纳米科技与产业发展信息动态

纳米科技与产业发展信息动态第6期(总第152期)2010年6月20日主办单位：上海市纳米科技与产业发展促进中心协办：上海科学技术情报研究所上海华明高技术（集团）有限公司上海大学纳米科学与技术研究中心新闻快讯※※※※纳米材料及涂层技术应用于世博场馆“城市，让生活更美好”、“科技，让世博更精彩”，本届世博会上“纳米材料及涂层技术”则让世博会场馆地面更清洁、更易护理。纳米涂层产品内含独特的金属键交联的水性高分子聚合物，具有优异的流平性能、光泽度、光泽持久性和耐磨性能。涂布于地材表面时，能形成一层坚硬的保护膜，抵御多种化学品的侵蚀，同时具有优异的防滑性能。该项产品技术是由本期导读‹上海纳米科技论坛介绍纳米传感器研究进展（见第2版）‹微型“纳米发电机”问世（见第4版）‹韩美科学家制造出世界最小人造纳米泵（见第6版）‹世界最小晶体管（见第7版）‹利用废热发电的太阳能电池（见第8版）—1—上海三瑞化学有限公司在国家科技攻关技术世博科技专项的支持下完成的。2009年10月，上海三瑞化学起草了地板蜡产品上海市地方标准，此标准也是我国第一个关于地面护理的产品标准。上海纳米科技论坛介绍纳米传感器研究进展6月10日下午，上海纳米科技论坛特邀请了同济大学陈君红特聘教授讲述了“杂化材料在纳米生物传感器中的应用”。陈君红教授介绍了杂化纳米材料制备与高灵敏度纳米传感器制造技术，展望了纳米化学/生物传感器、纳米气体传感器的发展前景。采用纳米技术制作的传感器具有庞大的界面，提供大量物质通道，导通电阻很小，有利于传感器向微型化发展。纳米技术传感主要包括纳米化学/生物传感器、纳米气体传感器和其它类型的纳米传感器（压力、温度和流量等）。安捷伦(Agilent)、波音、DowCorning、IBM等大公司纷纷开展纳米传感器的研发。据预测，到2012年市场规模可望达到172亿美元，其主要的应用领域包括医药和保健、军事和国土安全、工业控制和机器人、网络和通信、环境监测等。纳米协会助会员企业提高管理水平为了帮助提高纳米技术中小企业管理水平，6月18日，上海市纳米技术协会、上海科汇高新技术创业服务中心和上海科技创业孵化协会联合举办了“创业企业经营管理之道”的讲座培训。中国科技创业导师沈玉龙老师通过比较中小企业与大型企业经营管理方式的不同，对中小企业的人事管理、企业融资、愿景管理、以及如何有效利用政府资源等方面，介绍了许多可操作的管理经验和案例，为初创业的纳米科技企业指点了迷津，提升了企业管理理念和管理方法。培训活动共有23家企业参加。—2—国内动态☆☆☆☆苏州园区拟投100亿布局纳米产业苏州工业园区计划在5年内投入100亿元布局纳米产业基地，并设立纳米产业发展专项基金。苏州工业园区将以纳米产业作为引领区域转型发展的核心产业，重点在纳米新材料、纳米光电子、纳米生物医药、微纳制造和纳米节能环保五大领域进行产业布局。其中，将建设纳米技术产业研究院、纳米技术大学科技园、纳米技术创新孵化基地、纳米技术产业化基地等载体250万平方米，带动全社会投资500亿元左右。北京纳米材料绿色打印技术产业化基地开工6月8日，中科院重大产业化项目——“北京纳米材料绿色打印技术产业化基地”开工奠基仪式在中科院北京怀柔科教产业园举行。“北京纳米材料绿色打印技术产业化基地”包括中科院化学所两项重大产业化项目，暨“基于纳米材料的新一代制版技术项目”和“纳米材料绿色打印印刷线路板项目”。该基地未来产品包括纳米材料印刷线路板、绿色打印制版设备、打印介质及相关软件等。我国产学研联手加速纳米技术产业化中科院合肥物质科学研究院获悉，由该院固体物理所牵头，17家产学研单位、企业共同发起的“安徽纳米材料及应用产业技术创新战略联盟”近日在合肥成立。“战略联盟”的成立旨在创建一个以企业为主体、市场为导向的新型产学研机制，切实为企业解决关键技术问题，特别是突破纳米材料及应用产业存在的共性和关键性技术瓶颈，促进行业技术进步，创建技术创新资源的集成与共享通道，为纳米产业的发展提供强有力的技术支撑，把纳米科技应用于能源、环境等领域，推进节能减排。