据美国物理学家组织网报道，美国耶鲁大学的工程师们发现，碳纳米管上的缺口可促使 T 细胞（一种白细胞）抗原在血液中聚集，并激发人体自身的免疫反应，从而改进目前常用的继承性免疫疗法，有效增强病患的抗癌能力。相关研究发布在 4 月 20 日出版的美国《朗缪尔》（ Langmuir ）杂志上。 继承性免疫疗法，又称细胞转移疗法，是指从患者体内的免疫系统中提取细胞，对其进行改良，使之更有效地针对患者的特定病症，随后把它们重新注入患者的免疫系统，以攻击诱发疾病的相应细胞。虽然人体自身也会产生抗肿瘤的 T 细胞，但其经常会被肿瘤所 压制 ，且有效的细胞数量也十分有限。而采用体外培植的方式可有效保证 T 细胞的数量和质量，达到更好的抗癌效果。 研究小组之前也曾报告过碳纳米管对于增殖 T 细胞的意外效果。他们发现，当抗原的总数一定时，把碳纳米管制成的 外衣 附在抗原的表面，可使 T 细胞的增殖速率远高于抗原被聚苯乙烯等材质制成的薄膜包裹时的培植速度。这是由于抗原能够在碳纳米管的 缺口处 聚集，从而达到较好的增殖效果。 论文的主要作者、耶鲁大学化学工程和生物医学工程系的副教授塔瑞克 法米表示，碳纳米管束和淋巴结的微环境相似，具有复杂的几何结构，其可以模拟生理学吸收更多的抗原，激发更强烈的免疫反应。将碳纳米管用于人体的传统方法能够引起栓塞等问题，但将碳纳米管放入血液内培植细胞时，却不涉及将其植入体内，因此并不存在类似问题。 实验数据表明，继承性免疫疗法需要花费数周才能生成足够的 T 细胞，而碳纳米管在三分之一的时间内就能生成与继承性免疫疗法同等数量的细胞。研究人员表示，这是探索碳纳米管独特性质的一种新方式，也是碳纳米管在生物领域安全应用的一次创新。下一步，研究团队将着手探索更为有效的、将碳纳米管从血液中移除的方式，随后再将血液重新输回病患体内。（
纳米器件的设计与研究方兴未艾，如何为纳米器件提供一个纳米级的磁场，似乎并不是一件容易的事。如采用纳米永磁材料，一方面受到超顺磁尺寸的限制，另一方面磁场的强度是固定的，无法根据需要调变磁场强度。采用螺旋管提供电磁场可能是比较好的方法，磁场强度可以根据电流大小来调控，但是如何得到纳米级的螺旋管？用传统材料绕制是不可能的。螺旋碳纳米管（或螺旋碳纳米纤维）可能是一个比较好的选择。 与直线型的碳纳米管相比，螺旋碳纳米管可以用来做纳米级电磁铁，而磁场的强度可以用通过碳纳米管的电流来调节。下图是我们采用CVD原位催化裂解的方法制备的碳纳米弹簧SEM照片。 最近我们采用原位催化CVD方法，通过改变反应条件，合成了各种形态的碳纳米材料，如螺旋碳纳米纤维，纳米球链，碳纳米带等。下图是碳纳米带SEM和TEM照片： 由于制备这些碳纳米材料所用的催化剂为原位合成的纳米级过渡金属颗粒，因此所得到的复合物具有磁性。研究表明它们的微波吸收性能很好，且比重小，性能稳定，有望用于轻质隐身材料。 相关研究工作发表在以下刊物： 1. X.S. Qi, W. Zhong* , et al ., Carbon , 48, 365 (2010) 2. Xiaosi Qi,Yu Deng, Wei Zhong,* et al. , J. Phys. Chem. C 114 , 808 (2010) 3. X.S. Qi, M.H. Xu, W. Zhong* , et al , J. Phys. Chem. C 113, 2267 (2009) 4. Xiaosi Qi, Wei Zhong,* et al. , J. Phys. Chem. C 113 , 15934 (2009) 5. Xiaosi Qi, Yi Yang, Wei Zhong* , et al. , J. Solid State Chem. 182, 2691 (2009)
化学工程与碳纳米管：我们的坚守 看到林峰的博文，《 纳米是灌水领域吗？ 》，以及李永丹老师的博文，《 负重登山的化工应用基础研究 》。看过之后，想说点自己的想法。 李永丹老师的文章说的很清楚，目前化学工程方面的研究处在一个很尴尬的地位。一方面，老牌的化工期刊影响力不够，而且不够与时俱进，为我们的领导们所不屑。所以，相当多的人，被迫在相关的学科里头寻找机会，比如纳米，就是一个机会。用我老板的话来说，research has its fashion, and we have to follow the fashion。 于是经常有人会问我，你看你们化工系的人，现在也有这么多人做纳米，那你们跟搞纳米化学、纳米材料、纳米物理的人有什么区别呢？ 区别就在于，我们还是化学工程师，我们还希望坚守我们的一些原则，我们的思维方式和研究方法。 比如碳纳米管，这个东西是材料科学家们首先给折腾出来的，然后化学家们开始研究它的合成，物理学家们开始研究其中的物理现象，在物理学家和电子工程专家的共同努力下，貌似现在在某些场合有很不错的潜在应用。 但是如果我们不能够大规模的生产碳纳米管，那么这些潜在应用，始终只能停留在潜在的阶段。但是遗憾的是，化学家们认为他们已经阐明的碳纳米管生产的过程，现在剩下的工作，就是如何研究它的应用。其他的事情，不用操心。 而这其他的事情，恰恰就应该是我们化学工程师的工作了。我们可以研究更好的催化剂，更好的反应条件，让产率更高，让成本更低，让产品的性能更可控，让产品的分离更容易。这，就是典型的化学工程的思路。 在这方面，可以说几个典型的任务。比如我的老师兄，俄克拉荷马大学的Daniel Resasco，早在2000年就开始这方面的研究。他开发的CoMoCAT催化剂，目前仍然是单壁碳纳米管生产的主流催化剂。差不多同一时间，清华大学的魏飞老师也开始从事碳纳米管相关的工作。几年下来，魏飞老师的课题组在流化床生产碳纳米管方面做出了非常漂亮的工作。而且，这两个实验室，都有自己的工业级生产装置，他们的成果，在工业放大中得到了检验。 这，就是化学工程师在follow fashion之后的漂亮工作，是我们学习的对象。 但是遗憾的是，持这种态度的化学工程师也并不多见。在美国化学工程师协会年会的碳纳米管分会场上，大多数人关心的问题，其实跟材料科学家没有了明显的区别，真正考虑把研究与化学工程结合起来的人，却并不是那么多。2009年的年会上，研究碳纳米管生产的会议报告只有两个，分别来自Resasco师兄和陈元师兄（南洋理工大学）的实验室，我的另一位师兄Amama（美国空军-代顿大学联合实验室）给了墙报。在前一年的会议上，也只有两个相关报告，分别来自我们实验室和Amama。会后一起吃饭，不由得感叹，这个会议上，大家关注的都是潜在的应用，而关注碳纳米管生产的，大概只有我们几个人了。。。 当多数人关心的都是碳纳米管场效应管、碳纳米管生物检测器的时候，我们如何向别人证明，我们是化学工程师呢？
