元素百科为您介绍新型高效太阳能水处理结构。高效的太阳能转换与利用被视为国家能源的重大需求。其中，光-热（蒸汽）转化在海水淡化、分馏、灭菌等领域展现出很好的应用前景。然而由于光学和热学的损耗，传统的光-热（蒸汽）转化效率较低（~40%），很大程度上限制了其广泛应用。 南京大学现代工程与应用科学学院朱嘉教授课题组在高效界面光热转换领域做出了一系列工作：首先成功地实现了最黑等离激元吸收体的制备（ScienceAdvances,2,e1501227(2016)）；在此基础之上实现了首个基于等离激元增强效应的太阳能海水淡化器件（NaturePhotonics,10,393-398(2016)），很大程度解决了吸收体的光学损耗问题；随后通过二维水通道的设计来实现吸收体与水体的间接接触，大大降低了器件向水体的热传导损耗（PNAS,113,13953-13958(2016)）。近期，该课题着力于最大限度地解决在实际应用中太阳能入射角不断变化带来的光学损耗和热学损耗（热传导，热对流和热辐射）问题并取得了很好的进展。这项最新的研究成果以“Three-dimensionalartificialtranspirationforefficientsolarwastewatertreatment”为题发表于《国家科学评论》（NationalScienceReview，2017，DOI:10.1093/nsr/nwx051）上。该工作首次提出并实现了“人工蒸腾”结构，突破传统二维平面器件的局限，设计出三维的空心锥形结构，大大缓解了器件在真实环境中对太阳光入射角的依赖性。同时，有效地降低了器件的蒸发温度，进而有效控制了热对流和热辐射的损耗。“人工蒸腾”结构的另一个优势是通过一维的供水通道有效控制热传导损耗，从而首次实现了无外界辅助、正常光照条件下85%以上的光-蒸汽转换效率。在应用层面，该工作首次将界面光-蒸汽转换拓展到重金属污水处理上。实验结果表明：该技术不仅可以得到符合饮用标准的水，同时也可有效的回收重金属（如金，铜等），为高效的太阳能光-热（蒸汽）的利用和发展提供新的思路。

元素百科为您介绍石墨烯/六方氮化硼平面异质结研究获进展。中国科学院上海微系统与信息技术研究所石墨烯/六方氮化硼平面异质结研究取得新进展，研究员谢晓明领导的研究团队采用化学气相沉积（CVD）方法成功制备出单原子层高质量石墨烯/六方氮化硼平面异质结，并将其成功应用于WSe2/MoS2二维光电探测器件。研究论文SynthesisofHigh-QualityGrapheneandHexagonalBoronNitrideMonolayerIn-PlaneHeterostructureonCu–NiAlloy于5月19日在AdvancedScience上发表。 石墨烯（graphene）和六方氮化硼（h-BN）结构相似但电学性质迥异。由于石墨烯/六方氮化硼平面异质结在基础研究和器件探索方面具有重要潜力，因而备受学术界关注。graphene/h-BN平面异质结的制备一般采用依次沉积石墨烯和h-BN，或者相反次序来实现，由于后续薄膜形核控制困难以及生长过程中反应气体很容易对前序薄膜产生破坏，因而目前文献报告graphene/h-BN平面异质结的质量不尽如人意。上海微系统所信息功能材料国家重点实验室的卢光远、吴天如等人基于铜镍合金衬底生长高质量h-BN和石墨烯薄膜的研究基础，通过先沉积h-BN单晶后生长石墨烯，成功制备了高质量石墨烯/h-BN平面异质结。由于铜镍合金上石墨烯生长速度极快，较短的石墨烯沉积时间减小了对石墨烯薄膜生长过程中对h-BN薄膜的破坏。同时由于铜镍合金优异的催化能力，在提高氮化硼单晶结晶质量的同时消除了石墨烯的随机成核，使得石墨烯晶畴只在三角状h-BN单晶畴的顶角处形核并沿着h-BN边取向生长。课题组与美国莱斯大学教授JunLou等团队合作，利用合作培养博士研究生计划，在高质量石墨烯/h-BN平面异质结的基础上，以石墨烯作为接触电极，h-BN作为绝缘衬底，制备了WSe2/MoS2二维光电探测器，验证了石墨烯/h-BN平面异质结的质量和电学性能，为基于该异质结材料平台开展基础研究和二维逻辑集成电路应用探索提供了基础。该项工作得到了科技部重大专项“晶圆级石墨烯电子材料与器件研究”以及中科院和上海市科委相关研究计划的资助。

元素百科为您介绍研究人员利用器官芯片技术构建糖尿病肾病模型。近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员秦建华领导的微流控芯片研究团队利用器官芯片技术成功构建了一种功能化肾芯片系统，并用于模拟糖尿病肾病早期病理变化，相关研究成果发表在LabonaChip(2017,17(10):1749-1760)杂志上。 糖尿病肾病的损害表现糖尿病肾病是糖尿病的常见并发症之一，也是导致慢性肾功能衰竭的主要原因，其早期肾脏损害主要表现为高血糖引起的肾小球组织结构和滤过功能破坏，并导致蛋白尿。该病发病机制复杂，给治疗带来挑战，体外建立有效的疾病模型对深入研究其发病机制以及早期防治具有重要意义。糖尿病肾病模型的建立该工作中，研究人员从肾脏生理结构与功能特点出发，将前沿器官芯片技术与细胞生物学和材料学等方法相结合，通过多维分区的功能化芯片设计与构筑，创新性地构建了含有原代肾小球组织（肾小球内皮细胞和足细胞等）、基质成分和血管样机械流体的动态三维肾芯片系统，以期反映近生理的肾小球微环境和功能特征。在此基础上，研究人员进一步研究了高糖条件对肾小球屏障和滤过功能的影响。结果显示，高糖刺激可诱发肾小球屏障对白蛋白滤过增加，肾小球细胞氧化应激水平增强，并出现足细胞与肾小球内皮细胞的解离与迁移，在一定程度上反映了糖尿病肾病发生过程中早期肾损害的主要病理变化特点。这种工程化的肾芯片系统不仅能模拟肾小球组织的生理微环境，还可获取病理条件下具有时空分辨特点的肾细胞动态迁移、上皮间质化（EMT）等定量生物学信息，为进一步解析糖尿病肾病的发病机制、药物肾毒性评价以及肾小球相关疾病研究提供了一种全新的思路。特别是，该芯片系统首次实现了对原代肾小球组织超过2周的原位培养与功能维持，在很大程度上克服了传统方法难以实现体外原代组织长期培养的技术瓶颈问题，为临床开展少量肾组织分析鉴定以及转化医学研究提供了强有力的技术支撑。人体器官芯片（organs-on-a-chip）是近几年发展起来的一种新兴前沿交叉学科技术，它以前所未有的方式见证机体的多种生物学行为，在新药发现、疾病机制和毒性预测等领域具有重要应用前景。近年来，大连化物所微流控芯片研究团队主要致力于器官芯片技术与生物医学的交叉学科研究，利用工程学原理和多学科集成手段已构建了一系列功能化器官芯片系统，建立了肝、肾、肠、血脑屏障等缩微类器官模型以及多器官集成芯片体系，并开始用于生物学研究、毒性测试和干细胞等领域。上述研究工作得到了国家自然科学基金和科技部国际合作项目的支持。