研究人员开发出防止玻璃起雾的纳米薄金涂层

研究人员开发出防止玻璃起雾的纳米薄金涂层这类似于汽车后窗上的防雾系统的工作方式，但不需要通过电线使用电加热。该团队早在2019年就发表了他们关于该主题的第一篇研究论文。他们修订后的涂层明显比他们之前分享的薄，使其更加透明且是可弯曲的，从而增强了它的功能性。金是一种昂贵的材料，但涂层所需的金很少，不会使应用成本过高。根据该团队的说法，三层涂层的厚度仅为10纳米。作为比较，典型的金叶子或金箔的厚度大约是12倍。该涂层是在洁净室中使用化学气相沉积法制造的。在氧化钛夹层中间的金簇相互接触，但只是最小程度的接触。这意味着，在没有阳光的情况下，如果需要，可以用电来加热涂层。氧化钛作为一种绝缘材料，位于顶层保护金簇免受磨损。新技术在未来的应用包括眼镜和汽车挡风玻璃，但其他的用例可以包括像窗户、镜子和光学传感器。值得注意的是，虽然涂层表面会发热，但该材料可以防止辐射到达内部（例如汽车或建筑物），因此它们的传递的热量甚至比没有涂层的情况下更低。苏黎世联邦理工学院已经为这种材料申请了专利。更多的实验将帮助研究人员确定其他金属是否也能像黄金一样表现良好或更好。他们的最新发现已经发表在《自然纳米技术》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335075.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335075.htm

新型材料LionGlass强度是普通玻璃的10倍 生产过程更环保

新型材料LionGlass强度是普通玻璃的10倍生产过程更环保从窗户到水杯，最常用的玻璃形式在技术上称为钠钙硅酸盐玻璃。制造这种常见材料需要温度高达1500°C(2732°F)的熔炉，这当然会消耗大量能源，并向大气中释放大量二氧化碳。最重要的是，这种玻璃由石英砂、纯碱和石灰石制成，后两者在熔化时都会释放二氧化碳。现在，宾夕法尼亚州立大学的研究人员改进了玻璃的配方，使其生产起来更加环保，同时也更加坚固。该团队将这种新型玻璃组合物系列称为“LionGlass”，通过将纯碱和石灰石替换为氧化铝或铁化合物，获得了新的功能。二氧化硅含量可以从40%到90%（按重量计）变化。更换碳酸盐不仅可以减少熔化过程中的直接排放，还可以将所需温度降低高达400°C(720°F)。这反过来又减少了约30%的能源消耗，从而减少了排放。更好的是，LionGlass的某些成分被发现具有比标准钠钙玻璃至少高10倍的抗裂性。该团队在维氏金刚石压头下测试了样品，发现即使在1千克（2.2磅）的力载荷下，玻璃也不会破裂-相比之下，普通玻璃在仅0.1千克（2.2磅）的载荷下就会开始破裂（0.2磅）。LionGlass的抗裂性可能比这个更高，但这是测试设备所能达到的最高水平。“我们不断增加LionGlass的重量，直到达到设备允许的最大负载，结果发现它根本不会破裂。”该项目研究员尼克·克拉克(NickClark)说。该团队表示，LionGlass的好处在现实世界中可以成倍增加。由于其强度较高，用该材料制成的产品可以更薄、更轻。“我们应该能够减少厚度，同时仍然获得相同水平的抗损伤能力，”该项目的首席研究员约翰·毛罗（JohnMauro）说。“如果我们生产出重量更轻的产品，那对环境就更好了，因为我们使用的原材料更少，生产所需的能源也更少。即使在下游，对于运输而言，这也减少了运输玻璃所需的能源，因此这对每个人来说都是双赢的局面。”该团队已为LionGlass申请了专利，并希望能够尽快将其推向市场。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368893.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368893.htm