上周出版的Carbon期刊上，沈阳金属所的成会明老师发表文章Hydrogen storage in carbon nanotubes revisited，文章回顾了10年来对碳纳米管储氢失败的研究。很有意思的是，作者最后给出了这样一张图： 作者最后说，In fact, for the ten years since the first report on hydrogen storage in CNTs, there is an obvious tendency that the reported hydrogen storage capacity of CNTs from the literature declines with the time extending (Fig. 3), which can be attributed to the improved CNT sample attainability and measurement setup, methodology and accuracy. 这个题目，可以算盖棺定论了罢 。
桂耀荣 B A A B A A 电弧法合成的碳纳米管（ CNTS: Carbon Nanotube ），伴有大量杂质碳纳米颗粒。由于杂质存在，纳米碳管较难提纯。现在的提纯方法是：将纳米碳管的粗品放入圆底烧瓶中，依次加入 K 2 Cr 2 O 7 和 1:2 的硫酸，装好回流冷凝和搅拌装置，在 15 0 ℃ 回流 2 小时，溶液由橙色（ Cr 2 O 7 2- ）转变为墨绿色 (Cr 3+ ) ，将所有的墨绿色溶液过滤，滤纸上存在的黑色物质即为纯碳纳米管。 1. 提纯碳纳米管的化学反应方程式为： 下图是最常见的一种碳纳米管： 其中的筒状 B 可认为是由一种石墨卷起而成的，而两端 A 可认为是由一个足球烯切成两半球而成。假设石墨中 C C 键长为 a ，试求： 2. B 管管口周长为多少？ 3. 碳纳米管粗（直径）大约为多少？ 解析： 1. 3C + 8H 2 SO 4 + 2 K 2 Cr 2 O 7 = 2Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3CO 2 + 2K 2 SO 4 +8H 2 O 2. B 管管口周长即足球烯在平面上投影形成的圆的周长。 将碳纳米管切除后，得到下面图 1 ，这只是半圆展开的图，图 2 是完整的图。 图 2 的周长长度 L 可大致看做 9 个 L 的长度，而 L 等于 即 L= 9 a = 15.58a. 3. 设碳纳米管管粗（直径）大约为 d ，则 d= 9 a, d=4.96a PS: 1、足球烯图片： 2、足球烯Flash下载地址 足球烯Flash 3、本文下载地址： 碳纳米管
刚看见一片Nature Materials的文章，怎么看都觉得赶不上俺自己的文章，尽管俺投JACS被拒了，呵呵。。。 两篇文章放在这儿，有兴趣的朋友可以看看：） Linking catalyst composition to chirality distributions of as-grown single-walled carbon nanotubes by tuning Ni x Fe 1- x nanoparticles Wei-Hung Chiang and R. Mohan Sankaran Nature Materials 8 , 882 - 886 (2009) http://www.nature.com/nmat/journal/v8/n11/abs/nmat2531.html Diameter Tuning of Single-Walled Carbon Nanotubes with Reaction Temperature Using a Co Monometallic Catalyst Nan Li, Xiaoming Wang, Fang Ren, Gary L. Haller, and Lisa D. Pfefferle J. Phys. Chem. C 2009, 113, 1007010078 http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp903129h
Research Fellow (Postdoctoral Fellow) Postdoctoral fellow positions for researches in novel carbon nanotube based devices and electrochemical sensor for explosives detection are available in Center for Advanced Bionanosystems, School of Chemistry and Biomedical Engineering, Nanyang Technological University , Singapore . Candidates with extensive research experience on carbon nanotubes, electrochemistry, sensors