当然是原子力显微镜AFM,看高度图石墨烯单层不到1 nm。应该说AFM是表征石墨烯材料最方便的手段了。当然,AFM表征的时候应注意区分灰尘、盐类和石墨烯分子。
当然光学显微镜、扫描电镜SEM也可以用来表征石墨烯。还有高分辨率透射电镜HRTEM可以看到石墨烯的蜂窝状原子图像,可以看到氧化石墨烯还原后的缺陷。
纳米科学与基因工程、智能技术一起被世界学术界称为人类21世纪三大尖端技术。那么,纳米科学是什么?它又为什么被称为尖端技术呢?首先,纳米是长度单位,1纳米等于十亿分之一米,人的1根头发就有6万纳米那么粗!当物质的尺度达到纳米级别时,性质是否会发生变化?或者会有什么奇特的性质呢?纳米科学就是为了研究和回答这些问题的。研究发现,当物质的尺度达到纳米级别时,性质会发生巨大的改变,展现出独特的光学、力学等性质,例如,将金属的纳米颗粒制成块状金属材料,其强度比一般金属高十几倍。
研究纳米材料时首先需要了解它的样子。纳米技术的研究范围为1~100纳米,这样的尺寸用普通的光学显微镜是观测不到的。直到20世纪30年代,科学家发明了电子显微镜,包括透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM),大大提升了对物质的分辨率,透射电子显微镜的分辨率甚至可以达到几纳米。另外,2014年获得诺贝尔化学奖的超高分辨率荧光显微镜也突破了光学衍射极限,可以达到低于200纳米的分辨率,这些技术和工具在纳米科学研究中都是不可或缺的。
下面几幅作品,是研究人员发现的或奇特或美丽的纳米结构,它们的出现为略显枯燥的科研生活增添了一抹亮色,让我们一起来欣赏吧!
1.喷薄欲出
取图仪器:SEM,S-4800
图片介绍:图中薄薄的一层纱是氧化石墨烯,纳米球则是由银/卤化银组成。一个形貌良好的纳米结构,不仅有助于我们探索结构与性能的关系,为获得高性能功能材料提供参考,而且还可以激起研究人员的兴趣,有利于研究成果的推广。本图作者用此图片作为研究成果的图文摘要,引起了同行的极大关注,在五年内被引用超过300余次,入选为高被引论文。
2.玩偶之家
取图仪器:扫描电镜S-4800
图片介绍:将有机物在乙醇中加热溶解,冷却后形成沉淀,呈现出的结构如同各式的积木相接。小时候的你是否也有一个玩偶之家的梦想?这种结构不仅漂亮,而且简单的合成方法也使这种结构可以得到广泛的应用。
3.纳米螃蟹
取图仪器:正直偏光显微镜
图片介绍:有机材料具有可修饰性,通过改变其组成可以在很大范围内调整其性能,这是有机材料优于无机材料的主要特点。为了更好地调控有机材料的性能,研究人员需要研究单一变量对材料性能的影响,所以需要制备有机单晶。物理气相沉积是制备有机单晶的主要方法之一。图片是在物理气相传输过程中形成的花样,组成了两只大小各异的螃蟹,它们神态自然,憨态可掬,惟妙惟肖!
4.时间之花
取图仪器:扫描电镜S-4800
图片介绍:铜(Cu)无机配位聚合物,静置扩散十五天。在十五天的缓慢孕育中,这种配合物材料绽放了,不仅给科研人员带来欣喜,这种独特的形貌也将带来独特的应用。
5.微观世界的冰糖葫芦
取图仪器:JEOL JSM-6700F型扫描电镜
图片介绍:人体中的牙齿、骨骼都是生物矿物,均由无机和有机材料组成,有机材料如蛋白质等如何调控无机矿物的形貌和生长对我们理解生物矿化过程十分重要。图中的“葫芦”是碳酸钙,也是自然界中含量最丰富的生物矿物,葫芦棒是聚丙烯丝,是一种疏水的有机材料,从图中我们可以看到这种有机材料可以调控碳酸钙的形貌和晶型。
怎么样?在显微镜下呈现出来的纳米世界是不是千姿百态?犹如雕琢后的惟妙惟肖,再加上色彩的渲染更是形象逼真。就像神奇的大自然带给我们的惊喜一样,这些微小的结构也不禁让我们感叹科学的奇妙。下次听说生活中的纳米材料时,如果你搜索一下这个材料背后的故事,也许就会发现一个神奇的世界!
“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。
本文由科普中国移动端出品,转载请注明出处。
在材料化学中,有一种实验方法被称为“掺杂”,即将各种不同的元素加入到其它材料中,观察有没有什么新的理化性质。可别小看了这种看似原始的方法,在过去很多材料的研发都是基于这种不厌其烦的操作,比如不锈钢的发明就是寻找枪管材料时的意外所获,优秀半导体材料的寻找也是不断地实验,甚至是高温超导材料研发在相当时间内也是将各种不同的可能材料混合在一起,被戏称为“中式炒菜”。
同样,石墨烯有巨大的开发潜力,这是因为单纯的石墨烯其实目前来看并没有多少靠谱的实用方法,所以大家都希望对石墨烯进行改进,以获得切实的经济回报。
然后有意思的事情来了,也不知道是什么人开的头,大家发现只要给石墨烯掺杂其它元素,它的电催化性能就可以获得改善。是的,除了碳元素本身与稀有气体,元素周期表上还有84种元素,如果一个一个掺杂,就可以“研究”出84篇论文,如果一次加两个呢?那么可以发84×83=6972篇论文,如果一次掺三种呢?可以发84×83×82=571704篇。
哇,简直是宝藏有木有?当然这样机灵的事情不可能只有我一个人发现,于是这些材料学的研究生开始铺天盖地地水论文,搞得学术圈乌烟瘴气的。
本文的三位作者终于受不了了,于是搞出这么一篇作品,不要以为他们只是吐槽而已,这篇文章可是有相当严谨的实验数据的——在将鸟粪与石墨烯均匀混合后,用扫描电子显微镜(SEM)分析其形态、拉曼光谱分析其缺陷,X射线电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)分析其元素组成和化学键,另外还做了可燃元素分析,对掺屎石墨烯进行全方位的表征。
实验结果非常喜人——掺杂的鸟粪的石墨烯其电催化性能果然提高了。黑色幽默的作者在文末不忘加一句“希望不要因为鸟粪引发世界战争”(咦?我为什么想起了衰败的瑙鲁)。
消灭肿瘤的最好办法是子弹?
为什么当我看到相关新闻的时候就想到了这个新闻?因为它们实在是太像了,在那一份所谓的研究报告中,有一个非常不显眼但极其重要的词——体外。是的,研究报告确实没有造假,但这个结论又有什么意义呢?就好像有人提议“我们这儿的水很便宜,如果能卖到沙漠不是发财了?”
病毒本身是一种极脆弱的生命体,我们已经知道就算什么都不做,在飞沫中的病毒也只能保持活性数小时,当然我们有无数种方法消灭它们,无论是开水还是油污净还是洁厕灵甚至是二锅头都可以很快让病毒的蛋白质外壳三级、四级结构改变从而失活。就连03年流行如今已经摒弃的蒸醋也对病毒消灭有着可预期的积极作用。
那么话说回来,为什么没有专家建议喝醋或喝酒消毒呢?如果在体外有效果就可以作为宣传的证据,那么子弹也能消灭肿瘤了,你对着培养皿里的肿瘤样本开一枪,如果肿瘤细胞还不死那我就把名字倒着写(狗头保命)。
欢迎分享,转载请注明来源:夏雨云
评论列表(0条)