科学家研发出用于去除水中雌激素的"毛状"磁性铁锈颗粒

科学家研发出用于去除水中雌激素的"毛状"磁性铁锈颗粒这些分子像毛发一样从球体表面伸出。通过在这些毛发的末端结合不同的化合物，可以使它们吸附不同类型的水性污染物。氧化铁颗粒本身具有超顺磁性，这意味着它们会被磁铁吸引，但不会相互吸引。这种特性使它们不会凝结在一起--因此它们可以被彻底混入被污染的水中--同时也使得随后只需用磁铁在液体中旋转，就能将它们从水中清除。当智能铁锈纳米粒子从水中被取出时，它们会带走吸附的污染物。甚至还可以随后将污染物从颗粒中释放出来，这样前者就可以安全地处理掉，而后者则可以重新利用。在以前的实验室测试中，智能铁锈曾被用来去除水样中的原油、微塑料颗粒和除草剂草甘膦。最近，埃尔兰根-纽伦堡的研究生卢卡斯-穆勒（LukasMüller）想知道，这项技术是否也能用于去除天然和合成雌激素。由于雌激素分子由带有轻微负电荷的大型类固醇体组成，他在智能铁锈颗粒上涂上了两种分子。其中一种带有特别长的"毛发"，而另一种则带正电荷。当这些分子在氧化铁球表面结合时，就会形成许多捕获雌激素的口袋。在对添加了雌二醇（最强效的雌激素）的水进行测试时，这种新型智能铁锈成功地从水中清除了这种激素。现在，进一步的研究将探索这项技术在实际条件下的效果如何，以及这种微粒可以重复使用多少次。由MarcusHalik博士领导的这项研究的全部结果将于本周在美国化学学会秋季会议上公布。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377531.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377531.htm

苏黎世联邦理工学院科学家发现一种新的磁性形式

苏黎世联邦理工学院科学家发现一种新的磁性形式在这项新研究中，ETH的科学家们发现了一种奇特的新磁性形式。研究人员正在探索摩尔材料的磁性能，这种实验材料是由二硒化钼和二硫化钨的二维薄片堆叠而成的。这些材料具有可包含电子的晶格结构。为了弄清这些摩尔材料具有何种磁性，研究小组首先通过施加电流并稳定地增加电压，将电子"注入"这些材料中。然后，为了测量材料的磁性，他们用激光照射材料，测量不同极化时光线的反射强度，从而揭示电子自旋是指向同一方向（表示铁磁性）还是随机方向（表示顺磁性）。新研究中的材料一开始具有顺磁性（左），当电子（蓝球）的自旋全部指向随机方向时，就会产生顺磁性。一段时间后，材料表现出动能铁磁性（右图），电子配对成双子（红球），双子通过使电子自旋全部对齐来填充晶格。这种材料最初表现出顺磁性，但当研究小组向晶格中添加更多电子时，它突然发生了意想不到的变化，变成了铁磁性。耐人寻味的是，这种转变恰恰发生在晶格填满后每个晶格位点只有一个电子的时候，这就排除了交换相互作用--驱动铁磁性的通常机制。该研究的第一作者阿塔奇-伊马莫鲁（AtaçImamoğlu）说："这是一种新型磁性的惊人证据，无法用交换相互作用来解释。"研究小组提出了一种不同的机制：当一个以上的电子进入晶格位点时，它们会配对成称为"双子"的粒子，最终通过量子隧道填充整个晶格。然而，当它们这样做时，电子将最大限度地减少其动能，它们通过对齐自旋来做到这一点，因此产生了铁磁性。这种"动能磁性"在理论上已经被预测了几十年，但以前在固体材料中却没有观察到。研究人员计划对这一现象进行更深入的研究，包括是否能在更高温度下实现这一现象。毕竟，在这项实验中，材料必须冷却到绝对零度以上。这项研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398289.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398289.htm

