摘要TiO₂作为光阴极保护用半导体虽具吸引力,但可见光吸收弱、量子产率低限制应用。本文制备新型异质结构SnIn₄S₈纳米片/TiO₂纳米管光阳极并分析其光阴极保护性能。SnIn₄S₈纳米片通过溶剂热法均匀沉积于TiO₂纳米管表面。SnIn₄S₈/TiO₂复合材料因良好可见光响应和光生载流子分离效率,光阴极保护性能优于纯TiO₂纳米管。6 h溶剂热反应条件下复合材料最大光电流密度达100 μA cm⁻²(可见光照射)。连接复合材料的Q235碳钢光诱导电位负向偏移达0.45 V(对SCE)。因此SnIn₄S₈/TiO₂复合材料可在3.5 wt% NaCl溶液中为Q235碳钢提供高效光阴极保护。本工
摘要本工作利用简单温和的水热法制备钴磷化物纳米颗粒(Co₂P NPs),无需有害磷源。通过透射电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱表征Co₂P形貌结构和表面成分。考虑到过渡金属磷化物优异的电催化还原活性和良好导电性,我们在氧化铟锡(ITO)衬底上制备Co₂P NPs(Co₂P/ITO)用于H₂O₂检测。Co₂P/ITO传感器显示响应时间<5 s、线性范围0.001–10.0 mM、检测限0.65 μM。此外,非酶Co₂P/ITO传感器表现出优异的选择性、重现性、重复性和稳定性,具备作为可靠H₂O₂生物传感器的潜力。 引言过氧化氢(H₂O₂)是生物体内典型的活性氧物种,在正常生理功能中起关键作用
摘要本文提出了一种等离激元手性超表面吸收器(CMSA),可在光学频段实现对右旋圆偏振光(RCP,“+”)和左旋圆偏振光(LCP,“−”)的高选择性吸收。该CMSA由夹在双层四重扭曲半圆金属纳米结构之间的介质衬底组成。该器件展现出强选择性吸收带,LCP和RCP光的吸收峰分别出现在不同的共振频率,反映了显著的圆二色性(CD)效应。研究表明,CMSA对LCP光的吸收率可达93.2%,对RCP光可达91.6%,在288.5 THz和404 THz附近最大CD幅度分别高达0.85和0.91。通过单元纳米结构的电场分布揭示了CMSA强手性光学响应的物理机制,并系统研究了几何参数对圆偏振选择性吸收特性的影响
摘要 本研究演示一种用于弱光探测的端接触InAsSb纳米线(NW)阵列探测器的简易制备。探测器基于分子束外延(MBE)在GaAs衬底上生长的InAsSb NW阵列制备。端接触诱导的金属诱导能隙状态(MIGS)可在各温度下抑制暗电流。界面偶极子因界面能隙状态存在而增强局域场光激发,从而提升对弱光的光响应率和探测率。本文红外光源光强为14 nW cm⁻²,比激光源低3–4个数量级。室温下945 nm光照射时探测器响应度达28.57 A/W,探测率为4.81×10¹¹ cm·Hz¹/²·W⁻¹。变温实验中出现异常温度依赖性能,详细讨论了器件光响应与温度非线性关系的机制。此外,纳米线的光捕获效应和光闸
摘要 近年来,兼具诊断与治疗功能的多功能纳米颗粒在纳米医学中展现巨大前景。本研究报道利用微等离子体技术,以邻苯二胺为碳源,环保合成荧光碳纳米点(碳量子点,CQDs)。所制CQDs在380–500 nm呈宽吸收峰,发射峰值在550 nm处的亮黄色荧光。CQDs被HeLa癌细胞快速摄取;蓝光激发下高效产生亮黄色荧光信号与强烈活性氧(ROS),实现荧光癌细胞成像与光动力失活同步进行,相对细胞活力下降40%。黑暗中孵育400 μg mL⁻¹ CQDs后约98%细胞存活,显示优异生物相容性。新制CQDs被证明为体内生物成像及成像引导癌症治疗的高效安全候选材料。 引言 癌症仍是全球主要死因之一。兼具诊疗
