联系我们 | 网站地图 | English | 中国科学院
首页 机构概况 科研成果 研究队伍 国际交流 院地合作 研究生教育 创新文化 党群园地 科学传播 信息公开
机构概况
所况简介
所长致辞
现任领导
历任领导
学术委员会
学位委员会
组织机构
历史沿革
院所风貌
联系方式
研究室
资源化学研究室
材料物理与化学研究室
多语种信息技术研究室
环境科学与技术研究室
重点实验室
植物资源化学重点实验室
中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室
电子信息材料与器件重点实验室
新型光电功能材料实验室
固体辐射物理实验室
新疆精细化工工程技术研究中心
现在位置:首页 > 研究所简报
新疆理化所2017年第三期情况简报
2017-02-20 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

 

2017年     第三期

 

中科院新疆理化所《2016自然指数·中国》排名大幅提升

   201612月,自然出版集团发布《2016自然指数中国》,全面点评中国科研,包括机构、城市、学科大排名。报告显示,中国科学院新疆理化技术研究所在中国高质量科研产出前200机构中排名第146,比去年提升13名。在前200名中有中科院50个研究所,中国科学院新疆理化技术研究所排名38名,比去年提升3名。 

  自然出版集团是国际上出版科学期刊最著名的出版公司,自然指数是科学家从国际学术刊物中筛选出68份自然科学期刊,这68种期刊不到汤森路透Web of Science数据库自然科学期刊的1%,但引用量达到了整体的30%,是国际上衡量研究水平和科研产出的重要依据。该报告按照中国各科研院所和大学总科研产出,及化学、物理、生命科学、地球和环境科学等几大学科分类,依据各机构在这68份自然科学期刊发表的论文数量、论文作者的相对贡献权重和国际合作水平计算出的得分,然后按得分高低作出的综合排名。目前中国高质量科研产出居全球第二位。 

 

新疆理化所民族药关键技术与工艺工程研究中心通过CMA计量认证

   民族药关键技术与工艺工程研究中心116顺利取得国家CMA计量认证证书,标志着该中心在试验检测领域迈出了重要一步。通过CMA计量认证将提高中心实验室管理水平和检测能力,使实验室更加规范化、科学化、标准化,使检测数据更加公正、准确、可靠,进一步保证了出具检测报告的权威性和可靠性,为开展试验检测和对外技术服务提供了有力支撑。 

  该中心组通过组建认证工作组,依据国家《检验检测机构评审准则及管理办法》及行业主管部门准入资格的规定,结合中心已有的工作基础和发展定位,经过1年多的的细致准备,先后通过CMA认证专家组的体系文件查阅、理论笔试、现场提问、集中讨论、实验技术操作、基本符合项整改等评审环节。专家组一致认为,该中心的组织机构、质量保证体系、认证项目的技术检测能力、检测公正性的保证措施能够满足《检验检测机构资质认定评审准则》要求,现经自治区质量技术监督局审批后颁发此证。 

  CMA计量认证是所有对社会出具公正数据的产品质量监督检验检测机构及其它各类试验室必须取得的认证。根据有关规定,取得CMA计量认证证书的检验检测机构,从事检验检测工作允许其在检验检测报告上使用CMA标记。有CMA标记的检验报告可用于产品质量评价、成果鉴定,作为公证数据具有法律效力。

 

新疆理化所在基于光电肖特基结传感器的爆炸物气氛人工嗅觉系统开发方面取得重要进展

   爆炸相关的恐怖袭击对全球安全和稳定造成了巨大的威胁,探索可靠的痕量爆炸物气氛检测方法是有效遏制爆炸恐怖袭击的有效手段之一。目前,用于痕量爆炸物检测的方法主要有离子迁移谱、荧光、拉曼光谱和气敏传感。其中,基于电学传感器的气敏检测方法以非接触、采样简单、可靠性高等优势而备受关注。然而,由于在实际场景中,爆炸物蒸气浓度会低于ppb(十亿分之一)甚至ppq(千万亿分之一)级别。因此,吸附在纳米材料表面的爆炸物分子极少,这就需要传感器在实际检测时具有极高的灵敏度。针对此问题,中科院新疆理化技术研究所环境科学与技术研究室科研人员开发了基于TiO2插层调节的高灵敏硝基爆炸物气氛肖特基结,能够实现对TNTDNTPNTPARDXHMX等硝基爆炸物在ppbppq浓度范围的检测(Adv. Funct. Mater., 2015, 25, 4039)。 

