2023-07-16
水系锌离子电池（ZIBs）凭借安全、无毒以及较高的理论容量，已经成为最具潜力的可持续储能技术之一。在众多ZIBs电极材料中，层状钒氧化物具有晶体结构可调、容量高等特点，是现阶段广泛研究的正极材料。基于离子或分子预插层策略可以有效解决正极材料的晶格空间不足、电子传导性低等问题，从而进一步提升电池性能。然而，目前对插层型正极材料的研究多关注于层间空间膨胀对容量的贡献。因此，发展先进的原位表征技术，从原子...
2023-07-16
传统甲醇蒸汽重整制氢需要中等的温度和压力(例如200-350℃和20-50 bar)，导致高资本成本和高二氧化碳排放。尽管人们对甲醇重整的研究已经付出了巨大的努力，但现有的大多数案例都集中在以H2为唯一目标产物的半还原反应上，而忽略了其它含碳的半氧化反应产物。因此，在中等条件下实现甲醇选择性脱氢除还原产物H2外，还能产生高选择性甲醛仍然是一个挑战。光催化提供了一种在非常温和的条件下驱动化学转化的清洁和可持续的方法...
2023-07-16
Haber-Bosch合成氨工艺约占全球能源需求的2%，并导致1.44%的全球CO2排放，而约80%的合成氨通过Bosch-Mciser工艺用于尿素合成。化肥密集型农业和工业排放导致硝酸盐污染物日益积累，严重威胁着人类健康和环境。尽管通过可再生电力驱动的电催化还原反应可以将硝酸盐转化为氨，但工业过程仍需将其进一步转化为尿素。利用二氧化碳和硝酸盐之间的电催化C-N偶联反应合成尿素，为减少工业尿素生产的环境影响和提高各种工业过程中废弃物...
2023-07-16
过氧化氢（H2O2）、烷基过氧化物和羰基过氧化物是低温燃烧的关键链分支中间体，控制点火过程。
过氧化氢（H2O2）、烷基过氧化物和羰基过氧化物是低温燃烧的关键链分支中间体，控制点火过程。从2010年开始，合肥光源、美国先进光源、瑞士光源、法国SOLEIL光源相继发展了基于同步辐射光电离质谱技术的低温燃烧研究平台，在一系列燃料的低温燃烧中测量到H2O2、烷基过氧化物、羰基过氧化物、以及更加复杂的过氧化物的生成，验证和发展了低温燃烧的反应网络[Proc. Natl. Acad. Sci. 114, 13102 (2017)；Prog. Energ. Combust. Sc...
2023-06-08
超原子是表现出单个原子的某些性质的原子团簇，当通过非共价键结合而排列成晶体时，它们可以组装成纳米结构。非共价键结合的内聚能较低，使得该材料更容易被切割。目前尚不清楚超原子之间被抑制的电子相互作用是否导致减弱的内聚能，这类材料中奇异的电子行为也是人们关注的热点。中国人民大学物理学系的程志海教授课题组、季威课题组、王善才课题组以及中国科学院物理研究所郭建刚课题组组成合作团队，对一种新型超原子晶体Au6...
2023-06-08
一维电子系统是典型的非费米液体系统，不能用朗道的费米液体理论来描述，通常会表现出自旋电荷分离和幂律物理行为等奇异的现象。拉庭格液体（Luttinger liquid，简写为LL）概念可以描述一维费米子系统，但它被认为与二维和三维量子材料中的诸多现象相关，包括铜氧化物高温超导体的正常状态、非常规金属和量子临界中的各种异常的物理行为，涉及量子材料中许多悬而未决的谜团。当不同方向的一维链在交叉排列时，可以实现二维的体...
2023-06-08
铁电材料具有非中心对称的晶体结构并且能够产生自发极化。一般来说，铁电性存在于绝缘体或者半导体中，由于自由电子的屏蔽效应，在金属中不存在铁电性。在上世纪六十年代，Anderson和Blount提出在反演不对称晶体结构的金属体系中可能存在铁电金属，此后研究人员不断尝试探索金属体系中的铁电性，但一直以来对具有铁电性的金属材料仍发掘较少，缺少有突破性的研究成果。
铁电材料具有非中心对称的晶体结构并且能够产生自发极化。一般来说，铁电性存在于绝缘体或者半导体中，由于自由电子的屏蔽效应，在金属中不存在铁电性。在上世纪六十年代，Anderson和Blount提出在反演不对称晶体结构的金属体系中可能存在铁电金属，此后研究人员不断尝试探索金属体系中的铁电性，但一直以来对具有铁电性的金属材料仍发掘较少，缺少有突破性的研究成果。拓扑半金属是一种无能隙电子态的材料，可以分为狄拉克半金...
2023-06-04
Kagome晶格因其结构的特殊性，电子会发生布洛赫波函数的相消干涉，进而导致几近无色散的平带。在平带中，电子态高度简并且无色散，电子有效质量非常大。在理想平带中，电子动能淬灭，电子间的库仑相互作用占主导地位。
Kagome晶格因其结构的特殊性，电子会发生布洛赫波函数的相消干涉，进而导致几近无色散的平带。在平带中，电子态高度简并且无色散，电子有效质量非常大。在理想平带中，电子动能淬灭，电子间的库仑相互作用占主导地位。CoSn是顺磁性Kagome晶体，具有准二维结构，且没有长程磁有序。它是探索Kagome系统中奇异电子行为的的理想平台。中国科学技术大学的李林教授、吴涛教授和曾长淦教授等利用国家同步辐射实验室BL13U角分辨光电子能...