科学家正尝试用磁性细菌对抗癌症

科学家正尝试用磁性细菌对抗癌症苏黎世联邦理工学院的研究人员在响应性生物医学系统教授SimoneSchürle的领导下，选择用细菌进行实验，这些细菌由于含有氧化铁颗粒而具有内在的磁性。这些Magnetospirillum细菌对磁场有反应，可以被外部磁铁所操纵。利用暂时的空隙Schürle和她的同事现在已经在细胞培养物和小鼠身上证明，对肿瘤施加旋转磁场会提高细菌穿过癌细胞生长周围血管壁的能力。旋转的磁场驱动细菌在血管壁上做圆周运动。为了更好地理解穿越血管壁的机制的作用，有必要进行详细的观察。血管壁由一层细胞组成，作为血液和肿瘤组织之间的屏障，它被许多小血管所渗透。这些细胞之间的狭窄空间允许某些分子通过血管壁。这些细胞间的空间有多大，由血管壁的细胞来调节，它们可以暂时宽到甚至允许细菌通过血管壁。强大的推动力和高成功率在实验和计算机模拟的帮助下，苏黎世联邦理工学院的研究人员能够表明，利用旋转磁场推进细菌是有效的，原因有三。首先，通过旋转磁场的推动力比通过静态磁场的推动力要强十倍。后者只是设定了方向，而细菌则必须在自己的力量下移动。第二个也是最关键的原因是，由旋转磁场驱动的细菌一直在运动，沿着血管壁行驶。这使得它们更有可能遇到血管壁细胞之间短暂开放的缝隙，与其他推进类型相比，细菌的运动不那么具有探索性。第三，与其他方法不同，这些细菌不需要通过成像来追踪。一旦磁场在肿瘤上定位，它就不需要重新调整。"载荷"在肿瘤组织中积累"我们还利用了细菌的自然和自主运动，"Schürle解释说。"一旦细菌穿过血管壁并进入肿瘤，它们就能独立地迁移到肿瘤的内部深处"。出于这个原因，科学家们通过外部磁场的推动力只使用了一个小时--足够长的时间让细菌有效地穿过血管壁并到达肿瘤。这样的细菌在未来可以携带抗癌药物。在他们的细胞培养研究中，苏黎世联邦理工学院的研究人员通过将脂质体（脂肪类物质的纳米球）附着在细菌上模拟了这种应用。他们用一种荧光染料标记这些脂质体，这使他们能够在培养皿中证明细菌确实将其"药物载荷"送到了癌症组织内，并在那里积累。在未来的医疗应用中，这些脂质体将被填入一种药物。细菌性癌症治疗利用细菌作为药物的渡船是细菌帮助对抗癌症的两种方法之一。另一种方法已有一百多年的历史，目前正在经历复兴：利用某些种类的细菌的自然倾向来损害肿瘤细胞。这可能涉及几种机制。在任何情况下，众所周知，这些细菌会刺激免疫系统的某些细胞，然后消除肿瘤。目前，多个研究项目正在调查大肠杆菌对肿瘤的疗效。今天，有可能利用合成生物学对细菌进行改造，以优化其治疗效果，减少副作用，并使其更加安全。使非磁性细菌具有磁性然而要在癌症治疗中利用细菌的固有特性，这些细菌如何有效地到达肿瘤的问题仍然存在。虽然有可能将细菌直接注射到身体表面附近的肿瘤中，但对于身体深处的肿瘤，这是不可能的。这就是Schürle教授的微型机器人控制的地方。她说："我们相信，我们可以用我们的工程方法来提高细菌性癌症治疗的疗效。"癌症研究中使用的大肠杆菌没有磁性，因此不能被磁场推动和控制。一般来说，磁反应性在细菌中是一种非常罕见的现象。磁螺菌是少数具有这种特性的细菌属之一。因此，Schürle想让大肠杆菌也具有磁性。这可能有一天会使我们有可能使用磁场来控制临床上使用的没有天然磁性的治疗性细菌。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334095.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334095.htm