or electronics are encouraged to apply for the positions. If you are interested, please send your CV to Professor Li for consideration. Contact information You can contact with Prof. Li Changming at E-mail : ecmli@ntu.edu.sg Website: http://www3.ntu.edu.sg/home/ecmli/index.html Division of BioEngineering, School of Chemical and Biomedical Engineering, Nanyang Techonological University 70 Nanyang Drive , Singapore 637457
读到一个新闻，其实就是一个公司的枪手广告，不过里面游戏信息可以拾取。该公司大概在研发碳纳米管在聚合物及金属复合材料中的应用，特别强调了风力发电机桨片。中国准备在内陆和沿海大力发展风力发电，如果能提高桨片的剪切强度和弯曲强度，那么就能够加大臂长，提高风能利用率。碳纳米管复合材料如果能够很好地控制工艺流程，还是比较有希望挤入这个巨大的市场。 另外一方面，碳纳米管和金属复合一直是一个梦想，金属成型比陶瓷需要更温和的温度，所以能够保护碳纳米管的结构和强度。这个公司提带指出碳纳米管能够有效增强金属铝的强度，达到钢的强度，这是很好地结果，对于军事和民用轻型高比强材料的应用有巨大的潜力。但是一个很大的问题是金属如何和碳纳米管均匀分散：金属颗粒密度大，表面没有基团，在一般溶剂中无法形成悬浮液或者胶体。物理性质和化学性质的不同直接导致了碳纳米管在这个材料领域的应用，而对于陶瓷和有机聚合物来说解决的手段已经比较成熟。如果检索有关文献，金属科学研究者普遍采用了球磨的方法。这种方法具有原始粗旷的美，然而碳纳米管不可避免地被扭曲，剪切，弯折，摩擦，导致结构巨大的破坏。 最近我和朋友无意发现了一个简单方法，通过对金属表面适当地处理，居然成功获得碳纳米管的复合粉体。有很多细节工作还需要做，偏巧院里电镜出问题，相当于抛了一盆凉水。 晚上散步遇到一对台湾夫妇，说他们老大9个月就站起来走路，后来发现长大了平衡能力不够。到医院一问，医生直接说：是不是小时候爬的时间短？爱因斯坦好像小时候说话较晚，是不是和高智商有关？ Bayer MaterialScience Showcases Its Baytubes Carbon Nanotubes at Rusnanotech '09 ( Nanowerk News ) The extraordinary properties of Baytubes carbon nanotubes (CNTs) have sparked new and highly promising lightweight design concepts that improve both energy efficiency and mechanical strength. Such concepts are the focus of Bayer MaterialScience AGs presentation at the RusNanoTech trade show at the German stand, Pavilion 3, at Moscows Expocentre from October 6 to 8, 2009. This is the second time the company has showcased technical innovations based on Baytubes carbon nanotubes at this major forum in Russia. Possible CNT applications are far from limited to lightweight designs, however. CNTs are also suitable for many different applications, for example in mechanical engineering and the chemical, electrical and electronics, and sports goods industries, observes Dr. Raul Pires, who is in charge of global activities for nanotubes and nanotechnology products at Bayer MaterialScience, in a presentation at the accompanying conference on October 8. One prime example of enhanced energy efficiency is the use of Baytubes in wind turbines. The length of rotor blades was previously limited to around 60 meters in order to ensure reliable operation even in very windy conditions. The nanotubes enormous strength makes the rotor blades very stiff, which also enables longer blades to be designed, explains Dr. Pires. Whats more, the lightweight