  然而,单个电学传感器只能检测但不能够识别爆炸物,需要传感器阵列才能使爆炸物的识别成为可能。自然嗅觉系统在气体检测方面具有超高的灵敏度,可达到0.1飞摩尔,对设计和构建痕量气氛传感器具有十分重要的借鉴作用。传感器阵列的构建类似于人工嗅觉系统,将有利于爆炸物蒸气的识别检测。一般意义上,传感器阵列通过一组实体传感器协同工作,如课题组前期通过ZnS纳米晶结构调控构建的传感器阵列可实现爆炸物气氛的识别(Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 45784586)。然而,传统意义上的传感器阵列如果其中的一个传感器不能工作,整个传感器阵列的识别能力都会受到影响。因此,如何简化传感器阵列的结构,并在此基础上实现对爆炸物气氛的高灵敏识别检测,不仅具有十分重要的现实意义,而且颇具挑战。 

  基于此,课题组首先构建了石墨烯/氧化锌/硅纳米线三元肖特基结作为检测爆炸物气氛的高灵敏传感材料。在此基础上,巧妙的通过调节单色LED光源的光强调制传感器性能。例如,通过调节468 nm单色LED光源形成8种不同光强周期性照射肖特基结,即可得到由8个传感器组成的传感器阵列。该设计中,光的施加会产生三种作用:1)调控肖特基势垒的高度;2)调控载流子浓度;3)调控分析物的吸附-脱附平衡。因此,对于同一种爆炸物气氛,在8种不同光强下,肖特基结会产生8个不同的响应值。另外,由于不同的爆炸物分子得到电子和失去电子的能力不同,因而,对于不同的爆炸物,肖特基结即使在同一种光强下呈现出的响应大小也不一样。最后,通过主成分分析方法对响应数据进行分析处理,实现了对TNTDNTPNTPARDXUreaBP(黑火药)和AN(硝铵)等8种制式及非制式爆炸物的高灵敏、快速识别检测。相比于传统的传感器阵列,该传感器阵列基于单个传感器即可实现阵列检测的功能,同时,大大节约了传感器阵列的制备工序,并从原理上显著提升了阵列的稳定性。不仅如此,该方案在检测不同浓度的同一种爆炸物时,其响应数据在主成分空间中会落在一个线性区,因此,利用该光电肖特基结传感器检测未知的爆炸物,不仅能够实现爆炸物的识别,而且可以实现半定量分析。 

  该研究中的基于一个传感器构建传感器阵列,亦即人工嗅觉系统的方案为简化传感器阵列构建步骤,开发具有识别功能的爆炸物气氛传感器提供了新的思路。同时,该研究思路亦可为其它痕量气氛传感器的设计提供借鉴。 

  日前,相关研究成果在线发表在材料领域著名刊物Advanced Materials上。该工作得到了国家自然科学基金、中科院“百人计划”等项目的资助。 

 

新疆理化所在原子尺度揭示固液相变机制

   中国科学院新疆理化技术研究所环境科学与技术研究室的科研人员在固液可逆相变原子机制研究中取得重要进展。相关成果以“In situ study on atomic mechanism of melting and freezing of single bismuth nanoparticles”为题发表在213日刊出的Nature子刊《Nature Communications》上。据悉,这是新疆地区科研院校首次以第一单位和唯一通讯单位在Nature子刊发表的研究论文。王传义研究员和李英宣副研究员为本论文的共同通讯作者。 

