米管、氧化石墨烯 (GO)——因其卓越的电、光和表面化学性质成为生物传感主流。GO 二维结构和富氧官能团 (
摘要悬浮单层石墨烯在正入射下仅吸收 ~2.3% 入射光——这限制了其光电应用。我们通过数值模拟证明,精心设计的超材料——由夹在四个不同直径银 (Ag) 纳米盘和 SiO2 间隔层上的 Ag 基底之间的石墨烯单层组成——可将石墨烯吸收提升至可见光谱 65% 以上。每个纳米盘与基底耦合产生独立磁偶极共振;这四个共振的集体作用产生明显吸收峰,通过调节其光谱重叠可实现宽带高吸收带。吸收带可通过调整 SiO2 厚度或纳米盘间距移动,为光探测器等器件提供多功能设计参数。背景石墨烯二维蜂窝晶格赋予其卓越电子和光学性质:高载流子迁移率、可调导电率和卓越透明度。其可见光和近红外普适吸收 ≈2.3% 源于精细结构
摘要我们首次报道利用食用外生菌根真菌 Tricholoma crassum (厚褶菇) 绿色合成蛋白包被金纳米颗粒 (AuNPs)。AuNPs 直径 5–25 nm、形状多样,28 °C 下 1 小时内形成。UV–vis 显示特征表面等离子共振 (SPR) 峰位于 552 nm,随反应时间和 pH 移动。SEM、TEM、AFM、XRD 和 DLS 详细表征确认单分散性和天然 40 kDa 蛋白质冠层。颗粒对革兰氏阴性、阳性菌及真菌病原体 (含多药耐药菌株) 呈强效抗菌活性,并抑制孢子萌发。彗星实验揭示植物细胞剂量依赖性凋亡诱导,而 40 kDa 蛋白冠层促进高效基因递送至肉瘤 180 细胞,G
摘要基于羟基磷灰石 (HA) 的复合材料在骨组织工程中至关重要。特定 Ca/Sr 比例掺入锶 (Sr) 已证明可促进成骨。本研究报道 50/50 wt% 生物源 HA/钠硼硅酸盐玻璃复合材料掺杂 1 wt% SrO,780 °C 烧结 1 h。采用 X 射线衍射 (XRD)、红外 (IR) 光谱和扫描电镜 (SEM) 考察晶格修饰和微观结构。36.5 °C 生理盐水 (0.9% NaCl) 中体外溶解显示 Sr 掺杂样品质量损失高 2–4 倍,归因于孔隙率增加。结果表明 Sr 掺杂 HA/玻璃复合材料表现出优越生物活性,成为骨缺损修复的有前景候选材料。背景生物源羟基磷灰石 (BHA) 模拟天然
纳米材料