顶尖学术期刊Nature Nanotechnology十年震撼图片精选

白驹过隙，自国际顶尖学术期刊《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）创刊以来已过去十年时间。该杂志在本月刊发精选图片专稿，这些图片均来自于以往在该杂志上刊发过的研究文章和快讯。下面就让我们来领略科学图像之美吧！

Nat. Nanotech. 4, 557–561 (2009)

图1放置DNA

这张图像表现了DNA折纸被放置在光刻图案化表面。这一原子力显微镜图像显示边长127纳米的DNA三角被放置在线宽500纳米的图案化类金刚石薄膜表面。

Nat. Nanotech.9, 1054–1062 (2014)

图2神经保护（neuroprotection）

这张荧光图像显示了Squalenoyl adenosine纳米组装体（绿点）通过人类大脑微血管内皮细胞的内化作用并停留在细胞质中。红色区域显示的是细胞膜，同时蓝色区域则是标记细胞核。

Nat. Nanotech.7, 630–634 (2012)

图3谷-自旋阻塞（valley-spin blockade）

这张伪色图像显示了作为微波电压和施加于纳米管取向方向的磁场的函数的电流通过弯曲的纳米管。白色区域对应最高电流值。

Nat. Nanotech. 6, 308–313 (2011)

图4纳米粒子分析仪

该图片通过高通量粒子分析器的纳米粒子流伪色荧光图像。这张图片显示了聚苯乙烯纳米颗粒穿越集成在微流控系统中的纳米过滤器，这种过滤系统每秒可分析500000个颗粒。

Nat. Nanotech. 5, 574–578 (2010)

图5石墨烯触摸屏

该图为基于多层石墨烯的柔性透明触摸板原型。其中石墨烯的生长方式结合了化学气相沉积和卷到卷（roll-to-roll）方法并且利用了聚对苯二甲酸乙二醇酯作为基质。通过适当的印刷电极该器件可被连接到计算机上。

Nat. Nanotech. 6, 103–106 (2011)

图6太赫兹光源

这张图像表现的是核壳结构的氧化锌微球。其中外壳由一系列矩形纳米悬臂组成。而这一纳米悬臂在绿光激发下，可耦合形成机械振动的驻波从而产生太赫兹范围的发射光。

Nat. Nanotech. 9, 505–508 (2014)

图7精确的量子点

通过扫描隧道显微镜尖端在砷化铟表面操纵铟原子可以在原子水平上精确形成量子点。红色区域显示了在不同量子态中的电子态密度。

Nat. Nanotech. 9, 808–813 (2014)

图8扭曲控制的共振（twist-controlled resonance）

这张灰度图显示了含有氮化硼插层的石墨烯之间的通道电流。控制两层石墨烯的相互取向可优化通道条件。

Nat. Nanotech. 7, 757–765 (2012)

图9乳腺癌

一份免疫组织化学标本显示了转基因小鼠的晚期乳腺肿瘤中段细胞外基质。棕色染色代表层粘连蛋白-1的表达，这一蛋白质表达与癌症发展过程中的组织硬化有关。

Nat. Nanotech. 7, 557–561 (2012)

图10等离子激元色彩

这张Lena标准图是通过调控硅表面的金属纳米结构等离子体共振而产生的。该图的分辨率可达每英寸100000个像素点，而这一分辨率正是光学衍射极限可达到的最大分辨率。

Nat. Nanotech. 2, 570–576 (2007)

图11纳米颗粒印刷技术

纳米颗粒的定向组装可被用于打印一系列拥有单颗粒分辨率的结构。该图的原创者是17世纪的炼金术士Robert Fludd，这一太阳图案利用了大约20000个金纳米颗粒。

Nat. Nanotech. 7, 242–246 (2012)

图12单原子晶体管

这张扫描隧道显微图像属于在磷掺杂硅层上制备的晶体管。该器件的活性区域是定位在图像中央小亮点下的单个磷原子。

Nat. Nanotech. 6, 277–281 (2011)

图13双连续电极

镍反蛋白石结构（Nickel inverse opal）可形成电池负极两相中的一相。结合电化学活性相，这种电极构造可实现快速充电电池所需的电子离子快速交换以及输运。

Nat. Nanotech. 9, 481–487 (2014)

图14单壁碳纳米管

肿瘤的活体显微图像显示了装载有纳米管的单核细胞进入肿瘤间质并与血管内皮组织相互作用。绿色区域为肿瘤细胞，红色区域为血管，灰度（grey-scale）表示纳米管。

Nat. Nanotech. 10, 522–527 (2015)

图15单分子二极管

单分子裂结的电压电流图像显示了只在负偏压极性下出现的高电导情况。这张图包含了1000个痕迹的叠加，整流比大约为200。

Nat. Nanotech. 8, 329–335 (2013)

图16梳理纳米线

通过纳米梳理组装（nanocombing assembling）技术可以创造纳米线定向阵列。在这一方法中，纳米线附着在特定区域并且根据区域的化学性差异在表面进行拉长。暗场电子显微图像超长的硅纳米线。

Nat. Nanotech. 7, 227–231 (2012)

图17分子中的电荷成像

利用开尔文探针显微镜（KPFM）可以对表面萘菁分子中的电荷分布进行成像。左图是电荷分布的实验观测图像，右图为电场分布的理论计算模拟。

Nat. Nanotech. 10, 237–242 (2015)

图18全色显示

这张图像展示了上转换纳米晶的全色显示能力。这一显示能力只需一种类型的纳米晶即可得到，改变激发条件可以得到不同的色彩。

Nat. Nanotech. 7, 29–34 (2012)

