摘要：RNA纳米技术得益于纽约大学西曼(Nadrian ***)教授开创的DNA纳米技术,RNA是由腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)构成的一种核糖核酸高分子,与DNA的Watson-Crick碱基配对(A-T,G-C)的双螺旋链的结构不完全一样,RNA的二级结构里经常出现一些非传统的碱基配对如环环相互作用,这些非传统配对促使RNA分子折叠成刚性结构。本文综述了正在崛起的RNA纳米技术,列举了一些著名的实验,如郭培宣(Peixuan Guo)等从自然界的phi29噬菌体中发现的pRNA纳米马达是由六个小RNA分子构成的六环结构,Jaeger等发展了RNA构造术(RNA-tectonics),根据已知的RNA分子的碱基和非传统配对,他们设计利用小RNA分子构造二聚体、一维线性多聚体、和二维网状的七巧板迷宫(jigsaw puzzle)等图案,用tRNA分子或设计用几条RNA分子来构建多面体如立方体和八面体等立体结构等。RNA纳米技术正在崛起,它将在医学、生物技术、合成生物学和纳米技术领域扮演重要的角色。

摘要：量子密度矩阵描述了量子态的性质,因此如何有效地测量密度矩阵是量子力学的核心课题之一.最近,几个研究组发展了一种基于弱值的直接测量密度矩阵的方法.相较于常用的量子态层析技术,这种方法能够更直接和更简便地重构密度矩阵.然而这种方法需要耦合额外的测量指针,从而也增加了测量的复杂度和测量系统的设计困难.本文先回顾并讨论了量子态直接测量的相关研究,然后基于δ-淬火直接测量波函数的方法提出了一种新的直接测量密度矩阵的方法.这种方法无需耦合外部测量指针,因此可以降低测量的复杂度和测量系统的设计困难,更进一步地简化了直接测量密度矩阵的实验过程.基于此方法,提出了更高信号强度以及更少操作次数等两种无指针直接测量方案,并对比分析了它们在不同的测量条件下的优缺点.最后,具体设计了测量光子密度矩阵的实验.

摘要：详细论述了GaN器件热瓶颈的原因,并对近年来国外正在开展的先进芯片级散热技术研究情况进行系统分析和评述。揭示了高导热材料及微流体与芯片近结集成的各类散热技术的热设计原理、工艺开发和面临的技术挑战,阐述了GaN器件芯片级热管理的技术现状和发展方向。

摘要：人类对生物体系的理解取决于生物分子高效准确的挑选和分离.随着纳滤体器件(Nanofilter)的蓬勃发展,其在生物分子分离领域的应用受到了广泛关注,并成为无胶体系生物分子分离的热点之一.本文结合纳滤体器件的产生及发展,从纳滤体器件的设计及理论模型两方面重点阐述了纳滤体器件在生物分子分离方面的研究进展,并对纳滤体器件的计算机模拟进行了讨论.近年来,相比于传统的生物分子分离方法,纳滤体器件所具有的优势日益突出.而纳米技术的进一步发展,也使其具有很好的应用前景.

摘要：量子信息和量子计算有可能给人类带来新的革命性发展.超导量子比特作为实现量子计算的方案之一,以其低耗散,大设计加工自由度,易规模化等优点而备受注目.文中对超导量子比特的基本原理及发展前景作了简要综述,并介绍了作者的研究进展.

摘要：凹陷状胶体粒子的自组装具有独特的方向性和形状识别性,是最近几年自组装研究的热点问题之一.由于缺乏合适的实验模型系统,至今为止,大部分研究都是以计算机模拟为主.为了从实验上研究凹陷状胶体粒子的自组装现象,本文首次采用分散聚合的方法,设计并成功合成了两种单分散性的、具有不同数目凹陷的胶体粒子:单凹陷粒子和多凹陷粒子.通过扫描电镜和光学显微镜对合成的凹陷粒子的形貌、大小进行分析,结果表明所得到的凹陷粒子为大小均一的微米级胶体粒子,表面光滑,在水溶液中能稳定分散,适合利用光学显微镜直观研究胶体凹陷粒子自组装.本文考察了单凹陷胶体粒子的方向性聚集组装和多凹陷粒子的特定识别性自组装现象.我们研究发现,在交变电场中,单凹陷粒子倾向于侧向移动,容易定向自组装成线性结构,使得该粒子在模拟碗状粒子凝聚态物理结构方面具有潜在的应用.另外,本文以多凹陷胶体粒子为"锁",聚苯乙烯圆球为"钥匙",研究了多凹陷粒子与圆球粒子的"锁-钥"自组装现象,展现了圆球粒子与凹陷粒子之间丰富的"锁-钥"自组装可能性,并初步探讨了其形成机制.

