2024-06-02
土壤是地球上最大、最活跃的陆地生态系统碳库。全球在1米土壤深度水平上蕴含约1505 Pg碳（1 Pg = 1015 g），是全球植被碳库的3倍、大气碳库的2倍。因此，土壤对调节全球碳循环具有重要意义，土壤中微小的碳变化也会导致大气CO2的剧烈波动，引发巨大的环境效应。以往研究多认为“有机碳-矿物相互作用”是有机碳在土壤中固定的主要机制，该观点将土壤的固碳属性完全归结于矿物的表面性质，即固碳量的高低取决于矿物表面的可利用性...
2024-06-02
质谱成像技术(mass spectrometry imaging, MSI)是基于质谱发展起来的一种分子影像技术，通过直接扫描生物样本，可以同时获得多种分子的空间分布特征，具有免荧光标记、不需要复杂样品前处理等优点，已经成为基础医学、药学、微生物学等研究领域的关键技术之一。常压质谱成像技术(Ambient MSI, AMSI)因可在大气压环境下直接对组织中化合物进行解吸和电离而受到关注。在传统质谱成像技术中，待测物一般通过带电液滴和激光从组织...
2024-04-14
氢能作为一种洁净能源，是能源领域未来重要的发展方向之一。与质子交换膜电解槽和燃料电池相比，氢氧根交换膜电解槽（HEMELs）和氢氧根交换膜燃料电池（HEMFCs）工作条件腐蚀性较小，可以使用低成本的非铂电催化剂，在氢能经济中具有很大的发展潜力。然而，碱性条件下的析氢反应（HER）和氢氧化反应（HOR）动力学比酸性环境中低两个数量级左右，这给HEMELs和HEMFCs的发展带来了巨大的挑战。因此，发展高活性的碱性HER和HOR催化...
2024-04-14
光热催化CO2加氢制备高值化学品和燃料是一种缓解能源和环境问题的有效途径。其中，活性位点和光吸收单元的精准设计是开发高效光热催化剂的关键。传统催化剂设计以氧化物负载等离激元金属助催化剂结构为主，其具有宽光谱光吸收、高效的光热转换效率和高比表面积等优点。然而，该类催化剂仍受到制备工艺复杂、成本高等问题的制约。因此，开发新型非贵金属光热催化剂具有十分重要的意义。中国科学技术大学熊宇杰教授团队和刘东教...
2024-02-28
90%以上的化学工业过程中都依赖于催化剂的参与，催化剂在整个反应过程中并不是静止不变的，许多负载型的纳米金属催化剂在使用一段时间后就会出现烧结，原本均匀的纳米金属粒子里会出现“个头”特别大的颗粒。金属颗粒从小到大的转化过程多遵循“奥斯特瓦尔德熟化”机理。
90%以上的化学工业过程中都依赖于催化剂的参与，催化剂在整个反应过程中并不是静止不变的，许多负载型的纳米金属催化剂在使用一段时间后就会出现烧结，原本均匀的纳米金属粒子里会出现“个头”特别大的颗粒。金属颗粒从小到大的转化过程多遵循“奥斯特瓦尔德熟化”机理。多年来，“奥斯瓦尔德熟化”效应像是一道无法破除的“诅咒”，造成催化剂性能不可逆的损伤。烧结后的催化剂的活性位点数量锐减，致其催化性能“断崖式下跌...
2024-02-28
开发各种碳中和技术对于解决能源与环境问题具有重要意义。基于质子交换膜（PEM）技术的电催化二氧化碳转化（CO2RR）由于可生产高附加值化学品和燃料并可以大电流、长时间稳定工作，是实现工业化碳转换较有前景的方式之一。
开发各种碳中和技术对于解决能源与环境问题具有重要意义。基于质子交换膜（PEM）技术的电催化二氧化碳转化（CO2RR）由于可生产高附加值化学品和燃料并可以大电流、长时间稳定工作，是实现工业化碳转换较有前景的方式之一。利用同步辐射大科学装置的多种先进表征技术研究催化剂在服役状态下的结构演变和反应机理，对于开发酸稳定的碳转换催化剂和膜电极系统具有重要的科学意义和应用价值。 合肥光源用户华中科技大学夏宝玉教...
2024-01-24
如何操控分子间相互作用实现长程自旋有序在理解和调控微观尺度的磁性行为以及开发新型宏观磁性材料和器件方面具有重要意义。然而，温度和环境对分子磁性行为和自旋有序的形成起着决定作用。高温下，热涨落会破坏自旋有序使分子间交换作用失效。根据Mermin-Wagner理论预言，二维系统不存在长程自发磁有序。因此，实现二维室温铁磁分子材料面临着巨大的挑战。为了解决这一挑战，合肥光源用户中国科学技术大学吴长征教授、郭宇桥副...