科学家发现替代材料 中国稀土主导地位遇挑战

科学家发现替代材料中国稀土主导地位遇挑战科学家可能发现了一种方法，在没有稀土金属的情况下制造用于风力涡轮机和电动汽车的磁性材料。分析认为，中国在稀土市场的主导地位或遇挑战。据彭博社报道，剑桥大学的一份研究报告显示，该大学的一个团队及其来自奥地利的同仁找到了一种制造铁-镍(tetrataenite)的新方法，可能替代稀土磁铁。如果生产过程被证实具有商业化可行性，那么这可能会削弱中国在稀土市场的主导位置。目前，中国占全球稀土供应的逾80%。研究人员发现，通过添加常见元素磷，有可能规模化的生产铁-镍。他们说，以前在实验室里制造铁-镍依赖的方法不切合实际情况。研究人员希望与主要磁铁制造商合作，以确定铁-镍是否可能适合作为高性能磁铁。负责该研究的剑桥大学材料科学与冶金系的格里尔（LindsayGreer）在报道中写道：“其他地方也有稀土矿藏，但开采活动具有高度破坏性：必须从大量材料中才能提取出少量稀土，在环境影响和对中国的严重依赖之间，亟待寻找到不需要稀土的替代材料。”美国总统拜登今年早些时候支持提高关键材料的产量，而欧盟的外交部门本月宣布，欧盟应将供应链从中国向外多元化，包括稀土金属。2019年，中国警告可能会削减稀土出口以在美中贸易战中反击。发布：2022年10月25日8:46AM

电动车6分钟充满？韩国科学家据报道研发出新型阳极材料

电动车6分钟充满？韩国科学家据报道研发出新型阳极材料通常，电动车充满电大约需要7至10小时。即使采用快速充电技术，仍然需要至少30分钟的时间，而且前提是充电站有空位。如果电动汽车的充电速度能够像传统燃气汽车加油一样快，那么电动汽车充电站的短缺问题将得到缓解。电动汽车中使用的锂离子电池的效率取决于其阳极材料存储锂离子的能力。近日，有媒体报道，韩国浦项科技大学化学工程系和黑色能源材料技术研究所的WonBaeKim教授带领研究团队开发了一种新型阳极材料。这一突破性技术将存储容量提高了理论极限约1.5倍，并使电动汽车能够在短短6分钟内完成充电。该研究因其卓越性而获得认可，并作为封面论文发表在《先进功能材料》杂志上。研究团队采用了一种新颖的自混合方法，通过一个简单的置换反应过程，合成了具有较大表面积的锰铁氧体纳米片。这种新型材料可以储存更多的锂离子，突破了其理论极限。在这项研究中，研究团队设计了一种新方法来合成锰铁氧体纳米片，这种材料既有优异的锂离子储能能力，又有良好的铁磁性。具体而言，他们首先在混合了锰氧化物和铁的溶液中进行了一次置换反应，形成了一个异质结构化合物，内部是锰氧化物，外部是铁氧化物。然后，团队利用水热法制备出厚度仅为纳米级的锰铁氧体纳米片。这种方法利用了高自旋极化的电子，显著提高了储存大量锂离子的能力。在这项研究中，研究小组设计了一种新的方法来合成锰铁氧体作为阳极材料，以其优越的锂离子存储容量和铁磁性而闻名。首先，在锰氧化物和铁的混合溶液中发生了电取代反应，生成了一种内部是锰氧化物，外部是铁氧化物的异质结构化合物。这项创新使得团队有效地超越了锰铁氧体阳极材料的理论容量50%以上。扩大阳极材料的表面积有利于大量锂离子的同时移动，从而提高了电池的充电速度。实验结果显示，只需要6分钟就可以为与目前市场上电动汽车相当容量的电池充满电。研究人员表示，这项研究简化了制备阳极材料的复杂过程，在提高电池容量和加快充电速度方面取得了突破性进展。这一团队表示：利用电子自旋改变表面的合理设计，克服传统阳极材料的电化学局限性，提高电池容量，这是一种新的认识。这一发展可能会提高电池的耐用性，缩短电动汽车的充电时间。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383997.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383997.htm