摘要：纳米酶(Nanozymes)是由我国科学家首次提出的新概念,它是一类具有生物催化功能的纳米材料,能够基于特定的纳米结构催化天然酶的底物并作为酶的代替品。自2007年首次报道以来,全球已有来自于55个国家的420多个研究机构证实了纳米酶的普遍规律。纳米酶的发现第一次揭示纳米材料蕴含一种独特的纳米效应———类酶催化效应。纳米酶作为一种新材料,既有纳米材料本身的理化性质,又有类似酶的催化功能,兼具天然酶与人工酶的优势于一身。其中,纳米结构不仅赋予纳米酶高效催化功能,而且使纳米酶比天然酶稳定,易于规模化生产。另外,纳米酶独特的多酶活性将为设计廉价、稳定、各种各样全新的催化级联反应提供功能分子。纳米酶是多学科交叉融合的典范,2022年被IUPAC评为十大化学新兴技术。在全球从事化学、酶学、材料学、生物学、医学、理论计算等多领域科学家的共同推进下,如今纳米酶已经成为新的研究热点。我国科学家在这一新兴领域一直发挥着引领作用,解析了纳米酶的构⁃效关系,将其催化活性提高了约1万倍,实现了超越天然酶的理性设计,创造了全球首个纳米酶产品,出版了纳米酶学英文专著,发布纳米酶术语及中国/国际标准化。更可喜的是,纳米酶新领域汇集了一大批多学科交叉融合的优秀青年科学家,推动纳米酶进入高速发展阶段,纳米酶的种类已经超过1200多种,其催化机制研究也更加深入,应用研究也从当初的检测逐步拓展到纳米酶催化医学、传感检测、绿色合成、新能源、环境治理等多个领域。本文向读者介绍纳米酶自发现以来的主要进展,包括最近发现的天然纳米酶,期待纳米酶从新概念、新材料衍生出新技术、新产品、新商品,服务人类健康,并带动新学科发展。

摘要：本论文主要介绍在过去的5年中,Rostock大学物理研究所发展起来的可控降温,以及升温速度可以达到106K.s-1的薄膜芯片量热仪。许多材料,特别是高分子材料的物理性质通常都强烈地依赖于其热历史,这一量热仪已经成功地用于它们的快速热处理以及同步的热力学量(如热容、焓等)的测量。从而为我们进行亚稳态结构的形成与演化、超快热处理中新的人工材料的制备等问题提供了新的研究手段。此外,由于其非常小的附加热容,该量热仪具有非常高的灵敏性,可用于只有几十纳克的样品的研究。利用交流差分(AC)设计,量热仪的灵敏度提高到几十pico pJ.K-1的量级。从而可以研究受限于厚度仅为几个纳米的高分子薄膜的玻璃化转变过程中热容的变化。本文先讨论要实现快速降温的策略,然后描述该量热仪的传感器的静态和动态热温性质,最后介绍在高分子研究中的几个例子,证实该量热仪在不同测量模式下的应用能力。

摘要：文章作者在研究磁性隧道结的自旋输运中引入量子点的机械振动自由度,将单电子隧穿和振动自由度耦合所导致的shuttle输运理论应用到自旋电子学中.研究结果表明,shuttle输运对自旋极化输运有很大的影响,其独特的输运性质可以用来设计自旋电子器件.文章在理论上提出具有巨磁效应的自旋阀、高性能的半导体自旋注入器以及电流的整流器.

摘要：本文展示了结构紧凑的（高度为66 mm，直径为25 mm）扫描隧道显微镜，配备了一套拥有原子级分辨精度的三维压电马达。其中Z方向定位依靠的是自行发明的由轴向切割的压电扫描管驱动的摩擦型步进器。X-Y方向（即样品面方向）的移动是将Z向步进器作为一个惯性滑块垂直嵌入压电扫描管内同时一端平放在压电扫描管的顶部。其设计具有在极端条件下（低温、强磁场等）从宏观尺度样品区域（平方毫米级别）搜索微观靶向（缺陷位、掺杂位、边界及纳米器件等）的能力。在室温大气下对高定向热解石墨进行测量，得到了高分辨率的原子图像.