所有这些 ， 再加上紫外线激光技术的最新进展 ， 可能会导致污染检测设备和生物医学设备在部署互联监控网络（例如通过物联网）和应用可穿戴电子产品和便携式传感器领域逐步小型化 。 基于薄膜的荧光传感器拥有微型探测器的可调谐、多功能替代方案 。 ——IUPAC
05Nanoparticle megalibraries
纳米微粒“图书馆”
巨型图书馆和一种名为 ARES 的基于原位拉曼光谱的筛选技术帮助研究人员确定了一种新的金铜催化剂 。 它可用作合成由碳制成的单壁纳米管的催化剂 。 美国研究人员表示 ， 他们已经开发出一种生产 65000 多种复杂纳米粒子的方法 ， 每种纳米粒子包含多达六种不同的材料和八个片段 ， 其界面可用于电气或光学应用 。 每根长约 55 纳米 ， 宽约 20 纳米：相比之下 ， 人类头发的厚度约为 100000 纳米 。
“纳米科学界对制造结合了几种不同材料——半导体、催化剂、磁体、电子材料的纳米颗粒非常感兴趣 ， ”宾夕法尼亚州立大学团队负责人 Raymond E Schaak 说 。 “你可以考虑将不同的半导体连接在一起 ， 以控制电子如何穿过材料 ， 或者以不同的方式排列材料来改变它们的光学、催化或磁性 。
Schaak 及其同事采用由铜和硫组成的简单纳米棒 ， 然后使用称为阳离子交换的过程用其他金属顺序替换一些铜 。 通过改变反应条件 ， 他们可以控制纳米棒中铜被替换的位置（一端、两端同时或中间） 。 他们用其他金属重复了这个过程 ， 这些金属也可以放置在纳米棒内的精确位置 。
通过与几种不同的金属进行多达七次连续反应 ， 他们可以创造出彩虹般的粒子 。 纳米微粒“图书馆”通过制造百万级别的具有不同功能和结构的纳米颗粒阵列 ， 帮助科学家们发现和筛选具有更精细定制化功能和应用的纳米颗粒 。 研究人员使用称为聚合物笔光刻的纳米颗粒沉积技术构建这些巨型图书馆 。
不同的金属盐溶解在聚合物墨水中 ， 然后使用数千个微小的软尖端小心地将其沉积在表面上——力和压力决定了液滴的大小 ， 从而决定了颗粒的大小 。
之后 ， 加热消除聚合物并减少盐 ， 使金属纳米颗粒准备好催化化学反应 。 它相当于制造数百万个微型反应器 ， 浓缩在一张简单的显微镜载玻片上（Science 2008 321 (5896) 1658） 。 纳米粒子巨型图书馆 ， 高通量合成筛选到达纳米世界 。 ——IUPAC
06Fibre batteries
纤维电池
如前所述 ， 世界需要更好的电池来应对能源危机 。 使用当前技术有效地储存能量是非常困难的 。 事实上 ， 根据美国能源信息署的估计 ， 使用电池供电的家用电器将使您的电费增加三倍并占用大量空间 。纤维电池提供了另一种有趣的解决方案 ， 同时在可穿戴电子产品领域开辟了可能性 。 相比传统电池的层层堆叠电极和组件 ， 柔性纤维电池使用的是一维设计 ， 将电解质和电极用聚合物密封在电池内 ， 从而直接制造出品质稳定且防水的纤维电池 。
最近 ， 复旦大学彭慧胜教授课题组开发了基于锂离子技术生产高性能编织纤维电池的新方法 。 这些设备的能量密度比第一个纤维电池原型好八十倍；此外 ， 它们在五百次充电循环后仍保留 90% 的容量 ， 这与大多数商用电池相当 。 在概念验证应用中 ， 科学家们研究了为智能手机无线充电的可能性 ， 以及将编织电池与纺织品显示器和交互式夹克集成在一起 ， 用于监测不同的身体常数 。
在理想情况下 ， 电池的成本可能低于每米 0.05 美元 。 三星和华为等公司正在研究纤维电池的潜力 ， 预计该市场将与可穿戴设备和印刷电子产品等产品一起增长 。 纤维电池 ， 一种新的储能形式 ， 为可穿戴设备做好准备 。 ——IUPAC
07Liquid solar fuels
液体太阳能燃料
植物利用光合作用将二氧化碳和阳光转化为葡萄糖 。 同样 ， 化学家创造了“人工光合作用”来模拟这一过程 ， 并生产出富含能量的物质用作燃料 。 这就是为什么一些专家称这种策略为“装瓶可再生能源” 。同时 ， 光催化也提供了巨大的机会 。 通过直接使用阳光来激活和加速反应 ， 化学家可以节省步骤并简化整个过程 。 许多人认为光催化是将太阳能转化为能源丰富的产品（如燃料）的理想方法 。 目前 ， 世界各地的许多团体都在努力解决这一过程中的问题 。
即使是植物 ， 经过数十亿年的进化 ， 也只能管理最高 4% 的能量转换效率 。 其中一些解决方案来自将人造催化剂与天然结构（例如酶甚至细菌）配对 ， 除其他优点外 ， 这些耦合系统提供了获取有趣的商品化学品的途径 ， 例如乙酸等 。 其他团体设想在夜间工作的光催化过程中 ， 将催化剂连接到电容器和电池 ， 使它们在照明期间储存能量并在晚上开始释放能量 。 “
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