研究：磁性量子材料为探索下一代信息技术提供平台

研究：磁性量子材料为探索下一代信息技术提供平台美国能源部下属橡树岭国家实验室（ORNL）的科学家们利用中子散射来确定一种特定材料的原子结构是否能够承载一种叫做螺旋自旋液体的新型物质状态。该研究小组通过追踪被称为"自旋"的微小磁矩在层状三氯化铁磁体的蜂窝状晶格上发现了第一个承载螺旋自旋液体的二维系统。这一发现为未来研究可能推动下一代信息技术的物理现象提供了一个试验台。这些现象包括分形子和斯格明子。分子是集体量化的振动，在量子计算中可能被证明是有前景的。斯格明子是新型的磁自旋纹理，可以推进高密度数据存储。ORNL的研究人员ShangGao说：“承载螺旋自旋液体的材料特别令人兴奋，因为它们有可能被用来产生量子自旋液体、自旋纹理和分子激发，”他领导了发表在《物理评论快报》上的这项研究。一个长期存在的理论预测，蜂窝状的晶格可以承载螺旋自旋液体。这是物质的一个新阶段，其中自旋形成波动的开瓶器状结构。然而，在这项研究之前，二维系统中的这种相的实验证据一直缺乏。二维系统包括一个层状晶体材料，其中平面上的相互作用比堆积方向上的更强。研究人员将三氯化铁确定为测试该理论的一个有希望的平台，该理论是在十多年前提出的。研究合著者、ORNL的AndrewChristianson找到了来自ORNL的MichaelMcGuire，他在生长和研究二维材料方面有广泛的工作经验，询问他是否会合成和描述一个三氯化铁的样品，以便进行中子散射测量。就像二维石墨烯层作为纯碳的蜂窝状格子存在于块状石墨中一样，二维铁层作为二维蜂窝状层存在于块状三氯化铁中。“以前的报告暗示，这种有趣的蜂窝状材料在低温下可能显示出复杂的磁性行为，”McGuire说。"每个蜂窝状的铁层在其上方和下方都有氯原子，构成氯-铁-氯板，"McGuire说。"一个板块顶部的氯原子通过范德瓦耳斯键与下一个板块底部的氯原子发生非常弱的相互作用。这种微弱的结合使得像这样的材料很容易被剥离成非常薄的层，往往是一个单一的板块。这对于开发设备和理解量子物理学从三维到二维的演变是很有用的。"在量子材料中，电子自旋可以有集体和外向的行为。如果一个自旋移动，所有的自旋都会做出反应--一种被爱因斯坦称为"远距离幽灵行动"的纠缠状态。该系统保持在一种挫折状态--一种保持无序的液体，因为电子自旋不断改变方向，迫使其他纠缠的电子波动以作出反应。60年前，第一个氯化铁晶体的中子衍射研究是在ORNL进行的。今天，ORNL在材料合成、中子散射、模拟、理论、成像和计算方面的广泛专业知识使其能够对磁性量子材料进行开拓性的探索，从而推动下一代信息安全和存储技术的发展。绘制螺旋自旋液体中的自旋运动图是由美国能源部科学办公室在ORNL的用户设施--辐照中子源和高通量同位素反应堆的专家和工具实现的。ORNL的合作者们对中子散射实验的成功至关重要。ClarinadelaCruz领导了使用HFIR的POWDER衍射仪的实验；刘耀华领导了使用SNS的CORELLI光谱仪的实验；MatthiasFrontzek领导...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1305333.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1305333.htm