摘要 GaAs纳米结构因其增强光子吸收等优异特性备受关注。GaAs衬底制工艺鲜见报道,现有制备工艺多较复杂。本文报道一种利用简单感耦合等离子体(ICP)刻蚀制备黑色GaAs的工艺,无需额外光刻工艺。制备样品反射率极低,接近零;同时黑色GaAs表现出疏水性,水接触角达125°。该黑色GaAs刻蚀工艺可集成至光电探测器和太阳能电池制造流程,进一步提升器件特性。 引言 光捕获结构凭借独特光学性质在光伏器件中愈发重要。研究者开发各类纳米结构作为光捕获结构增强光吸收,多基于Si衬底。III-V族化合物半导体纳米结构在发光二极管(LED)、光伏(PV)、场效应晶体管(FET)等光电与能源应用中极具前景。
摘要 过去几十年来,微机电系统(MEMS)器件的发展对实现经济小型化传感器与制造技术的集成提出了迫切需求。传感器是一种能检测多种物理输入并将其转换为模拟或数字信号的系统。MEMS凭借微小尺寸、低功耗、优异性能及批量制造优势,在传感器小型化方面展现出极佳可行性。本文综述了适用于MEMS器件的主流驱动与感测机制的最新进展,这些技术有望在当前时代革新几乎所有产品类别。文章详细阐述了驱动与感测原理及其实际应用,深入理解这些机制对新颖复杂应用设计中器件的有效选择至关重要。 引言 传感器与驱动器统称为换能器,功能是将信号或能量从一种能量域转换到另一种。传感器将物理信号转换为电信号,经集成电路(IC)处理
摘要 Cu₂SnS₃作为高容量锡基阳极的改性材料,在锂离子电池应用中展现出巨大潜力。溶热法因其工艺简单、成本低廉、易于放大而被广泛用于纳米晶体的制备。本研究采用溶热法制备Cu₂SnS₃纳米颗粒,系统探究了高温退火对其形貌、晶体结构及电化学性能的影响。实验结果表明,高温退火显著提升了Cu₂SnS₃的电化学表现,与制备态样品相比,退火样品具有更高的初始库仑效率、更优的循环稳定性和倍率性能。 引言 锂离子电池广泛应用于电动汽车和便携式电子设备,但其能量密度、循环寿命、功率密度、安全性及环境友好性仍需进一步提升。能量密度是决定电动汽车续航里程的关键参数。商用石墨阳极(LiC₆,372 mAh g⁻¹
摘要 利用纳米球光刻 (NSL) 结合金属辅助化学刻蚀 (MACE) 成功制备具有可控直径和长度的周期性有序垂直排列 Si 纳米线 (Si NWs) 阵列。采用光电导原子力显微镜 (PCAFM) 对单根纳米线光电导性质进行研究。结果显示:Si NWs 光电流随激光强度显著增加,表明具备良好光电导与光响应能力。光增强电导归因于光诱导肖特基势垒变化,经 I-V 曲线分析确认。静电力显微镜 (EFM) 结果表明:激光照射下大量光生电荷被困在 Si NWs 中,导致势垒高度降低。研究不同直径和长度 Si NWs 的尺寸依赖性光电导性质,发现光电流随激光强度增加的幅度与纳米线直径、长度高度相关。直径较小
摘要 采用热蒸发法合成高质量 Sn(IV) 掺杂 CdS 纳米线。XRD 与拉曼光谱确认掺杂效应。室温光致发光 (PL) 显示近带隙发射与离散受阱态发射同时显著出现,归因于杂质强烈捕获激子及光传输过程中的电子-声子耦合。近带隙发射与受阱态发射强度比可通过 Sn(IV) 掺杂浓度调控。受阱态发射在 1LO、2LO、4LO 声子辅助下呈现良好分离的峰值,展示掺杂 CdS 纳米线中增强的电子-声子耦合。PL 寿命衰减曲线进一步揭示 Sn(IV) 掺杂影响。光学微腔在此发射过程中也起重要作用。研究结果有助于理解一维 (1D) 纳米结构中掺杂调控的载流子相互作用、捕获与复合。 引言 一维 (1D) 纳
