科技交流

本期開始設立“科技交流”欄目，刊登高校、科研院所、公司企業(yè)的科技新成果簡訊、新儀器或產(chǎn)品介紹、學位論文摘要、科技論文摘要、學術會議信息等。

中國科學院理化技術研究所以物理、化學和工程技術為學科背景,主要研究領域為光化學轉(zhuǎn)換與功能材料、低溫科學與工程、功能晶體與激光技術、仿生智能界面材料、特種功能材料與生物醫(yī)用技術。

中科院理化所亞硒酸鹽非線性光學材料探索取得新進展

非線性光學晶體是一類重要的光電功能晶體。它通過倍頻、和頻、差頻、光參量放大和多光子吸收等非線性過程可以對激光進行調(diào)制和操縱。這類晶體被廣泛應用于激光頻率轉(zhuǎn)換、四波混頻、光束轉(zhuǎn)向、圖像放大、光信息處理、光存儲、光纖通訊、水下通訊等研究領域。

亞硒酸鹽化合物因含有活性孤對電子的Se4+，在外光電場作用下容易誘導出強的極化，從而產(chǎn)生大的非線性光學效應，因而在二階非線性光學材料探索中有著重要的研究價值。長期以來，增強亞硒酸鹽非線性光學材料的非線性光學效應主要是通過引入具有二階姜-泰勒效應的d0過渡金屬陽離子(如Ti4+、Nb5+、V5+、Mo6+等)等手段來實現(xiàn)的。然而，缺憾是當引入d0過渡金屬陽離子增強光學效應的同時，通常會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取代調(diào)控能帶結構的分子設計策略，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材料中具有最寬帶隙的新型材料Pb2GaF2(SeO3)2Cl。通過移除過渡金屬、引入主族元素和高電負性的氟元素，Pb2GaF2(SeO3)2Cl的帶隙擴寬至4.32 eV，且抗激光損傷閾值是現(xiàn)有同構材料的三倍，提高至120 MW/cm2。此外，Pb2GaF2(SeO3)2Cl還表現(xiàn)出了較強的非線性光學響應，其倍頻信號強度是同等粒徑下KDP樣品的4.5倍，在未來的高功率激光倍頻領域有潛在的應用價值。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用于跨膜物質(zhì)傳遞取得新進展

在自然界中，細胞新陳代謝的維持和調(diào)節(jié)大多是通過跨膜傳遞蛋白來實現(xiàn)，比如，離子通道和離子泵能夠調(diào)節(jié)細胞內(nèi)外的離子或者分子的跨膜傳輸。研究學習模仿這些生物機器和生物馬達一直是科學家們追逐的熱點。雖然科學家們制備了不同的人工分子機器和人工納米通道，但是要實現(xiàn)如生物分子機器或者生物分子馬達那樣精細調(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中心研究人員在可控跨膜物質(zhì)輸運方面取得一系列進展。在前期工作基礎上，設計并構筑了人工分子馬達體系，該體系能夠在光驅(qū)動下使特定分子在人工納米孔道中實現(xiàn)選擇性傳遞。該工作發(fā)表在《德國應用化學》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)和可見光(430 nm)同時照射下，可以實現(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)。傳遞速率能夠達到9.5×106±5.21×105個/秒，超過了大部分生物離子通道(>106個/秒)和分子傳遞載體(～102個/秒)。在該傳遞過程中，偶氮苯分子的疏水性，可逆光反應以及光驅(qū)動翻轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)運動在該體系中扮演了過濾器、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行快速傳遞。該體系有望于應用到藥物傳遞或者分離提純領域。