2023-05-23
中国科学技术大学张晓东教授、谢毅教授团队与叶邦角教授团队合作，以氧化铈作为模型催化剂，报道了一种基于表面空位簇介导的受阻路易斯酸碱对（FLP）设计，并将其应用在CO2化学转化直接合成DMC反应中，实现了100%原子经济的高效催化反应活性。
中国科学技术大学张晓东教授、谢毅教授团队与叶邦角教授团队合作，以氧化铈作为模型催化剂，报道了一种基于表面空位簇介导的受阻路易斯酸碱对（FLP）设计，并将其应用在CO2化学转化直接合成DMC反应中，实现了100%原子经济的高效催化反应活性。利用过量排放的CO2制备高附加值多碳化合物，被认为是实现“双碳”路径的绿色、可行方案，也引起了研究者的广泛关注。在各种反应路径中，通过CO2与甲醇直接耦合制备具有重要工业价值和广...
2023-03-19
新型冠状病毒肺炎（COVID-19）的全球大流行已对人类健康和世界经济造成了巨大打击。随着新型变异株病毒接连出现，研发高效且广谱抗新冠突变病毒药物迫在眉睫。中国科学院国家纳米科学中心、中国科学院高能物理研究所、中国科学院深圳先进技术研究院和中国科学院昆明动物研究所等单位科研人员基于新冠病毒的宿主侵染机制和“纳米蛋白冠”的原理和性质，合作研发了铜铟磷硫二维纳米材料（CIPS），该纳米材料可选择性高效结合新冠病毒以及4种VOC变异株（Alpha、Beta、Delta、Omicron）的刺突蛋白(S蛋白），进而阻断新冠病毒S蛋白与宿主细胞受体蛋白ACE2的识别和结合，从而高效地抑制病毒侵染宿主细胞。
新型冠状病毒肺炎（COVID-19）的全球大流行已对人类健康和世界经济造成了巨大打击。随着新型变异株病毒接连出现，研发高效且广谱抗新冠突变病毒药物迫在眉睫。中国科学院国家纳米科学中心、中国科学院高能物理研究所、中国科学院深圳先进技术研究院和中国科学院昆明动物研究所等单位科研人员基于新冠病毒的宿主侵染机制和“纳米蛋白冠”的原理和性质，合作研发了铜铟磷硫二维纳米材料（CIPS），该纳米材料可选择性高效结合新冠...
2023-03-19
随着页岩气和可燃冰的开发和“双碳目标”的提出，甲烷作为碳资源的可能性越来越大，但将甲烷高活性和高选择性转化为高值化学品是多相催化中的长期挑战。近期，光催化表现出巨大的潜力。双氧水是光催化甲烷液相氧化制高值化学品常用的氧化剂，其与光生电子反应生成羟基自由基或过氧化氢自由基是有效的活化方式，但同时存在其与光生空穴反应生成水和氧气的副反应，极大降低了双氧水的利用效率。基于此，中国科学技术大学化学与材...
2023-03-19
随着现代技术的不断发展，铁磁材料薄膜被广泛应用于存储器中。其中通过对电子自旋属性的调控将逻辑运算和高密度信息存储相结合，是电子信息领域的重大关键技术。然而，传统的电流驱动自旋翻转不可避免地存在高温发热问题，限制了器件制备的微型化与性能的稳定性。时至今日，尽管电压调控磁各向异性技术（VCMA）得到了快速发展，但仍存在一些问题，比如高工作电压、压电材料难以集成化以及存在界面化学腐蚀等。由此可见，寻找新...
2023-03-19
异质结界面是由化学组份不相同的材料通过化学键构成的。在具有钙钛矿结构的过渡金属氧化物中，共顶点的氧八面体是通过金属离子与氧离子之间化学键连接构成了整个氧化物界面的骨架，同时也为氧化物界面物性的调控提供了得天独厚的条件。过去十多年，研究者们已经熟练掌握了通过衬底传递的失配应力、薄膜厚度引起的晶格弛豫应力以及结构对称性不同的剪切应力等调控氧化物界面的物性。科学家已经认识到界面处发生的电荷转移、轨...
2023-03-19
金属磷化物具有良好的导电性能、较高的电催化活性，可被用于调控锂硫电池的电化学反应过程。然而，金属磷化物的电催化活性仍具有提升空间，且相关作用机制仍需探索，这对锂硫电池电化学反应的合理化具有重要的学术研究价值。近日，西南科技大学的宋英泽教授团队以三元金属类普鲁士蓝（FCN-PBA）为前驱体分别制备铁钴镍三元金属磷化物和氧化物修饰的碳纳米球电催化剂(FCNP和FCNO)。其中三元金属磷化物FCNP具有丰富的极性和优异...
2023-03-11
过渡金属氧化物中由于晶格、自旋、轨道和电荷等多重自由度高度耦合，表现出极为丰富的物理特性，是多场物态调控的载体。在氧化物界面处，不连续的晶格结构导致各序参量之间的相互作用发生急剧变化，极易发生金属离子间的电荷转移、轨道重构和自旋重排等新奇现象，因此氧化物界面的原子级精准构筑、物性表征和动态调控成为功能薄膜物理领域的研究热点之一。
过渡金属氧化物中由于晶格、自旋、轨道和电荷等多重自由度高度耦合，表现出极为丰富的物理特性，是多场物态调控的载体。在氧化物界面处，不连续的晶格结构导致各序参量之间的相互作用发生急剧变化，极易发生金属离子间的电荷转移、轨道重构和自旋重排等新奇现象，因此氧化物界面的原子级精准构筑、物性表征和动态调控成为功能薄膜物理领域的研究热点之一。过去几十年，科学家们只能通过选择晶格结构和晶格常数相近的材料进行外...