摘要 掺杂是半导体器件制造的关键。过去几十年发现多种掺杂控制策略。电掺杂作为一种有前景的策略,可有效调控载流子浓度、电子性质与输运性质,避免高温与外来杂质污染。实验与理论均投入大量研究。本文简述电掺杂历史路线图,讨论分子层面电掺杂,回顾分子层面实验工作与各类电掺杂研究,阐述电掺杂重要性及方法,最后对比电掺杂与常规掺杂。 引言 掺杂决定有机/无机材料(尤其是半导体)的物理特性及应用。少量杂质决定掺杂浓度与电导率。理想掺杂剂应具备理想溶解度与低缺陷能级。但常规掺杂存在瓶颈,严重影响器件性能,尤其在宽禁带材料中:高导带底 n 型掺杂困难,低价带顶 p 型掺杂复杂,双极掺杂难以同时实现。电掺杂应运而
摘要 本文报道基于 ZrOₓ 的负电容(NC)FET,在 ±1 V V_GS 范围内实现 45.06 mV/dec 亚阈值摆幅(SS),为未来电压可缩放 NCFET 应用开辟新机遇。Ge/ZrOₓ/TaN 电容的铁电类行为源于氧空位偶极子。非晶 HfO₂ 和 ZrOₓ 薄膜器件的 NC 效应可通过栅极漏电突然下降、负差分电阻(NDR)现象、I_DS 增强及亚 60 mV/dec SS 得到验证。5 nm ZrOₓ NCFET 表现出 0.24 V 顺时针磁滞、亚 60 mV/dec SS 及比无 ZrOₓ 对照器件高 12% 的 I_DS。Al₂O₃/HfO₂ NCFET 的 NC 效应受抑制
摘要 二维(2D)拓扑绝缘体(TI)的发现在热电领域展现巨大潜力。本文利用机械剥离法制备了厚度 65–400 nm 不等的二维 Sb₂Te₃,采用微区拉曼光谱研究 100–300 K 温度范围内的温度系数。通过分析声子模式峰位与线宽的温度依赖性,获得的一级温度系数 χ 约为 10⁻² cm⁻¹/K,且随 Sb₂Te₃ 厚度减小而降低。如此低的温度系数有利于获得高优值(ZT),使该材料成为优良热电材料候选者。估算得出厚度 115 nm、支撑于 300 nm SiO₂/Si 基底上的 Sb₂Te₃ 片层热导率约 10 W/m·K,略高于其他 TI,表明支撑基底显著影响 Sb₂Te₃ 片层的热扩散。
摘要 基于光波导特性与柔性光学材料,本文提出一种面向触觉感知的柔性可拉伸光波导结构。其感测原理依赖机械变形导致的输出光损耗,克服了传统光波导器件无法贴合不规则表面的缺陷。该波导采用纳米复制模塑法制备,已应用于触觉感知领域的压力与应变测量。实验表明,柔性可拉伸光波导的应变检测范围为 0–12.5%,外部力检测范围为 0–23 × 10⁻³ N。 引言 光波导是引导光波传输的结构。传统刚性光波导无法满足柔性电子与软体机器人的需求。柔性可拉伸器件是机器人触觉感知系统的关键部分,具备高柔性、可拉伸性、适应性、灵敏度、生物相容性及抗电磁干扰等优势。前人已利用 Ti₃C₂/MC 生物复合膜、丝素-MXe
摘要 利用常规X射线和同步辐射纳米/微束衍射、原子力显微镜及微区拉曼光谱,对合成掺硼金刚石单晶的表面结构进行了详细研究,以阐明近期发现的特征。在金刚石(111)表面最终生长阶段形成任意形状的岛状隆起,横向尺寸数微米至数十微米,高度0.5–3 μm。高度非平衡生长条件增强了硼溶解度,导致表面岛区硼浓度高达10²² cm⁻³,从而产生显著应力。岛区应力为体积拉应力。这一结论基于拉曼谱中金刚石特征峰从1328 cm⁻¹向低频分级移动至1300 cm⁻¹,以及X射线衍射图中三个低强度反射在2θ布拉格角41.468°、41.940°、42.413°处相对于(111)金刚石反射(2θ=43.93°)向左偏
