NEWS01

二維原子級(jí)薄材料研究取得重大進(jìn)展

近日，來(lái)自巴塞爾大學(xué)的物理學(xué)家第一次成功測(cè)量了納米尺度上原子級(jí)薄的范德華材料的磁性。他們使用金剛石量子傳感器來(lái)確定三碘化鉻單個(gè)原子層的磁化強(qiáng)度，相關(guān)的研究成果被發(fā)表在Science雜志上。

三維的塊狀三碘化鉻晶體是完全磁性有序的。然而，在幾個(gè)原子層的二維情況下，只有具有奇數(shù)原子層的疊層顯示出非零磁化。而在偶數(shù)層情況下的疊層表現(xiàn)出反鐵磁性。為了解釋這一現(xiàn)象，巴塞爾大學(xué)的科學(xué)家和瑞士納米研究所的團(tuán)隊(duì)在制備樣品時(shí)將各個(gè)三碘化鉻層相互移動(dòng)以產(chǎn)生應(yīng)變，證明了這種現(xiàn)象是由于層的特定排列引起的。原子級(jí)薄的二維范德華材料在自旋電子學(xué)或超緊湊磁記憶介質(zhì)中的應(yīng)用上有非常廣闊的前景，科學(xué)家們探索堆疊不同原子層的方法，以設(shè)計(jì)出各種具有獨(dú)特性質(zhì)的新材料。

使用金剛石量子傳感器定量測(cè)量三碘化鉻各原子層的磁性（來(lái)源：巴塞爾大學(xué)物理系）

NEWS02

新發(fā)現(xiàn)或顯著降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能耗

田納西大學(xué)諾克斯維爾分校報(bào)道，近日，研究人員對(duì)鈷酸鑭（LCO）材料進(jìn)行了考察，這是一種結(jié)晶薄膜材料，一旦在基底上生長(zhǎng)，就可以通過(guò)電子顯微鏡和偏振中子反射計(jì)分別測(cè)量出電子密度與磁化強(qiáng)度。LCO是一種鐵彈性材料，它的性質(zhì)會(huì)隨著應(yīng)力源而變化，而在去除應(yīng)力后仍舊保持變化。

研究人員發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在不同的的基底上生長(zhǎng)LCO薄膜，可以改變薄膜的磁性，這意味著改變物質(zhì)磁性所需要的能量有望顯著降低。以磁讀頭為例，這種被人們廣泛使用的數(shù)字存儲(chǔ)部件通過(guò)改變內(nèi)部材料磁性的方向來(lái)存儲(chǔ)信息，這種磁場(chǎng)的改變由電流脈沖產(chǎn)生。而如果通過(guò)施加電荷的方法（即化學(xué)方法）來(lái)改變磁性的話，所消耗的能量遠(yuǎn)小于電流脈沖，這可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等領(lǐng)域產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。

（圖片來(lái)源：CC0PublicDomain）

NEWS03

研究發(fā)現(xiàn)石墨烯量子點(diǎn)具有優(yōu)異的淬滅氧化應(yīng)激能力

石墨烯量子點(diǎn)（GQD）最近已被用于各種領(lǐng)域。研究人員發(fā)現(xiàn)，它們可以為遭受創(chuàng)傷性腦損傷、中風(fēng)或心臟病發(fā)作的人提供治療。萊斯大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)研究了人們受傷后GQD淬滅氧化應(yīng)激的能力，發(fā)現(xiàn)用聚乙二醇（PEG）修飾的親水簇可以提高其溶解度和生物穩(wěn)定性，可有效淬滅其氧化應(yīng)激能力。對(duì)細(xì)胞系的測(cè)試結(jié)果顯示，即使向細(xì)胞培養(yǎng)皿中添加破壞性過(guò)氧化氫，不同濃度的量子點(diǎn)在保護(hù)細(xì)胞免受氧化方面仍舊非常有效。用煤衍生的量子點(diǎn)將替代早期的納米顆粒，使得生產(chǎn)這些治療材料變得更加簡(jiǎn)單和便宜，這開(kāi)啟了簡(jiǎn)便療法的大門。