2024-01-23
纳米材料已广泛应用于纳米医学、环境消毒、消费品等众多领域。其中，纳米银（AgNPs）因其优异的抗菌、抗炎特性而受到越来越多的关注。广泛使用的纳米材料对水生生物具有潜在的有害影响，并引发细胞内生物物理化学反应。微藻是水生浮游植物的模式物种，也是环境毒性的敏感指标。作为初级生产者，纳米粒子引发的藻类改变将影响水生生态系统中的营养消耗和养分循环。目前，针对浮游植物藻类的纳米毒理研究主要集中在相应的生理表型和分子机制上。然而，纳米颗粒对细胞超微结构变化的影响仍存在知识空白。
纳米材料已广泛应用于纳米医学、环境消毒、消费品等众多领域。其中，纳米银（AgNPs）因其优异的抗菌、抗炎特性而受到越来越多的关注。广泛使用的纳米材料对水生生物具有潜在的有害影响，并引发细胞内生物物理化学反应。微藻是水生浮游植物的模式物种，也是环境毒性的敏感指标。作为初级生产者，纳米粒子引发的藻类改变将影响水生生态系统中的营养消耗和养分循环。目前，针对浮游植物藻类的纳米毒理研究主要集中在相应的生理表型...
2023-12-31
传统基于吸附或氧化还原反应机制的气体传感器一般只能探测特定的一种或少数几种气体成分，并且只能在特定的温区工作，极大的限制了其在多种气体混合的复杂环境中的应用及稀有气体和惰性气体的探测。合肥光源用户中国科学技术大学廖昭亮教授研究团队研制了一种新的基于铝酸镧/钛酸锶（LaAlO3/SrTiO3）薄膜界面关联二维电子气（C-2DEG）的广谱气体传感原型器件。利用界面二维电子气的电阻响应，纯物理的方法探测了多种气体。不论...
2023-12-31
了解纳米药物的细胞内行为和受纳米材料-生物相互作用影响的亚细胞结构的形态变化，是研究纳米药物的生物活性和安全性评价的重要内容。解析纳米药物-细胞互作的基本原理和机制，对于准确把握纳米药物的生物学效应具有重要意义，为高效低毒纳米药物的精确设计和临床转化提供指导和支持。生物微环境和细胞结构的复杂性及胞内纳米药物化学形态的动态变化等为纳米尺度下单细胞的原位无标记分析带来了挑战。基于同步辐射的X射线成像技...
2023-11-12
近年来，二维（2D）材料因具有独特的与自旋相关的物理性质（范德华材料的磁子激子耦合行为和金属有机骨架材料中非常规磁现象等）而引起了物理学家和材料学家们的广泛关注。尤其是具有磁性（铁磁和反铁磁）的二维材料更是下一代自旋电子器件的首选材料。然而，由于反铁磁缺乏净磁化强度以及外磁场响应能力，准确识别它们的磁结构、进而深入理解其反铁磁衍生效应仍然是一个严酷挑战，这极大地限制了二维反铁磁的基础研究和实际应...
2023-10-30
氢气作为一种高热焓、零碳排放的能源，在未来绿色能源社会中扮演着重要的角色。通过电解水的形式将太阳能、水能、风能等可持续能源以电能的形式转化成化学能储存在氢气中是一条非常经济且绿色的产氢途径。碱水电解产氢可以避免酸腐蚀电极和催化剂的腐蚀溶解，达到高效制备纯氢的目的，同时也能与其它工业半反应（氯碱化工）联用，显示出更广泛的应用前景。相比于酸性环境中质子直接耦合电子的析氢反应（2H+ + 2e- → H2↑），...
2023-10-30
近年来，具备独特物理化学性质的二维纳米材料及其在能源方面的应用受到了研究人员的广泛关注。通过不同的物理和化学设计策略建立的相结构是实现独特物理化学性质的主要原因。对二维能源纳米材料的相结构和真实反应机理进行具体分析离不开关键的表征方法，这些方法需能够提供尽可能多的有价值的信息。 近期，合肥光源inhouse科学家、中国科学技术大学国家同步辐射实验室宋礼教授课题组讨论了同步辐射表征技术在材料的相工程和...
2023-10-30
具有可拉伸性的可穿戴电子产品应具有足够的弹性，以适应生物组织在大应变和频繁应变时产生的应变。这些要求已逐渐成为用于人工皮肤的弹性电子器件材料的基本特征。最近，基于本征弹性导体或半导体的可穿戴传感器和电路的原型器件已经取得了较大的进展。然而，铁电体作为现代电子的关键和有前途的基础材料，其弹性化却远落后于导体和半导体的弹性化进程，阻碍了它们在新兴可穿戴设备中的应用。
具有可拉伸性的可穿戴电子产品应具有足够的弹性，以适应生物组织在大应变和频繁应变时产生的应变。这些要求已逐渐成为用于人工皮肤的弹性电子器件材料的基本特征。最近，基于本征弹性导体或半导体的可穿戴传感器和电路的原型器件已经取得了较大的进展。然而，铁电体作为现代电子的关键和有前途的基础材料，其弹性化却远落后于导体和半导体的弹性化进程，阻碍了它们在新兴可穿戴设备中的应用。在过去的几年里，化学交联在半导体...
2023-09-03
将高温/高压条件下的氢化反应转换为环境条件下的电化学氢化反应可以极大地减少化学工业的碳足迹。众所周知，铜催化剂通过电催化腈类加氢对伯胺具有选择性。然而，在高电流密度下，它们的能量效率和法拉第效率仍无法满足工业需求。此外，潜在的催化机制仍然没有得到充足理解，特别是局部精细结构和催化选择性之间的相关性。考虑到乙腈电化学氢化的复杂性（包括，腈C-N键的吸附和活化、质子耦合-电子转移和乙胺C-N键的解吸等过...
