本期開(kāi)始設(shè)立“科技交流”欄目,刊登高校、科研院所、公司企業(yè)的科技新成果簡(jiǎn)訊、新儀器或產(chǎn)品介紹、學(xué)位論文摘要、科技論文摘要、學(xué)術(shù)會(huì)議信息等。
中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所以物理、化學(xué)和工程技術(shù)為學(xué)科背景,主要研究領(lǐng)域?yàn)楣饣瘜W(xué)轉(zhuǎn)換與功能材料、低溫科學(xué)與工程、功能晶體與激光技術(shù)、仿生智能界面材料、特種功能材料與生物醫(yī)用技術(shù)。
中科院理化所亞硒酸鹽非線性光學(xué)材料探索取得新進(jìn)展
非線性光學(xué)晶體是一類(lèi)重要的光電功能晶體。它通過(guò)倍頻、和頻、差頻、光參量放大和多光子吸收等非線性過(guò)程可以對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制和操縱。這類(lèi)晶體被廣泛應(yīng)用于激光頻率轉(zhuǎn)換、四波混頻、光束轉(zhuǎn)向、圖像放大、光信息處理、光存儲(chǔ)、光纖通訊、水下通訊等研究領(lǐng)域。
亞硒酸鹽化合物因含有活性孤對(duì)電子的Se4+,在外光電場(chǎng)作用下容易誘導(dǎo)出強(qiáng)的極化,從而產(chǎn)生大的非線性光學(xué)效應(yīng),因而在二階非線性光學(xué)材料探索中有著重要的研究?jī)r(jià)值。長(zhǎng)期以來(lái),增強(qiáng)亞硒酸鹽非線性光學(xué)材料的非線性光學(xué)效應(yīng)主要是通過(guò)引入具有二階姜-泰勒效應(yīng)的d0過(guò)渡金屬陽(yáng)離子(如Ti4+、Nb5+、V5+、Mo6+等)等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然而,缺憾是當(dāng)引入d0過(guò)渡金屬陽(yáng)離子增強(qiáng)光學(xué)效應(yīng)的同時(shí),通常會(huì)顯著地減小材料的帶隙值,并伴隨著較差的抗激光損傷性能。
中科院理化所晶體中心林哲帥研究組提出,在亞硒酸鹽材料體系中異價(jià)取代調(diào)控能帶結(jié)構(gòu)的分子設(shè)計(jì)策略,發(fā)現(xiàn)并合成了一例在可相位匹配的亞硒酸鹽非線性光學(xué)材料中具有最寬帶隙的新型材料Pb2GaF2(SeO3)2Cl。通過(guò)移除過(guò)渡金屬、引入主族元素和高電負(fù)性的氟元素,Pb2GaF2(SeO3)2Cl的帶隙擴(kuò)寬至4.32 eV,且抗激光損傷閾值是現(xiàn)有同構(gòu)材料的三倍,提高至120 MW/cm2。此外,Pb2GaF2(SeO3)2Cl還表現(xiàn)出了較強(qiáng)的非線性光學(xué)響應(yīng),其倍頻信號(hào)強(qiáng)度是同等粒徑下KDP樣品的4.5倍,在未來(lái)的高功率激光倍頻領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值。此工作發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.上。
中科院理化所仿生光控分子馬達(dá)用于跨膜物質(zhì)傳遞取得新進(jìn)展
在自然界中,細(xì)胞新陳代謝的維持和調(diào)節(jié)大多是通過(guò)跨膜傳遞蛋白來(lái)實(shí)現(xiàn),比如,離子通道和離子泵能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外的離子或者分子的跨膜傳輸。研究學(xué)習(xí)模仿這些生物機(jī)器和生物馬達(dá)一直是科學(xué)家們追逐的熱點(diǎn)。雖然科學(xué)家們制備了不同的人工分子機(jī)器和人工納米通道,但是要實(shí)現(xiàn)如生物分子機(jī)器或者生物分子馬達(dá)那樣精細(xì)調(diào)控的功能,尚存在很大的挑戰(zhàn)。
中科院理化所仿生智能界面科學(xué)中心研究人員在可控跨膜物質(zhì)輸運(yùn)方面取得一系列進(jìn)展。在前期工作基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并構(gòu)筑了人工分子馬達(dá)體系,該體系能夠在光驅(qū)動(dòng)下使特定分子在人工納米孔道中實(shí)現(xiàn)選擇性傳遞。該工作發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。
研究人員在聚合物納米孔孔壁修飾上偶氮苯衍生物分子,發(fā)現(xiàn)該體系在紫外光(UV, 365 nm)和可見(jiàn)光(430 nm)同時(shí)照射下,可以實(shí)現(xiàn)將環(huán)糊精衍生物選擇性地從膜的一側(cè)傳遞到另外一側(cè)。傳遞速率能夠達(dá)到9.5×106±5.21×105個(gè)/秒,超過(guò)了大部分生物離子通道(>106個(gè)/秒)和分子傳遞載體(~102個(gè)/秒)。在該傳遞過(guò)程中,偶氮苯分子的疏水性,可逆光反應(yīng)以及光驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在該體系中扮演了過(guò)濾器、攪拌器以及傳送帶的作用,使得環(huán)糊精分子能夠選擇性地在孔道中進(jìn)行快速傳遞。該體系有望于應(yīng)用到藥物傳遞或者分離提純領(lǐng)域。