在電子顯微鏡下觀察到的煤衍生的石墨烯量子點(diǎn)（來(lái)源：萊斯大學(xué)）

NEWS04

研究發(fā)現(xiàn)在無(wú)冷凍保護(hù)劑下，凍結(jié)細(xì)胞的新方法

日本研究人員首次展示了在沒(méi)有冷凍保護(hù)劑（CPA）的情況下保存冷凍動(dòng)物細(xì)胞。該研究發(fā)表在National Academy of Sciences 雜志上。研究人員為了實(shí)現(xiàn)達(dá)到在無(wú)CPA時(shí)超速冷凍所需的每秒1萬(wàn)攝氏度的臨界冷卻速率，他們使用了噴墨電池打印技術(shù)。經(jīng)過(guò)研究人員的反復(fù)測(cè)試，最終發(fā)現(xiàn)在液滴大小低于40皮升的情況下可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的快速冷凍，并實(shí)現(xiàn)類似CPA的玻璃化并冷凍保存細(xì)胞。該方法在不同的小鼠細(xì)胞系和大鼠的充質(zhì)干細(xì)胞上得到了進(jìn)一步的證實(shí)，顯示了其有效性和廣泛的適用性。未來(lái)，研究人員希望這個(gè)方法可以適用于傳統(tǒng)冷凍保存方法無(wú)法儲(chǔ)存的血細(xì)胞等方面。

噴墨打印液滴陣列被液氮凍結(jié)在薄玻璃上（來(lái)源：2019 National Academy of Sciences）

NEWS05

3D打印全液體“微型實(shí)驗(yàn)裝置”

美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（伯克利實(shí)驗(yàn)室）的研究人員3D打印了全液體裝置，只要點(diǎn)擊按鈕，該裝置就能按需要反復(fù)進(jìn)行重構(gòu)，適用于從生產(chǎn)電池材料到篩選候選藥物等多方面的應(yīng)用。其成果發(fā)表在NatureCommunication上。為制造該裝置，研究人員將含有納米級(jí)黏土顆粒的液體和含有聚合物顆粒的液體共同打印在基底上，二者相接觸后在數(shù)毫秒內(nèi)形成直徑1毫米的微型通道，這種具有特定圖案的玻璃基底就是3D打印的流體裝置。裝置中多個(gè)通道可放置不同的催化劑，通過(guò)一定的連接，使得化學(xué)流體按照設(shè)定的次序接觸相應(yīng)的催化劑，從而制備出特定的產(chǎn)物。而且借助計(jì)算機(jī)控制，該過(guò)程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。目前，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)裝置的導(dǎo)電性，擴(kuò)充該裝置可研究的反應(yīng)類型。

微型實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（來(lái)源：伯克利實(shí)驗(yàn)室）

NEWS06

研究首次發(fā)現(xiàn)極性材料中裂紋的不對(duì)稱擴(kuò)展

西班牙巴塞羅那自治大學(xué)ICN2氧化物納米物理小組的一項(xiàng)研究表明，材料的極化方向會(huì)影響撓曲電對(duì)裂紋擴(kuò)展的作用。在極化方向，撓曲電會(huì)促進(jìn)裂縫擴(kuò)展；在非極化方向上，撓曲電將抑制裂縫生長(zhǎng)。因此，極化方向上的裂縫會(huì)長(zhǎng)得多。相關(guān)文獻(xiàn)已發(fā)表在Physical Review Letters。這項(xiàng)研究首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了晶體中裂紋的不對(duì)稱性。由于鐵電材料的極性可以通過(guò)電壓進(jìn)行控制，因此可以通過(guò)電壓管理極性材料中裂縫的擴(kuò)展。在特定的控制模式下，可以減少材料的疲勞損傷，也可以促進(jìn)裂紋的擴(kuò)展。這有利于提高相關(guān)器件的可靠性和壽命。

在撓曲電作用下，鐵電體的裂縫在極性方向上的傳播比在相反的方向更容易（來(lái)源：ICN2）

NEWS07

新方法助力石墨烯中電子流體力學(xué)行為研究

近日，印度Quazar技術(shù)團(tuán)隊(duì)利用有一種新方法研究了石墨烯中電子的流體力學(xué)行為，為開(kāi)發(fā)出替代硅晶體管的新材料鋪平了道路。這項(xiàng)研究發(fā)表在了最新的Physical Review B中。

石墨烯以其獨(dú)特的電子特性受到了廣泛的關(guān)注。在適當(dāng)?shù)臈l件下，石墨烯中的電子可以像液體一樣流動(dòng)。通常研究人員會(huì)根據(jù)材料電阻的變化情況來(lái)了解電子的運(yùn)動(dòng)方式，但這是一種誤差很大的方法。該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)施加振蕩電壓模擬搖動(dòng)罐子中的液體，準(zhǔn)確地識(shí)別和測(cè)量了材料中產(chǎn)生的渦流以及電子的流體力學(xué)行為。雖然這種測(cè)量方法還有待進(jìn)一步的研究，但這將使科學(xué)家們能夠更加準(zhǔn)確的了解石墨烯和其他前景材料。