—3—海外传真☆☆☆☆微型“纳米发电机”问世美国佐治亚理工学院的科学家已成功地将“纳米发电机”植入实验老鼠体内，并从老鼠的心脏跳动中获得电流。研究小组将氧化锌导线放置在一个柔韧聚合物培养基，使得该纳米线以不同的形式融入其中。他们将该装置封装在一个聚合物中屏蔽了体内液体，从而保证该装置产生的任何电流都不受背景干扰。然后使用组织黏合剂将这个长5毫米、宽2毫米的矩形装置附着在老鼠的隔膜肌肉上，伴随着每一次呼吸，纳米导线将产生变形，从而产生2毫伏特潜电压下4皮安培电流。之后，研究人员在不同实验老鼠的心脏植入类似的纳米装置，可产生3毫伏特潜电压下30皮安培电流。虽然产生的电量非常小，研究人员希望能够按比例输出，这将足够为单个植入型纳米传感器提供电能，比如：血压传感器或者葡萄糖传感器。这些传感器对于电流的需求适中，并且不要求持续的电流供给。杜克大学开发出铜纳米线的简易制作技术美国杜克大学（DukeUniversity）的研发团队宣布，他们发现了简易制作铜（Cu）纳米线的方法。据介绍，通过在透明薄膜上进行涂布，便能够以低成本实现柔性透明电极。具体方法是向放在烧杯里的硝酸铜（Cu(NO3）2）水溶液中加入氢氧化钠（NaOH）、乙二胺（EDA）以及肼（H2NNH2）等，然后在80℃的温度下保存一个小时。溶液中首先会形成直径为几百nm的铜的粒子，铜纳米—4—线就会从粒子中生长出来。铜纳米线的长度，可通过调整生长时间来控制。通过采用卷对卷等涂布工艺在透明薄膜上对该铜纳米线进行涂层，从而可以取代ITO用于柔性显示器和太阳能电池中。实际制作的导电性透明薄膜的光透射率为65％。即使经过1000次的弯曲试验，以及暴露在空气中一个月后，仍然保持了导电性。目前存在的课题是确立量产技术、降低在透明薄膜上进行涂布时的凝集，以及防止铜氧化。外磁场下球状纳米粒子发生奇特变化美国国家标准和技术研究院（NIST）的科学家在研究以氧化铁为基质的球形纳米粒子时，偶然地发现了该纳米材料的一个奇特现象。他们表示，如果能够理解该现象的涵义，那么该发现将给纳米技术人员带来新的有用工具。NIST中子研究中心研究人员使用了能更详细了解物质内部结构的低能量中子束来探测磁性纳米粒子。研究小组对美国卡内基梅隆大学的合作者合成的球状纳米粒子进行了研究，它们是直径为9纳米的纳米晶体球。当给这些纳米粒子施加磁场时，它们如同纸上的铁屑在磁铁的作用下那样排列开来。在外加磁场后，球状纳米粒子中直径为7纳米的内核发生偏转，与外磁场的方向相同。然而，与此同时，厚度为1纳米的纳米粒子外壳的行为却与核心不同，它虽然也形成了自己的磁力矩，但是该磁力矩的指向与核心磁力矩垂直。研究小组还表示，在外磁场作用下，除单个纳米有上述变化外，纳米粒子还存在按外壳磁力矩分群的现象。他们发现，相邻纳米粒子的外—5—壳似乎在相互调整，导致某区域粒子群的外壳磁力矩指向同一方向，与此同时，另一区域粒子群的外壳磁力矩则共同指向另一方向。诺发开发出面向3Xnm工艺内存铜布线的2nm厚WN通孔下层膜技术美国诺发系统（NovellusSystems）宣布，该公司面向铜（Cu）布线的W通孔开发出了厚度仅为2nm的WN下层膜技术。如果使用该项技术的话，便可将铜布线技术用于3Xnm工艺内存中。通过采用该公司开发出来的“PNL”技术，可以对微晶（MicroCrystalline）构造形成WN膜。微晶WN单层膜即使将厚度减至2nm，也可以确保所需要的阻隔（Barrier）性能。与原来的Ti/TiN相比可将厚度减至1/10，由此解决了悬突问题。另外，通过减小电阻较高的下层膜厚度等，将通孔电阻降低30％。韩美科学家制造出世界最小人造纳米泵韩美联合研究小组利用超快速激光脉冲在玻璃棒中造出比人发还细的管道。这些管道的玻璃壁可以导电。科学家通过“打开”和“关闭”这种导电性，驱动微型液压泵运转。研究小组表示，微型液压泵可以用来给单细胞注入微量药液，或从可能患病或遭感染的细胞中提取样本。