研究人员打造DNA折叠涡轮 直径仅为25纳米

研究人员打造DNA折叠涡轮直径仅为25纳米研究人员开发出一种DNA折叠纳米涡轮，它具有根据离子浓度改变旋转方向的独特能力。这一进展为未来在细胞水平上的药物输送提供了潜力，并强调了利用盐梯度能量的前景。图片来源：CeesDekker实验室/SciXel从风车到飞机，流动驱动的涡轮机是塑造我们社会的许多革命性机器的核心。甚至生命本身的基本过程也严重依赖涡轮机，例如为生物细胞产生燃料的FoF1-ATP合酶和推动细菌的细菌鞭毛马达。这种纳米涡轮机有一个直径为25纳米的转子，由DNA材料制成，叶片按右手或左手方向配置，以控制旋转方向。为了运转，这种结构要停靠在强大的水流中，水流受电场或盐浓度差的控制，从薄膜上的纳米孔（一个微小的开口）流出。我们用涡轮机驱动一根刚性杆，每秒可转10圈。DNA折叠纳米涡轮的旋转受离子浓度的影响，为先进的药物输送和利用盐梯度获取能量铺平了道路。图片来源：CeesDekker实验室/SciXel这项研究最引人入胜的发现之一是DNA折纸纳米涡轮旋转的独特性。它的行为受离子浓度的影响，根据溶液中Na+离子的浓度，同一个涡轮可以顺时针或逆时针旋转。这一纳米级领域独有的独特功能是离子、水和DNA之间错综复杂的相互作用的结果。这些发现得到了伊利诺伊大学AlekseiAksimentiev小组大量分子动力学模拟和哥廷根大学MPI研究所RaminGolestanian理论建模的严格支持，有望拓展纳米技术的视野，并提供大量应用。例如，未来我们也许可以利用DNA折纸制作纳米机器，将药物输送到人体内的特定类型细胞中。这项研究的负责人塞斯-德克尔（CeesDekker）介绍了他们的研究方法："我们与慕尼黑工业大学亨德里克-迪茨（HendrikDietz）实验室的合作者一起，利用以前在DNA旋转电机方面的研究成果，创造出了一种可以完全控制其设计和运行的涡轮机。DNA折纸技术利用互补DNA碱基对之间的特殊相互作用来构建动态三维纳米物体。这种设计可以通过叶片的手感控制涡轮在纳米孔中的旋转方向，并可将涡轮直接集成到其他纳米机器上。"这项研究成果是继去年推出DNA有源纳米转子之后的又一成果，DNA有源纳米转子是一种能够将电能或盐梯度转化为实际机械功的自配置装置。更多信息用DNA构建纳米级转子。研究人员已经揭示了利用纳米孔中的水和盐推动纳米级转子的基本原理。在合理设计的推动下，今年的突破标志着其工作进入了下一个阶段，为未来的仿生跨膜机器奠定了基础，并有可能利用盐梯度的能量，这是生物马达能够使用的重要能源。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393237.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393237.htm

新材料的微观结点使抗拉强度增加一倍

新材料的微观结点使抗拉强度增加一倍这种材料是由排列成一系列基本的反手结的聚合物制成的，带有额外的扭曲以吸收更多的能量。然而，这些纤维并没有被物理地打成这些结--相反，它们是被3D打印成这种形状的，这样生产起来更简单，而且可以防止它们被解开。每个结的高度和宽度约为70微米，这使得这是第一次由这种规模的结组成的材料。然后对打结的材料进行了压力测试，将其拉伸至断裂点。这与用同样的材料制成的版本进行了比较，但其结构是交织的，而不是打结的。果然，与其他结构相比，绳结允许材料吸收92%的能量，并在断裂前承受两倍以上的应变量。一种由打结形式（左）和交织形式（右）组成的新材料的抗拉强度的动画比较该研究小组说，这些打结材料的耐用性和可变形性最终可能使它们在生物医学和航空航天应用中发挥作用。在未来的工作中，研究人员计划研究用更复杂的绳结制成的材料。该研究的主要作者WidiantoP.Moestopo说："克服材料变形性和拉伸韧性[被拉伸而不断裂的能力]之间的一般权衡的能力为设计极其灵活、耐用并能在极端条件下工作的设备提供了新的方法。"这项研究发表在《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349351.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349351.htm

强度7-9倍于钢 大丝束碳纤维材料首次国产

强度7-9倍于钢大丝束碳纤维材料首次国产据中国石化8月16日消息，上海石化首套大丝束碳纤维生产线实现中交（中期交付）。上海石化是国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维生产技术的企业，此次中交的一阶段工程实现全部设备国产化。什么是大丝束碳纤维？通常将每束碳纤维根数大于4.8万根（简称48K）的称为大丝束碳纤维。目前，国内的每束碳纤维基本处于1000根至1.2万根之间被称为小丝束。大丝束的优点在于相同生产条件下，可大幅度的提高碳纤维单线产能和质量性能，并且实现生产低成本化。此外，大丝束碳纤维具有95%以上的含碳量，力学性能优异，比重不到钢的四分之一，强度却是钢的7至9倍，并且还具有耐腐蚀的特性，被称为“新材料之王”。碳纤维技术有很强的技术壁垒，目前仅有日本、美国等少数国家拥有并掌握。上海石化联合众多高校、科研院所和企业，于2018年取得重大突破，成功试制出48K大丝束碳纤维，并贯通工艺全流程。据了解，当项目建成投产后，原丝及碳纤维的单线产能将有所提高，生产成本降低，改善我国大丝束碳纤维全部依赖进口，长期供应不足的局面。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1305135.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1305135.htm