design of the nanotubes - and thus of the hybrid materials in which they are incorporated - boosts the efficiency of the wind-to-power conversion process. Baytubes do not just improve the properties of plastics and other polymer materials, however. CNT additives can also make metals much harder. For example, adding Baytubes to aluminum processed using powder metallurgy enables tensile strengths to be achieved that almost match those of steel. Previously, it has only been possible to assign mechanical properties of this kind to aluminum by adding rare and expensive metals in a complex alloying process, explains Professor Dr. Horst Adams, vice president future materials at Bayer MaterialScience. google_protectAndRun("ads_core.google_render_ad", google_handleError, google_render_ad); The impact strength and thermal conductivity of aluminum can also be improved by adding nanotubes. This enables the weight of components to be reduced still further, which increases their energy efficiency, for example in the automotive and aircraft industries. Bayer MaterialScience is working with Zoz GmbH on the development of customized CNT-reinforced aluminum materials. This German company headquartered in Wenden is a global supplier of innovative systems and equipment, in particular for the manufacture of nanostructured materials. It has extensive experience in areas such as the high-energy grinding and mechanical alloying of these materials. Thanks to the development of an innovative, in-house production process, Bayer MaterialScience is one of the few companies in the world capable of producing carbon nanotubes of the required purity on an industrial scale. As early as 2007, the company started operations at a pilot plant in Laufenburg, Germany, that can produce 60 metric tons/year. An additional pilot facility with an annual capacity of 200 metric tons is currently under construction at CHEMPARK Leverkusen. About Bayer MaterialScience With 2008 sales of EUR 9.7 billion, Bayer MaterialScience is among the worlds largest polymer companies. Business activities are focused on the manufacture of high-tech polymer materials and the development of innovative solutions for products used in many areas of daily life. The main segments served are the automotive, electrical and electronics, construction and the sports and leisure industries. At the end of 2008, Bayer MaterialScience had 30 production sites and employed approximately 15,100 people around the globe. Bayer MaterialScience is a Bayer Group company.
