研究背景 医院感染（nosocomial infections）是医疗环境中常见的严重问题，尤其是在重复使用的医疗设备上，交叉污染和生物膜（biofilm）的形成是其主要原因之一。为了应对这一挑战，研究人员开始探索使用含有金属纳米颗粒的涂层材料来防止微生物的附着和生长。银纳米颗粒（silver nanoparticles, AgNP）因其强大的抗菌和抗真菌特性而备受关注。然而，如何将银纳米颗粒有效地整合到医用设备的涂层中，同时保持材料的物理化学稳定性和抗菌效果，仍然是一个亟待解决的问题。 本研究旨在开发一种基于银纳米颗粒和聚醚硅氧烷（ureasil-polyether, U-PEO）的混合材料涂层，用于医院设备的抗菌防护。通过合成和表征银纳米颗粒，并将其与U-PEO材料结合，研究人员评估了这...

学术背景 镍氧化物（NiO）作为一种p型半导体，因其优异的光学性能、化学稳定性以及在光电子学、光催化和生物传感器等领域的广泛应用而备受关注。NiO的高透明度、可调节的电导率和宽禁带特性使其成为太阳能电池、光电探测器和能量存储系统的理想材料。然而，NiO的抗菌性能及其在生物医学领域的应用潜力仍需要进一步研究。尽管已有研究表明NiO能够通过产生活性氧（ROS）抑制细菌生长，但其抗菌效率受到晶体尺寸、缺陷密度和表面结构等因素的影响。 近年来，掺杂技术被广泛应用于优化NiO的性能。BaO（氧化钡）作为一种掺杂剂，被认为可以改善NiO的光学性能，但其对NiO抗菌性能的影响尚未得到充分研究。因此，本研究旨在通过共沉淀法合成纯NiO和BaO掺杂的NiO（Ba-NiO）纳米颗粒，系统研究BaO掺杂对NiO结...

纳米铁氧体ZnFeCrO4的合成及其抗菌与磁性能研究 学术背景 纳米铁氧体（nanoferrite）因其独特的物理和化学性质，在多个工业领域中具有广泛的应用前景。尤其是尖晶石型铁氧体（spinel ferrite），其结构可调性使其在磁性材料、催化剂、传感器和生物医学领域备受关注。锌铬铁氧体（ZnFeCrO4）作为一种复合氧化物，结合了锌、铁和铬的特性，具有优异的电导率、热稳定性和磁性，被认为在能源存储、催化和电子设备中具有潜在应用价值。然而，关于其纳米级合成、结构特性、磁性能以及抗菌活性的系统研究仍较为有限。因此，本研究旨在通过简单的自燃法（auto-combustion method）合成ZnFeCrO4纳米材料，并系统研究其在不同退火温度下的结构、磁性和抗菌性能，以探索其在生物医学和磁...

学术背景 随着纳米技术的快速发展，纳米材料在环境修复、生物医学和能源转换等领域的应用潜力日益受到关注。其中，二氧化铈（CeO₂）纳米颗粒因其独特的氧化还原性能、高稳定性和良好的生物相容性，成为研究的热点。然而，传统的化学合成方法往往使用有毒试剂，产生有害副产物，对环境造成负面影响。因此，开发一种环保、可持续的纳米颗粒合成方法成为当前研究的重点。 绿色合成（Green Synthesis）利用植物提取物作为还原剂和封端剂，不仅减少了对有害化学品的依赖，还提高了纳米颗粒的生物相容性。本研究旨在通过绿色合成方法制备CeO₂纳米颗粒，并通过掺杂镉（Cd）和包覆银（Ag）来增强其光催化、催化还原和生物医学性能，探索其在环境修复和生物医学领域的应用潜力。 论文来源 本论文由Pranali S. Para...

学术背景 在高温热绝缘和热电材料的设计中，降低热导率是一个关键目标。超晶格（Superlattice, SL）结构通过交替堆叠不同材料层，能够有效抑制声子（phonon）的热传输，从而显著降低材料的热导率。这一特性使得超晶格在热障涂层（Thermal Barrier Coatings, TBCs）和热电材料中具有重要应用前景。然而，超高温陶瓷（Ultra-High-Temperature Ceramics, UHTCs）在极端环境下的热传输特性及其超晶格结构的设计仍存在许多未解之谜。尤其是过渡金属碳化物（如HfC和TaC）因其高熔点和结构稳定性，成为高温应用的理想候选材料。然而，关于HfC/TaC超晶格的热导率及其界面热阻的研究仍较为有限。 本研究旨在通过实验探究HfC/TaC超晶格的热传输...

