低功耗高遷移率有機單晶場效應晶體管
第一作者: 付倍倍
通訊作者: 胡文平, 楊方旭
不斷發展的柔性電子產品需要開發兼具高遷移率和低功率的有機場效應晶體管(OFET), 這對於新興的顯示器、傳感器和標籤科技都至關重要. 在眾多材料中, 聚合物柵極電介質和二維有機晶體為構建高性能OFET提供了本徵柔性和天然的相容性, 但是, 兩者的結合仍然缺少無雜質、無損傷的構築策略. 本文通過一種無損轉移技術將二維有機二萘並[2,3-b:2′,3′-f]噻吩並[3,2-b]噻吩(DNTT)單晶轉移到一種獨特的聚合物介電層(聚酰胺酸(PAA))上, 構築了一個理想的OFET體系. 得益於PAA表面獨特的納米結構和二維有機單晶的長程有序特性, 所得的OFET器件表現出優異的性能, 包括18.7 cm2 V−1 s−1的最高遷移率和−3 V的低工作電壓. 這些結果說明將聚合物柵極介電層與二維有機單晶高質量結合是構築高性能柔性電子器件的理想途徑.
Fu, B., Sun, L., Liu, L. et al. Low-power high-mobility organic single-crystal field-effect transistor. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-022-2035-y
在磁性納米攪拌棒上生成強鹼活性位點: 用於酯交換反應的多功能集成型催化劑
第一作者: 谷琛, 李田田
通訊作者: 孫林兵, 談朋
傳質和催化劑回收是固體鹼催化中的兩個關鍵問題, 而對於傳統催化劑而言, 繁瑣的操作步驟以及相關的時間和能量損耗仍然是不可避免的. 通過催化劑設計實現技術升級是可取的, 但由於難以同時滿足不同步驟的不同需求, 其仍具有挑戰性. 本文開發了一種具有棒狀納米結構的磁響應固體鹼催化劑. 該棒狀固體鹼催化劑是由Fe3O4內核、二氧化硅外殼和氧化鈣活性位點構成的, 且同時集成了磁性回收和攪拌功能. 考慮到其納米尺寸, 這一功能集成的催化劑能夠同時適用於常規的催化過程和微通道反應器. 當將此催化劑應用於催化甲醇和碳酸乙烯酯的一步酯交換合成碳酸二甲酯時, 在30 min內, 納米攪拌下催化轉換頻率的數值( 3 3 . 1 h−1 )明顯高於未攪拌下的(12.1 h−1). 本催化劑可能為開發先進的固體鹼催化劑開闢新的途徑.
Gu, C., Li, TT., Tan, P. et al. Generating strongly basic sites on magnetic nano-stirring bars: Multifunctional integrated catalysts for transesterification reaction. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-022-2039-1
硼酸鹽: 氧離子導體設計的一個新方向
第一作者: 李曉輝, 楊利, 朱振宇
通訊作者: 孫俊良, 匡小軍
降低固體氧化物燃料電池(SOFCs)的工作溫度正在推動新型氧離子導體材料的開發. 在此, 受氧離子導體材料結構共性的啟發, 基於Sr(Si/Ge)O3材料中剛性(Si/Ge)3O9基團無法容納氧空位, 以及BOn多面體在配位數、旋轉、變形和連接上的巨大靈活性, 首次通過計算預測和實驗驗證, 報道了基於硼酸鹽的新型氧離子導體材料(Gd/Y)1−xZnxBO3−0.5x. (Gd/Y)BO3中的氧空位可以通過孤立的B3O9三元環形成B3O8結構單元來容納, 並通過B3O9和B3O8單元之間的氧交換合作機制來傳輸, 而這些結構單元作為過渡態的打開和伸展則有助於氧的傳輸. 這項研究為設計和開發新型氧離子導體開闢了新方向, 有望從硼酸鹽家族發現更多新的氧離子導體.
Li, X., Yang, L., Zhu, Z. et al. Borates as a new direction in the design of oxide ion conductors. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-022-2044-3
通過可控的裂變-聚合策略合成紫外光到藍光發射的硫納米點
第一作者: 肖煉, 杜全超
通訊作者: 孫漢東, 肖煉
本文通過可控的裂變-聚合策略合成紫外光到藍光發射的硫納米點, 實現了在短波長範圍內的熒光發射, 其最高的熒光量子產率可達59.4%. 由於其獨特的裂變-聚合生成機理, 這種合成方法能控制硫納米點的尺寸(3.2–5.6 nm), 因此可實現從紫外到深藍色(342–430 nm)可調諧發光, 並抑制非輻射複合中心的生成以及深能級發射. 通過光譜表徵和理論計算探究了硫納米點的發光機理和量子限域效應. 研究結果表明了硫納米點在紫外光電子學、生物醫學治療和殺菌等應用領域的可能性.
Xiao, L., Du, Q., Huang, Y. et al. Tunable ultraviolet to deep blue light emission from sulfur nanodots fabricated by a controllable fission-aggregation strategy. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-022-2041-9
分級FeCoNi磷化物的計量設計及其高效析氧性能
第一作者: 陳江波
通訊作者: 陽曉宇, 應傑匡
過渡金屬磷化物是電催化設計中的新興材料, 而多元金屬磷化物因其能顯著提高電催化活性而備受關注. 然而, 由於不同種類金屬前驅物之間水解和縮合速率的差異, 當前有關超過兩種金屬元素和化學計量比精確控制的多元金屬磷化物的報道非常少. 因此, 合理設計多元金屬磷化物的組成對提高其催化性能具有重要意義. 本工作通過直接磷化二價過渡金屬離子氫氧化物的合成策略, 製備了能夠精確控制化學計量比(x:y:z = (1–10):(1–10):1)的分級結構CoxNiyFezP, 其中具有最優組分的Co1.3Ni0.5Fe0.2P在析氧反應(OER)中展示了優異的催化活性和高穩定性. 密度泛函理論計算表明, 相對於其他組分的過渡金屬磷化物, Co1.3Ni0.5Fe0.2P在費米能級附近的態密度明顯增加, 這可以增強催化劑對OH−的吸附, 從而提升OER性能.
Chen, J., Ying, J., Xiao, Y. et al. Stoichiometry design in hierarchical CoNiFe phosphide for highly efficient water oxidation. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-022-2061-x
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