元素百科为您介绍水溶性低维材料合成与应用获突破。华东理工大学费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心田禾院士、贺晓鹏副研究员团队与上海交通大学颜德岳院士、麦亦勇特别研究员团队合作，在水溶性低维材料的可控合成、超分子自组装及其生物技术领域的应用拓展取得突破性进展，相关研究成果近日在线发表于《德国应用化学》。 石墨烯及其低维衍生材料具备优异的机械、光电和磁性能，被广泛应用于生物医药领域。针对传统机械剥离和化学法难以获得结构精准石墨烯的缺陷，近年来对于石墨烯纳米带的可控合成与应用拓展成为国际上的一个研究热点。然而，迄今发展的石墨烯纳米带结构在水中无法分散，极大制约了其超分子自组装结构的研究及在生命科学领域中的应用。针对这些关键问题，研究人员通过亲水性聚氧化乙烯(PEO)修饰结构精确的石墨烯纳米带，合成了一系列具备良好水分散性的石墨烯纳米带，并精确表征了其水相中的低维超分子自组装体。基于其水分散液近红外区强吸收的特点，研究人员首次证实了此类结构精确的石墨烯纳米带自组装体可在近红外光的辐射下高效地将光子能转换为热能，成功实现了结构精确石墨烯纳米带的聚合物功能化及其水相分散，为获得全新性能的水分散石墨烯纳米带开辟了新的精准化学途径，也为结构可控的低维材料制备及其在疾病诊疗，如光声成像与光热治疗领域中的应用提供了新的见解。

元素百科为您介绍更加贴近实际的新型半导体的大批量生。两位滑铁卢化学家已经使制造商更容易生产一种新的更快、更便宜的半导体。化学家们已经找到了一种同时控制沉积在表面上单壁碳纳米管取向和尺寸的方法。这意味着，相对于硅，半导体开发者可以使用碳，这将缩小器件的尺寸，提高器件的速度，同时提高电池的使用寿命。 滑铁卢大学加拿大研究主席DerekSchipper说：“我们已经达到以硅为基础的设备在物质上可能达到的极限。”“单壁碳纳米管的电子元件不仅功能更强，而且耗电量也更少。”这个过程，被称为排列继电器技术，它依靠液晶传递到金属氧化物表面的方向信息。小分子被称为iptycenes，连接到表面，将取向模式锁定在合适的位置。他们的结构包括一个小口袋，大到适合在清洗后仍然保留的特定尺寸的碳纳米管。“这是化学家们首次能够从外部控制小分子共价结合到表面的方向。”Schipper说，他是一名化学教授，也是纳米技术研究所的成员。“我们不是第一个提出碳纳米管的潜在解决方案的人。但这是唯一能同时应对方向和纯洁性挑战的方法。”Schipper进一步指出，这种方法是自下而上地利用有机化学来设计和构建一个分子，然后进行艰苦的工作。“一旦你构建了这些片段，这个过程就很简单。这是一种不需要特殊设备的板凳式方法。”Schipper解释说。相较于依赖合适分子设计的自组装技术，这个过程可以在每个步骤中进行控制，包括iptycene的“口袋”的大小。此外，这也是首次找到了同时应对碳纳米管排列和纯化挑战的解决方案。这项研究是与滑铁卢化学系的博士候选人SerxhoSelmani共同撰写的。本周，该研究发表在了《英国化学国际版》期刊上。

元素百科为您介绍中国科学家发明可在零下70度使用的锂电池。中国科学家开发出一种可在零下７０摄氏度条件下使用的锂电池，未来有望在地球极寒地区甚至外太空使用。 发表在最新一期美国能源学术期刊《焦耳》上的研究显示，中国复旦大学夏永姚团队开发的新电池采用凝固点低、可在极端低温条件下导电的乙酸乙酯作为电解液，并使用两种有机化合物作为电极，分别为ＰＴＰＡｎ阴极和ＰＮＴＣＤＡ阳极。电解液是离子在两个电极间移动的化学介质，但在低温条件下电解液和电极交界处的电化学反应难以持续。研究人员说，与传统锂电池使用的电极不同，这种电极使用的有机化合物不依赖“嵌入过程”，即不需要将锂离子嵌入到电极的分子矩阵中，避免了低温条件下嵌入过程变慢。夏永姚说：“乙酸乙酯电解液和有机高分子电极让可充电电池在零下７０摄氏度的极低温条件下工作。”传统锂电池在零下２０摄氏度时性能只有其最优水平的５０％，零下４０摄氏度时只有最优水平的１２％。俄罗斯和加拿大等极寒地区温度低于零下５０摄氏度；在太空中，温度甚至低至零下１５７摄氏度。夏永姚说，相比传统锂电池的电极材料，新电池的材料则充足、便宜且环保，他预计这种材料的价格只有前者的约三分之一。但研究人员承认，实现产品化面临的主要挑战是这种电池的单位质量能量比不上已商业化的锂电池，生产过程还需优化。尽管如此，夏永姚认为它具显著应用潜力。