图19石墨烯区域的可视化

石墨表面的宏观区域可以通过涂覆液晶实现可视化。这张偏光显微图像清晰地呈现了液晶涂覆的石墨烯薄膜的区域与边界。

Nat. Nanotech. 3, 486–490 (2008)

图20石墨烯中的光电流

这张图显示的是单层石墨烯场效应晶体管中光生电流的空间分布。这一图像是通过对不同背栅电压器件的激光光斑扫描得到的。蓝色和红色区域对应着内置电场，这些电场在金属电极周围被特别标记出来。

Nat. Nanotech. 8, 247–251 (2013)

图21等离子体光催化

该图为分解水器件示意图。在这一器件中，表面等离激元的激发和衰退可以产生载流子。这一器件由金纳米棒与析氢和产氧催化剂耦合而成，可以用来实现在连续光照下的自主操作。

Nat. Nanotech.http://doi.org/bqtf(2016)

图22DNA缩聚

这张图片显示了通过迷宫的DNA缩聚。在这一荧光图像中，DNA缩聚被从顶端传播到底端。尽管其中一些会形成“死胡同”或者环形路径，但是最常见的模式还是穿越迷宫的最短路径。

Nat. Nanotech. 3, 31–35 (2008)

图23纳米结构硅阳极

该图显示，硅纳米线与锂作用之后，其体积会有400%的增加量。由于纳米结构形貌中的空隙部分，硅纳米线在维持理论容量的同时也能够保证重复性的锂化-去锂化循环。

Nat. Nanotech. 7, 297–300 (2012)

图24分子的量子干涉

该图为由重分子的量子干涉而得到的衍射花样，其意义不亚于电子的量子干涉的观测，而那一观测行为揭示了物质的波动性。

Nat. Nanotech. 1, 60–65 (2006)

图25分类纳米管

密度梯度超离心法对单壁碳纳米管进行分类。这张图片展示了碳纳米管的分类色带，其分类依据为直径与电子结构（金属的，半导体的）。

Nat. Nanotech. 10, 1077–1083 (2015)

图26螺旋纤维致动器

利用20层堆叠多壁碳纳米管薄片可以形成单股螺旋纤维。扫描电子显微图像显示，线圈在轴向紧密排列。这些纤维可以在极性溶剂中产生收缩和旋转驱动。

Nat. Nanotech.http://doi.org/bqtd(2016)

图27可重写的原子内存

通过扫描透射显微镜尖端可以整理操控铜表面的氯原子空位（黑点）。这样一来，8个空位组成的线条可以编码一个比特，或者从定义上来说，是一个字节。不仅如此，线条上空位的上下取代可以定义比特值（0/1）。

Nat. Nanotech. 10, 661–665 (2015)

图28氧化物的极性区域

通过静电力显微镜我们可以测量室温下SrMnO₃薄膜的电导率空间分布。图片显示的亮带区域取向是沿着特定的晶向，而这些晶向对应于增强电导率的限制区域。

Nat. Nanotech. 4, 167–172 (2009)

图29量子全息术

从单分子中构造的全息图可以将信息编入二维电子气的波函数中。利用扫描隧道显微学则可以读出这些信息。图示为STM谱图展现的字母S。

Nat. Nanotech. 9, 337–342 (2014)

图30高分辨的斯格明子晶格

在Fe_0.5Co_0.5Si 表面的六角形排列斯格明子与电子波作用产生干涉条纹的现象如今可以利用离轴电子全息术捕捉到。该图像为我们提供了对于关联的二维磁通量涨落分布的直观视野。

Nat. Nanotech. 11, 47–52 (2016)

图31波尔半径分辨率

由铰接DNA折纸体制成的分子定位装置可提供0.04纳米的分辨率——比波尔半径还要稍小一点。负染色透射电镜图像展现了器件的一些位置状态。

Nat. Nanotech. 6, 232–236 (2011)

图32纳米孔金属氧化物电极

这张图像是具有高纳米孔表面密度的金薄膜（暗色背景）的亮场透射电子显微图像。这些纳米孔被纳米结晶二氧化锰（亮色区域）利用平皿法（plating procedure）进行填充。

Nat. Nanotech. 11, 566–572 (2016)

图33可穿戴糖尿病器件

这张图像是含有汗水的皮肤石墨烯电化学器件。这一器件能够检测汗水中的葡萄糖水平并且可以通过热致动来实现药物的经皮传输以减少糖尿病小鼠的血糖水平。

Nat. Nanotech. 5, 366–373 (2010)

图34自供电纳米线器件

这是夹在铬（左）电极和金（右）电极之间的氧化锌纳米线阵列发电机的扫描电子显微图像。这些压电柔性器件可将机械应变转换成电力。

Nat. Nanotech. 10, 176–182 (2015)

图35亚器官分布

无标记质谱成像方法能够探测组织中的碳基纳米材料。左图：脾脏组织切片的光学图像。右图：热度图揭示了碳纳米管的离子强度分布。

Nat. Nanotech. 5, 256–260 (2010)

图36模板化自组装

无机光刻胶的电子束图案化可用来制备复杂的纳米尺度图案，从而可作为嵌段共聚物薄膜的自组装模板。扫描电子显微图像揭示了模板化弯曲和结点的形成。

Nat. Nanotech. 2, 167–170 (2007)

图37强制机械粗化

图像展示了利用敲击模式原子力显微镜探针驱使金纳米颗粒组装体在硅表面的粗化。图像左边显示了单边驱动的纳米颗粒，而图像右边则是成像8小时后由探针诱导的纳米颗粒输运引起的粗化。

参考原文：Ten years in images（Nature Nanotechnology, 2016, doi:10.1038/nnano.2016.190）

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