摘要 人脐带间充质干细胞(hucMSCs)分泌的外泌体携带微小RNA在人类疾病中备受关注。然而,hucMSCs来源外泌体miR-18b-3p对子痫前期(PE)的详细分子机制仍需深入探究。本研究旨在探讨外泌体及miR-18b-3p/瘦素(LEP)轴对PE发生的影响。鉴定了hucMSCs和hucMSCs外泌体(Exos)的形态。用表达不同miR-18b-3p的慢病毒感染外泌体,探究miR-18b-3p在PE中的作用。腹腔注射N-硝基-L-精氨酸甲酯建立PE大鼠模型。检测PE大鼠胎盘组织中LEP和miR-18b-3p表达,以及外泌体对其表达的影响。检测PE大鼠收缩压(SBP)、蛋白尿、炎症因子、胎鼠
摘要 关于组蛋白去乙酰化酶(HDACs)在抑郁症中的研究已相当广泛,但针对HDAC1的研究较少。本研究旨在揭示HDAC1/微小RNA (miR)-124-5p/神经肽Y (NPY)轴在抑郁症中的机制。采用慢性不可预期轻度应激(CUMS)建立斯普拉格-道利大鼠抑郁模型。向抑郁大鼠注射抑制HDAC1或抑制miR-124-5p的慢病毒,探讨其对体重、学习记忆能力、血清氧化应激和炎症、海马神经递质表达的影响。检测海马中miR-124-5p、HDAC1和NPY表达,并验证三者相互作用。结果显示,抑郁大鼠海马中miR-124-5p和HDAC1表达升高,NPY表达降低。抑制miR-124-5p或HDAC1可
摘要 碳基材料是纳米技术多个领域研究的前沿。此外,它们作为色谱固定相的作用日益受到重视。本研究探讨了一种由多壁碳纳米管(CNTs)和超顺磁性氧化铁纳米颗粒组成的材料,旨在评估其作为混合模式色谱材料的潜力。核心思路是将离子交换材料氧化铁固定在CNTs上,作为色谱过程的稳定基质,且不产生显著压降。氧化铁纳米颗粒通过共沉淀法合成并用于修饰CNTs。它们结合在氧化CNTs的管壁上,从而实现复合材料的磁性分离。该混合材料经透射电子显微镜、磁强计、X射线衍射、X射线光电子能谱和拉曼光谱表征。同时测定了其比表面积和润湿行为。研究还演示了其作为色谱材料保留氨基酸的适用性,描述了不同氨基酸在水介质包围的复杂多孔
摘要本文报道一种新型基于MoS2光栅的平面双轴应变计,精度极限达~1‰。数值模拟MoS2光栅在高达5%双轴应变下响应。第一性原理计算揭示:MoS2反射率谱的应变敏感性可视为集成于光栅结构的额外应变传感器,实现平面双轴应变映射。原型MoS2光栅传感器实验研究进一步证实:垂直于光栅周期方向的应变分量导致光栅一级衍射图案强度峰值偏移。此工作为单光栅器件实现平面双轴应变感测开辟新路径。该方法适用于其他具有可预测双轴应变下反射率响应、能形成二维单晶层的材料。 引言柔性电子技术受学术界与产业界广泛关注,但微纳柔性器件设计应用因动态位移变形监测困难而具挑战。传统电阻应变计法需微型传感器阵列,难用于柔性电子
摘要本文分析了基于氩气电感耦合等离子体(ICP)干法刻蚀钙钛矿氧化物用于光子学应用。以Z切面铌酸锂(LN)为例演示各腔体条件对刻蚀速率的影响。测量结果可预测、可重复,可推广至其他钙钛矿氧化物如X切面LN和钛酸钡(BTO)。原子力显微镜(AFM)证实刻蚀后LN和BTO表面粗糙度均优于沉积态。能谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)定性定量对比表面化学成分,测量结果显示无明显表面状态变化。采用优化氩基ICP刻蚀制备的光波导,在1550 nm波长附近Z切面LN测得-3.7 dB/cm损耗,验证该方法适用于光子学应用中的钙钛矿氧化物刻蚀。 引言硅光子学因低成本、大规模集成近十年大发展。但中心对称晶
纳米材料