  液固之间的相变是普遍存在的自然现象,也是物理、化学、生命、材料和环境等科学研究的基本过程,广泛涉及到工业生产及科学研究领域。但是,目前对于液固之间相变的原子机制仍然是最引人注目的科学谜团之一。长期以来,对相变的认识局限于经典的成核生长方式进行的非均相转变。实际上相变是一个复杂的过程,涉及晶体结构或电子结构的变化,在原子尺度记录相变的微观动力学过程则是认识相变微观机制的关键。遗憾的是,由于液固相变可能存在的不连续、速率快、且发生的空间范围很小(原子尺度)等特点,实验上对液固相变过程中微观结构的变化进行全面和详细记录受到了极大的限制,进而制约了人们对其动力学行为的理解和认识。  

  新疆理化王传义研究团队在前期研究中利用光化学还原法,在氧化物SrBi2Ta2O9基底上实现了原位生长金属Bi纳米粒子(Chem. Mater. 2013, 25, 20452050),提出了光化学拓扑的新概念。在此基础上,利用原位高分辨透射电镜分析方法,通过高分辨透射电镜电子束激发SrBi2Ta2O9样品,实现该材料中金属Bi的选择性还原,制备出了液态金属Bi纳米粒子,并在原子尺度上记录了纳米液滴形成的动力学过程,巧妙地实现在操纵纳米液滴生长的同时跟踪到纳米液滴从无到有的整个微观动力学过程,首次在实验上观察到了金属纳米液滴通过StranskiKrastanov 生长模型的成核过程,证实纳米液滴的成核过程远比经典成核过程复杂。相关研究结果发表在ACS NanoACS Nano 2016, 10, 23862391)上。 

  在ACS Nano论文报道的制备Bi纳米液滴的基础上,进一步通过原位高分辨透射电镜,利用固态和液态Bi导热性的差异,巧妙地实现了Bi纳米粒子在SrBi2Ta2O9基底上温度的自动调控,实现了固液可逆相变。同时,以Bi纳米粒子为模型体系,首次在原子尺度上实时观察到了固液可逆相变在成核之前、成核、生长的整个微观动力学过程。在固-液相变过程中观察到了以缺陷作为成核位点的异相成核生长机制。成核后的相变过程并不是通常认为的单体增加机制,而是通过纳米粒子内部不同部分的相互作用,使得整个纳米粒子达到一个介稳中间态,最后整个纳米粒子发生由固态到液态的突变。在液-固相变中观察到了通过一种有序液体中间态的两步结晶机制。首先是各向同性的纳米液滴发生突变,整个纳米液滴转化为一种有序液体,这种有序液体的生成使体系的熵减小,降低了固相晶核在纳米液滴内部成核自由能,进而这种有序液体可作为模板,使整个纳米粒子变为一种介于无序和有序晶体结构的中间介稳相,由此固相晶核开始在这种过渡态的边缘成核和生长,最终实现液-固相转变。这一发现为液固可逆相变提供了一个新的微观结构演化的物理图像。研究人员进一步发现,虽然固液可逆相变是完全相反的两个过程,但其转换本质却存在着非凡的内在统一性,即在成核之前都经历一种有序性介于晶体和液体之间,类似于扭曲晶体结构的中间态,相变过程则是非局域性的、多尺度的、是体系内部不同部分之间协同作用的结果,这个发现给出了液固相变新的见解。在以上原子机制观察基础上,提出了一种“作用-松弛”的介尺度相变模型,加深了对相变原子机制的理解,为今后进一步在理论上深入认识相变这一重要的科学问题提供了新的思路。该研究成果也为液固之间相变动力学行为提供了普适性认识,同时为进一步深入认识和理解相变微观机制等关键科学问题提供了新的分析方法和思路。 

  该研究得到国家自然科学基金、中科院创新国际团队、中科院卓越青年科学家、中科院“西部之光”等项目资助。 

 

 

 

 

附件下载
相关新闻
欢迎访问中国科学院新疆理化技术研究所网站 新ICP备06001362号
地址:新疆乌鲁木齐市北京南路40-1号  邮编:830011  咨询、建议电话:0991-3835823 传 真:0991-3838957