这一技术依赖于玻璃成为“临时性导电体”的能力。研究人员利用激光技术在玻璃管上蚀刻出一个直径仅为500至600纳米的狭小管道，管道一端被封闭形成一个末端。接着，研究小组给管道填入导电液体，造出“液体丝”。在这些微小刻度下，一旦存在强电—6—场，玻璃末端暂时起到导电体的作用，携带来自液体的电流进入微型液压泵。当电流反向活动时，玻璃末端重新变成绝缘体。这一过程不断应用与反转，就为微型液压泵提供了能量，令其能够以每秒千万亿分之一升的速率控制液体流动。经由这一过程，电流就能在纳米级水平下被诱导于正常情况下不导电的物质中。这会给该物质带来巨大变化，令其可以让火花穿过。许多“纳米设备”都是用玻璃制成，而这种新方法就免除了合并传导性金属物质的需要，在纳米刻度下，很难精确地合并这种金属物质。研究人员认为，这些新型玻璃电极在用于未来医学治疗的微型设备制造方面具有非常大的潜力。日本开发出嵌入锗量子点的硅基LED日本东京都市大学综合研究所硅纳米科学研究中心成功开发出采用锗（Ge）量子点的硅发光元件。该发光元件是在基于硅的pin构造元件的i层中，嵌入了直径为数10-100nm的锗微小粒子，这种粒子具有提高电子和空穴之间重组率的作用，是藉由分子束外延法在约400℃温度下形成，因此元件的制造工艺与CMOS工艺具有兼容性。该元件活性层部分的直径约为3μm。已确认可在室温下通过电流注入可以发出波长为1.2μm左右的光线。发光的内部量子效率为10-2。另外，如果增加注入电流、发光强度就会大幅提高的倾向。世界最小晶体管美国与澳大利亚科学家成功制造出世界上最小的晶体管——由7个原子在单晶硅表面构成的一个“量子点”，标志着向计算能力的新时代迈出了重要一步。澳大利亚新南威尔士大学量子电脑技术中心(CQCT)和美国威斯康星大学麦迪逊分校研究人员组成的一个联合小组在最新一期的《自然—纳米技术》杂志上详细描述了这一发现。这项成就的重要性在于，不是—7—令原子活动或是在显微镜下观测原子，而是操纵单个原子，以原子精度将其置于表面，以制造能工作的电子设备。澳大利亚研究小组已可以完全利用晶体硅制造电子设备，在晶体硅上面用磷原子替换了7个硅原子，并达到了惊人的精确度。这是重大的科技成就，是表明制造“终极电脑”(用硅原子制造的量子电脑)可行性的关键一步。纳米纹身墨水监测血糖水平麻省理工学院（MIT）的研究团队发现了纹身技术的更高级应用：用纳米级颗粒制造的墨水监测血糖水平。研究人员将纳米管封装于对葡萄糖敏感的多聚体中，制造出一种可注入皮下的“墨水”。这种纳米墨水在暴露于葡萄糖时，会发出荧光，这种荧光可以用近红外线探测到。与之对应的是一个既可以发射近红外线同时又可以感受纳米墨水发出荧光的传感器，患者通过佩戴这样一个类似于腕表的传感器，可以实时读出其血糖水平。而且，这种纳米墨水最大的优点在于它是暂时性的，可以每6个月左右便可自动消失。利用废热发电的太阳能电池比利时研究机构IMEC宣布，开发出了利用锗（Ge）底板的光电转换元件“ThermophotovoltaicCell（TPV电池）”，可在大幅降低制造成本的同时，提高转换效率。IMEC认为今后该电池的用途将会不断扩大，其中包括将其安装在锅炉及发动机等热源附近，利用此前被损失的热能量来发电等。—8—此前的大部分TPV电池通过使Ge在GaAs类底板上外延生长制造而成。因此制造成本非常高，一直未能走上实用化道路。IMEC此次并未透露新TPV电池的具体制造工艺。不过，该机构称，通过采用Ge底板省去了外延生长，而且在封装中采用了非晶硅，从而大幅降低了制造工艺的成本。另外，还大幅提高了TPV电池的光电转换量子效率。日本开发出纳米混合催化剂日本东北大学开发出了将贵金属用量抑制在最小限度的纳米多孔复合金属。有望廉价地用于高性能催化剂和生物传感器材料中。此次采用金进行了实验，还可以使用白金等其他贵金属。制作方法已申请了专利。东北大学原子分子材料科学高等研究机构的研究小组通过