研究人员正在探索多肽-DNA混合纳米结构 可能成为一种人造生命形式

研究人员正在探索多肽-DNA混合纳米结构可能成为一种人造生命形式与此同时，问题也随之而来：在地球上，所有生命形式都是大自然创造的，都有自己的位置和目的。南丹麦大学物理、化学和药学系的娄晨光副教授与肯特州立大学的毛汉斌教授设计了一种特殊人工杂交分子的母体，这种分子可能导致人工生命形式的产生。他们在《细胞报告物理科学》（CellReportsPhysicalScience）杂志上发表了一篇综述，介绍了其创造背后这一领域的研究现状。该领域被称为"肽-DNA杂化纳米结构"，是一个新兴领域，成立不到十年。人工生命的潜在应用娄的愿景是创造病毒疫苗（病毒的改良版和弱化版）和可用于诊断和治疗疾病的人工生命形式。"在自然界中，大多数生物都有天敌，但有些生物没有。例如，有些致病病毒没有天敌。创造一种能与之为敌的人造生命体将是顺理成章的一步，"他说。同样，在他的设想中，这种人造生命体可以作为疫苗来预防病毒感染，还可以作为纳米机器人或纳米机器，装载药物或诊断元素，然后送入病人体内。"人工病毒疫苗可能还需要10年左右的时间。而人造细胞则是箭在弦上，因为它由许多元素组成，在我们开始制造之前需要对这些元素进行控制。但是，根据我们掌握的知识，原则上未来制造人造细胞生物体没有任何障碍。"分子构件娄和他在这一领域的同事们将利用哪些构件来制造病毒疫苗和人造生命？DNA和肽是自然界中最重要的生物分子，因此DNA技术和肽技术是当今纳米技术工具包中最强大的两种分子工具。DNA技术可以精确控制从原子到宏观层面的编程，但它只能提供有限的化学功能，因为它只有四个碱基：A、C、G和T。而肽技术则可以提供足够的大规模化学功能，因为有20种氨基酸可供使用。大自然利用DNA和肽来构建细胞中的各种蛋白质工厂，使它们进化成生物体。最近，毛汉斌和娄晨光成功地将设计好的三链DNA结构与三链肽结构连接起来，从而创造出一种兼具两者优点的人工混合分子。这项研究成果于2022年发表在《自然-通讯》（NatureCommunications）上。杂交结构的全球进展在世界其他地方，其他研究人员也在致力于将DNA和肽连接起来，因为这种连接为开发更先进的生物实体和生命形式奠定了坚实的基础。牛津大学的研究人员成功地制造出一种由DNA和肽组成的纳米机械，它可以钻过细胞膜，形成一个人工膜通道，让小分子可以通过。(Spruijt等人，Nat.Nanotechnol.2018，13，739-745）。在亚利桑那州立大学，尼古拉斯-斯蒂芬诺普洛斯及其同事使DNA和肽能够自组装成二维和三维结构。(Buchbergeretal.,J.Am.Chem.Soc.2020,142,1406-1416)西北大学的研究人员已经证明，在DNA和肽自我组装的同时还能形成微纤维。DNA和肽在纳米级水平上运行，因此考虑到尺寸差异，微纤维是巨大的（Freeman等人，《科学》，2018年，362期，808-813）。在内盖夫本古里安大学，科学家们利用混合分子创造了一种洋葱状球形结构，其中含有抗癌药物，有望用于体内靶向治疗癌症肿瘤。(Chotera等人，Chem.Eur.J.,2018,24,10128-10135)"在我看来，所有这些努力的总体价值在于，它们可以用来提高社会诊断和治疗病人的能力。展望未来，如果有一天我们能用这些构件任意创造出混合纳米机器、病毒疫苗，甚至人造生命体，帮助社会对抗那些难以治愈的疾病，我也不会感到惊讶。这将是医疗保健领域的一场革命。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388653.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388653.htm