学术背景 立方氮化硼（C-BN）是一种超宽带隙半导体材料，具有极高的热导率、低介电常数和高击穿电场，因此在高温、高功率电子器件中具有广泛的应用前景。然而，C-BN的合成仍然面临诸多挑战，尤其是如何在大尺寸基底上实现高质量的单晶C-BN薄膜的生长。金刚石由于其与C-BN的晶格失配较小（1.36%），被认为是C-BN外延生长的理想基底。尽管如此，C-BN/金刚石异质结构的合成仍然处于早期发展阶段，尤其是在如何减少缺陷密度和提高薄膜质量方面，仍然存在许多未解之谜。 本研究旨在通过电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积（ECR PECVD）技术，在硼掺杂的金刚石基底上生长C-BN薄膜，并通过透射电子显微镜（TEM）和电子能量损失谱（EELS）等手段，详细分析薄膜的形貌特征、缺陷类型以及化学键合状态。研...

碳氮化物（Carbon Nitride, CN）作为一种二维n型半导体材料，因其优异的光催化活性和稳定性，在光驱动能量转换和环境应用中展现出巨大潜力。然而，尽管CN在光催化领域表现出色，其在光电子器件中的应用却受到限制，尤其是在硅（Si）基光电子器件中。主要原因在于缺乏能够大规模制备高质量、均匀且可加工的CN薄膜的合成方法。现有的合成方法，如纳米片分散涂层、液-固界面合成、高温退火等，虽然在一定程度上实现了CN薄膜的制备，但在晶圆级均匀性、表面粗糙度以及与硅的界面结合强度等方面仍存在不足。这些问题导致CN与硅的异质界面存在大量缺陷，阻碍了载流子的传输，进而限制了器件性能的提升。 为了解决这些问题，研究人员提出了一种新型的合成方法，通过两步化学气相沉积（CVD）和氢气氛退火工艺，成功在硅上制备...

学术背景 金属卤化物钙钛矿（Metal Halide Perovskites, MHPs）因其独特的光电特性在光伏领域备受关注。近年来，这些材料在发光二极管、激光器、光电探测器和自旋电子学等领域的应用也得到了广泛研究。然而，尽管在溶液法（solution-processed）制备的钙钛矿薄膜方面取得了显著进展，关于气相法（vapor-phase deposition）制备的钙钛矿薄膜的外延生长（epitaxial growth）研究仍然较少。外延生长是一种能够实现单晶薄膜生长的技术，对于理解材料的基本物理性质以及开发高性能器件至关重要。本文旨在通过脉冲激光沉积（Pulsed Laser Deposition, PLD）技术，在室温下实现α-CH3NH3PbI3（甲基铵铅碘钙钛矿）的外延生长，...

学术背景 沸石（zeolite）是一种具有规则孔道结构的微孔材料，广泛应用于催化、吸附和离子交换等领域。由于其独特的孔道结构和化学性质，沸石在石油化工、环境保护和能源储存等领域具有重要的应用价值。然而，沸石的合成和结构调控仍然面临诸多挑战，尤其是在超大孔沸石的合成和结构稳定性方面。传统的合成方法往往难以精确控制沸石的结构，而拓扑转化（topotactic transformation）作为一种重要的策略，可以通过原子尺度的结构变化来实现沸石的定向合成和结构调控。 本研究旨在通过时间分辨的三维电子衍射（3D electron diffraction, 3D ED）技术，揭示超大孔硅酸盐沸石ECNU-45向ECNU-46的拓扑转化过程。通过原子尺度的结构动态分析，研究者希望深入理解沸石在拓扑转化...

学术背景 全球范围内的水资源和能源短缺问题在干旱和偏远地区尤为严重，尤其是在气候变化加剧的背景下，这一问题变得更加紧迫。传统的水资源和能源获取方式，如海水淡化或大规模电力输送，不仅成本高昂，技术复杂，且难以在资源匮乏的地区实施。因此，开发一种可持续的技术，能够从大气中直接获取水分并将其转化为清洁水和能源，成为了当前研究的重点。大气水分收集（Atmospheric Water Harvesting, AWH）技术通过利用自然界的露水和雾气，提供了一种分散式的解决方案，能够在干旱和偏远地区提供清洁水资源，同时减少对传统集中式系统的依赖。然而，如何将AWH技术与能源生成相结合，特别是通过电催化水分解产生氢气和氧气，仍然是一个具有挑战性的课题。 论文来源 该研究由Yi Lu、Zongze Li、Gu...