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智能所研发出能“嗅”出爆炸物气味的拉曼传感试纸
2014-04-30 15:17:46
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探测可疑包裹、邮件和恐怖分子隐藏在身上的炸药一直是国际反恐和公共安全领域高度关注的课题。由于硝基爆炸物具有低蒸气压和高爆炸性,目前机场安检主要依赖离子迁移谱和X射线衍射装备,难以做到快速、及时和低成本的探测。该课题组研究人员通过喷墨打印技术将银纳米粒子打印到滤膜上并修饰拉曼活性分子(对巯基苯胺)制备了对TNT敏感的拉曼传感试纸。
当信封、衣服、包裹、土壤等表面黏附肉眼看不见的TNT残留颗粒物时可以通过使用低能量的激光(不破坏物体表面)来气化其表面黏附的TNT晶体,然后将拉曼传感试纸置于激光上方,收集TNT挥发出来的蒸汽,然后使用拉曼仪器检测。根据拉曼活性分子的拉曼信号变化,判断及鉴定该物质中是否含有TNT,在溶液中的检测极限能够达到1.6×10-17/cm2的 TNT;同样的,通过低能激光的辅助对TNT气氛可以检测到1.4 ppm的TNT,检测时间为2秒。该工作得到评审人的高度评价,认为“该工作的思想具有很强的创新性,为爆炸物的现场快速检测提供了新手段,是一项优秀和重要的研究工作”。
在国家自然科学基金委的支持下,中科院智能所张忠平研究员(国家杰出青年基金获得者,中科院“百人计划”)领衔的研究团队,重点针对各种材料表面以及混有痕量爆炸物物质的及时、现场检测这一挑战性难题,利用拉曼光谱独特的指纹信息和拉曼衬底易修饰拉曼活性分子的优势,研发出能嗅出爆炸物气味的拉曼传感试纸。相关研究结果近日发表在国际著名的化学期刊《分析化学》上,同时申报了国家发明专利。
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新型柔性空穴材料助力新能源汽车
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新型柔性空穴材料的性能
这种材料包含“金属—有机框架”(MOF),由无机金属单元与有机配体复合构建而成,整体结构内散布钴原子和铁原子,链接位点采用邻苯二甲酸二丁酯,其体积扩张时空穴增多,体积缩小时空穴几乎全部消失。
加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在英国《自然》杂志上报告说,在首批实验中,只需以家用压缩机产生的压力(相当于大气压的35至36倍),泵入天然气的主要成分甲烷,柔性MOF材料就会扩张并吸附这种气体。相反,如果甲烷释出,用于驱动车辆发动机,这种柔性材料便会缩小。
新型柔性空穴材料助力新能源汽车
燃料储存问题阻碍天然气或氢气动力车的推广。设定这一课题的动因是天然气与汽油或柴油相比,价格低廉,相对洁净。
但压缩天然气的罐装压力是250个大气压,液态天然气的储存温度则是零下162摄氏度。另外,在相同的燃料箱容积内,压缩天然气的能量密度至多是汽油能量密度的三分之一,前者的续航能力明显不足。(编辑:YD)
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元素百科为您介绍:纳米石墨烯研究取得新进展。12月14日,中科院大连化物所催化基础国家重点实验室邓德会副研究员和包信和院士带领的研究团队在长期研究二维催化材料和纳米限域催化的基础上,成功将FeN4结构限域在纳米石墨烯骨架中,并结合多种高分辨探针手段,首次直接观察到石墨烯内嵌FeN4中心的原子结构。该限域结构有效地维持Fe原子配位不饱和状态,使其具有优异的催化活性和稳定性,能够在室温零度高选择性地催化氧化苯生成苯酚。
纳米石墨烯研究的技术背景
已有研究表明配位不饱和的铁中心可以表现出比贵金属更高的催化反应活性。如在生物体内,在细胞色素和甲烷单加氧酶的催化反应中,有机配体和蛋白质可以有效地限域低价铁中心,使其保持良好的结构柔韧性和高效的催化活性。
而类似的配位不饱和铁中心催化剂在多相催化中的应用却极具挑战。
早在上世纪60年代,众多科学家就开始尝试将具有FeN4活性中心的有机大环配合物的分子负载在碳材料上,用于燃料电池及传统多相催化中分子氧的活化,但是FeN4大环分子与载体的相互作用往往较弱,易导致自身团聚。此外,由于FeN4在碳材料上的结构复杂性,一直很难通过有效手段表征或直接观察到该活性中心的原子结构。
纳米石墨烯研究取得新进展
该研究团队经过五年多的探索,通过高能球磨酞菁铁分子与石墨烯纳米片,通过控制球磨条件,巧妙地利用N原子与石墨烯的C原子形成强的共价键,使得N原子作为一个“锚”来稳定配位不饱和的铁中心。
通过与东南大学孙立涛教授研究组,中科院物理所李建奇研究员研究组,加拿大光源,上海同步辐射光源,以及中科院大连化物所王军虎研究员等人合作,首次观察到FeN4在石墨烯骨架中的原子结构。
该工作进一步的理论计算表明,形成的FeN4结构能够在石墨烯骨架中有效稳定,并且能高效分解双氧水,形成O=FeN4=O活性中心,进而可以在室温零度下催化苯氧化生成苯酚。该研究结果给低温下高效选择氧化的非贵金属催化剂的设计提供了新的研究思路和借鉴。(编辑:YD)
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挪威研制抗埃博拉病毒疫苗取得突破
该研究项目最初得到了挪威外交部和挪威研究理事会约5亿挪威克朗的资金资助。
通常疫苗从研制到人体实验的过程需要历经十年的时间,但在挪威外交部、世界卫生组织和几内亚政府的支持下,有关医药监管部门在不到一个月的时间里就批准了该项研究计划。试验结果显示该疫苗可以完全控制住埃博拉,但是仍有些问题需进一步研究,比如疫苗免疫究竟能持续多长时间等。
该项研究成果刊登在近期的医学杂志《柳叶刀》上,该疫苗被认为是目前世界上研发出的最有效的抗埃博拉疫苗。
参与疫苗资助和研究的合作方有挪威外交部、挪威研究理事会、挪威公共健康研究所、世界卫生组织、无疆界医生组织、威康信托基金会和加拿大卫生局。
埃博拉病毒疫情介绍
从2013年12月西非国家爆发埃博拉病毒以来,共有2.7万人感染该病毒,1.1万人死亡,是人类历史上埃博拉病毒爆发最严重的一次,塞拉利昂、利比里亚和几内亚等国是重灾区。尽管从2014年12月开始,感染的病例在大幅减少,但每个星期仍有20-30感染报告。
挪威曾派医疗组前往西非国家,一名挪威护士在救助当地人时曾不幸感染了埃博拉病毒,她被送回挪威后,得到了成功救治。(编辑:YD)
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