科学网上报道了一个科研进展新闻，说是日本科学家用中子源轰击的方法得到了小晶体颗粒金刚石，新闻见《 用石墨合成小晶体颗粒金刚石 》。我一直很佩服科学网网站一些负责编译的编辑们，因为他们辛勤的工作使得我们能了解一些错过了的科研进展。我第一眼看到这个新闻的时候就吃了一惊，因为现在也在和同事旁门左道地做一些相关的实验，也都是用高能粒子束去轰击碳材料。如果你读了这篇文章的前言，你会了解更多科学家为什么要研究这个东西。从材料角度来讲，用高能粒子束轰击石墨有两个启示，一个是产生大量的表面缺陷；第二个是研究作为防辐射材料吸收粒子束的效率。当然这两者都是相关的。读了文章以后知道了文章得到的并不是纳米尺度的金刚石，而只是无定型的金刚石。无定型金刚石用非科学的定义来说就是从埃米尺度来看单碳原子确实是金刚石特征价键结构，但是当在纳米尺度以上来观察的话这些碳原子群的价键取向排布并不是有序的。 实际上前一段时间已经有一个相关的工作提供了另一个角度来看待粒子束轰击的问题，也就是表面缺陷能够成为分离碳材料的焊接源，从而提高载荷在相邻碳材料之间的传递作用。更加明白地说这种碳材料就是碳纳米管。但是在这一篇物理评论快报文中，作者使用了高取向的石墨材料，在高能字束轰击以后，石墨表面和内部产生了大量的福仑克尔缺陷(frenkel)和瓦格勒(wigner)缺陷：某些碳原子在获得高能量以后脱离原来晶格位置进入相邻的间隙位中，同时留下空穴位。这种空穴位为进一步拓扑缺陷的形成提供了物质空间。另一方面，层状石墨材料在层间是以sp2杂化轨道存在的，当缺陷形成以后，大量的孤电子非稳态价键形成，碳原子的电子排布重新组合，层间碳原子有很大地几率以sp3杂化电子轨道结合。当作者进一步使用高速冲击并淬冷的方法处理被轰击石墨后，发现石墨结构发生了深刻的变化。这和移形大法很相似，可以想象成不同层间的碳原子和拓扑空位相互结合。而金刚石结构就是碳原子由纯粹sp3杂化键形成，作者把这种材料叫做无定型金刚石材料。这篇文章读起来没有什么很多的收获，除了作者使用高能中子束使人羡慕以外，就科学内容来说并没有更多的可读之处。我觉得这样的工作能在物理评论快报上发表是近十来年物理界对于材料科学诸多发现的一种信仰和迷信，作者更应该把类似的工作投到Journal of material research或者CARBON这样更专业的期刊上。就材料的本身分析而言，作者甚至只用了raman这一种表征手段，而Raman结果本身并不能提供很完整的信息，如果谱以XRD，EELS, TEM来提供更多的晶体结构信息、化学键信息和形貌表征的话，这个故事讲起来会更令人信服一些。 关于无定型态金刚石，有什么更新颖的性能和应用，我们可以等待这个小组进一步的研究结果。 我想起另一篇工作，利用碳纳米管表面氟化处理以后形成悬键，通过陶瓷科学中常用的烧结技术，结果得到了高强度的块体材料。PRL这个工作可能可以用在这个思路中，不过中子束轰击不要太猛。 references 1， Pathway for the Transformation from Highly Oriented Pyrolytic Graphite into Amorphous Diamond 2， Super-Robust, Lightweight, Conducting Carbon Nanotube Blocks Cross-Linked by De-fluorination
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