目录：

①检测空气中的纳米塑料

②新的计量技术使用应力进行纳米断层扫描

检测空气中的纳米塑料

大块塑料可分解成纳米尺寸的颗粒，这些颗粒通常会进入土壤和水中，可能很少有人知道，这些颗粒也可以漂浮在空中。目前，虽然尚不清楚纳米塑料对人类健康会有什么影响，但是通过动物研究表明它们具有潜在的危害性。为了更好地了解空气中纳米塑料的普遍性，研究人员开发了一种用来检测这些颗粒的传感器，传感器同时使用彩色碳点薄膜来确定这些颗粒的类型、数量和大小。

Jelinek说：“当含有大量碳的起始材料，如糖或其他有机物，在中等温度下加热几个小时后，就会形成碳点”。这个过程完全可以使用传统微波来完成，在加热过程中，含碳材料会变成彩色的、通常是荧光的纳米级颗粒，称为“碳点”。并且通过改变起始材料，碳点可以具有不同的表面特性，可以吸引各种分子。

研究人员测试了一种用于检测空气中纳米塑料的传感器，选择了可以吸附常见塑料类型的碳点——聚苯乙烯、聚丙烯和聚（甲基丙烯酸甲酯）。在实验中，纳米级塑料颗粒被雾化后漂浮在空气中。Jelinek说：“当涂有碳点薄膜的电极暴露在充斥着纳米塑料的空气中时，研究小组观察到每种材料的信号都不同”。Jelinek补充说：“由于空气中纳米塑料的数量会影响所产生信号的强度，因此，传感器可以报告某种塑料类型的颗粒量高于或低于预设的浓度阈值。此外，当三种尺寸的聚苯乙烯颗粒（100 nm 宽、200 nm 宽和 300 nm 宽）被雾化时，传感器的信号强度与颗粒尺寸直接相关”。

来源：ACS

新的计量技术使用应力进行纳米断层扫描

来自斯科尔科沃科学技术研究所 (Skoltech) 的研究人员及其在俄罗斯和西班牙的同事展示了一种新的辐射安全方法的概念验证，该方法用于绘制纳米尺度材料样品的内部结构和应力分布图，并使用分辨率比目前可用的X射线和中子断层扫描技术高约100倍。该团队认为，其3D应力纳米断层扫描最终可能成为纳米技术的标准计量技术。

“我们通过展示一种新型的断层扫描来解决所有这些缺点，并为未来的纳米技术应用开辟道路，这种断层扫描的分辨率提高了约100倍，并且不使用有害辐射，避免了健康问题和对样品的损害。”Brilliantov 说。

应力纳米断层扫描的核心是压电现象：一些材料在受到机械应力时会积聚电荷。这些被称为压电材料，包括称为铁电体的子类，其中应力到电的转换特别明显。后者被用作研究中分析的样本，但据该团队称，新的应力断层扫描应该也适用于其他固体材料，但在这种情况下，铁电体必须发挥辅助作用。

概念验证系统有一根金属针，可以在铁电材料的表面上沿不同方向滑动多次，并以不同的力向下压。一直以来，材料在压力下产生的变化电场被记录为金属尖端感应的电流脉冲。由于测得的电场与材料在任何给定点的局部密度直接相关，因此可以从这些数据中重建样品的内部结构及其应力分布。

从采集的断层扫描数据中重建三维结构是解决逆向问题的过程，这绝非易事。“这是首次解决压电材料的逆向问题，”研究合著者、Skoltech研究科学家Gleb Ryzhakov评论道。“首先，我们必须创建一个模型，从物理角度解释金属尖端滑过样品表面时实际发生的情况。其次，我们提出了解决逆向问题的数学工具。第三，我们开发了一个应用软件套件，用于从记录的电流信号中恢复断层扫描图像。”

未来增强该技术的一种方法是扩大可以研究其内部构成的材料范围，包括非压电固体。“这是一个复杂的工程问题：只要我们能够制造出非常薄但耐用的压电薄膜，我们就可以将它放置在断层扫描仪的金属尖端和样品之间。从理论上讲，它应该适用于任意材料，但电场测量必须非常精确，”Ryzhakov补充道。

Brilliantov总结说：“我们预计，在未来，这种应力纳米断层扫描技术将常规地纳入众多基于应力的纳米技术中。”

该研究发表在《固体力学与物理学杂志》上。

来源：ASM International