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二維原子級薄材料研究取得重大進展
近日，來自巴塞爾大學的物理學家第一次成功測量了納米尺度上原子級薄的範德華材料的磁性。他們使用金剛石量子傳感器來確定三碘化鉻單個原子層的磁化強度，相關的研究成果被髮表在Science雜誌上。
三維的塊狀三碘化鉻晶體是完全磁性有序的。然而，在幾個原子層的二維情況下，只有具有奇數原子層的疊層顯示出非零磁化。而在偶數層情況下的疊層表現出反鐵磁性。為了解釋這一現象，巴塞爾大學的科學家和瑞士納米研究所的團隊在製備樣品時將各個三碘化鉻層相互移動以產生應變，證明了這種現象是由於層的特定排列引起的。原子級薄的二維範德華材料在自旋電子學或超緊湊磁記憶介質中的應用上有非常廣闊的前景，科學家們探索堆疊不同原子層的方法，以設計出各種具有獨特性質的新材料。
使用金剛石量子傳感器定量測量三碘化鉻各原子層的磁性（來源：巴塞爾大學物理系）
新發現或顯著降低數據存儲能耗
田納西大學諾克斯維爾分校報道，近日，研究人員對鈷酸鑭（LCO）材料進行了考察，這是一種結晶薄膜材料，一旦在基底上生長，就可以通過電子顯微鏡和偏振中子反射計分別測量出電子密度與磁化強度。LCO是一種鐵彈性材料，它的性質會隨著應力源而變化，而在去除應力後仍舊保持變化。
研究人員發現，通過在不同的的基底上生長LCO薄膜，可以改變薄膜的磁性，這意味著改變物質磁性所需要的能量有望顯著降低。以磁讀頭為例，這種被人們廣泛使用的數字存儲部件通過改變內部材料磁性的方向來存儲信息，這種磁場的改變由電流脈衝產生。而如果通過施加電荷的方法（即化學方法）來改變磁性的話，所消耗的能量遠小於電流脈衝，這可能會對數據存儲等領域產生實質性的影響。
（圖片來源：CC0PublicDomain）
研究發現石墨烯量子點具有優異的淬滅氧化應激能力
石墨烯量子點（GQD）最近已被用於各種領域。研究人員發現，它們可以為遭受創傷性腦損傷、中風或心臟病發作的人提供治療。萊斯大學等研究機構研究了人們受傷後GQD淬滅氧化應激的能力，發現用聚乙二醇（PEG）修飾的親水簇可以提高其溶解度和生物穩定性，可有效淬滅其氧化應激能力。對細胞系的測試結果顯示，即使向細胞培養皿中添加破壞性過氧化氫，不同濃度的量子點在保護細胞免受氧化方面仍舊非常有效。用煤衍生的量子點將替代早期的納米顆粒，使得生產這些治療材料變得更加簡單和便宜，這開啟了簡便療法的大門。
在電子顯微鏡下觀察到的煤衍生的石墨烯量子點（來源：萊斯大學）
研究發現在無冷凍保護劑下，凍結細胞的新方法
日本研究人員首次展示了在沒有冷凍保護劑(CPA)的情況下保存冷凍動物細胞。該研究發表在National Academy of Sciences 雜誌上。研究人員為了實現達到在無CPA時超速冷凍所需的每秒1萬攝氏度的臨界冷卻速率，他們使用了噴墨電池打印技術。經過研究人員的反覆測試，最終發現在液滴大小低於40皮升的情況下可實現細胞的快速冷凍，並實現類似CPA的玻璃化並冷凍保存細胞。該方法在不同的小鼠細胞系和大鼠的充質幹細胞上得到了進一步的證實，顯示了其有效性和廣泛的適用性。未來，研究人員希望這個方法可以適用於傳統冷凍保存方法無法儲存的血細胞等方面。
噴墨打印液滴陣列被液氮凍結在薄玻璃上（來源：2019 National Academy of Sci
3D打印全液體“微型實驗裝置”
美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）的研究人員3D打印了全液體裝置，只要點擊按鈕，該裝置就能按需要反覆進行重構，適用於從生產電池材料到篩選候選藥物等多方面的應用。其成果發表在NatureCommunication上。為製造該裝置，研究人員將含有納米級黏土顆粒的液體和含有聚合物顆粒的液體共同打印在基底上，二者相接觸後在數毫秒內形成直徑1毫米的微型通道，這種具有特定圖案的玻璃基底就是3D打印的流體裝置。裝置中多個通道可放置不同的催化劑，通過一定的連接，使得化學流體按照設定的次序接觸相應的催化劑，從而製備出特定的產物。而且藉助計算機控制，該過程可實現自動化。目前，該團隊計劃實現裝置的導電性，擴充該裝置可研究的反應類型。
微型實驗裝置示意圖（來源：伯克利實驗室）
研究首次發現極性材料中裂紋的不對稱擴展
西班牙巴塞羅那自治大學ICN2氧化物納米物理小組的一項研究表明，材料的極化方向會影響撓曲電對裂紋擴展的作用。在極化方向，撓曲電會促進裂縫擴展；在非極化方向上，撓曲電將抑制裂縫生長。因此，極化方向上的裂縫會長得多。相關文獻已發表在Physical Review Letters。這項研究首次通過實驗證明了晶體中裂紋的不對稱性。由於鐵電材料的極性可以通過電壓進行控制，因此可以通過電壓管理極性材料中裂縫的擴展。在特定的控制模式下，可以減少材料的疲勞損傷，也可以促進裂紋的擴展。這有利於提高相關器件的可靠性和壽命。
在撓曲電作用下，鐵電體的裂縫在極性方向上的傳播比在相反的方向更容易（來源：ICN2）
新方法助力石墨烯中電子流體力學行為研究
近日，印度Quazar技術團隊利用有一種新方法研究了石墨烯中電子的流體力學行為，為開發出替代硅晶體管的新材料鋪平了道路。這項研究發表在了最新的Physical Review B中。
石墨烯以其獨特的電子特性受到了廣泛的關注。在適當的條件下，石墨烯中的電子可以像液體一樣流動。通常研究人員會根據材料電阻的變化情況來了解電子的運動方式，但這是一種誤差很大的方法。該研究團隊通過施加振盪電壓模擬搖動罐子中的液體，準確地識別和測量了材料中產生的渦流以及電子的流體力學行為。雖然這種測量方法還有待進一步的研究，但這將使科學家們能夠更加準確的瞭解石墨烯和其他前景材料。
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