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《自然》《科学》一周(5.4-5.10)材料科学前沿要闻
发布:lee_9124   时间:2015/5/18 11:47:50   阅读:1022 
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想了解材料科学的前沿动态吗?想知道世界各国的科学家们都在关注什么热点吗?每周的《 自然 》《 科学 》材料科学前沿要闻 ,带你品味最前沿的材料科学研究进展。

1.通过导电通道褶皱改变红荧烯单晶场效应迁移率

(Rubrene crystal field-effect mobility modulation viaconducting channel wrinkling)
 
 
 
 
柔性有机电子器件即将迎来爆发式增长,弄清楚材料的机械应变如何影响有机薄膜器件的电学性能是非常有必要的。有机单晶材料是系统研究应变效应对电学性能影响的理想材料,因为有机单晶不存在晶界和其他缺陷。Reyes – Martinez 等人以经典的有机单晶半导体—红荧烯为模型,研究了应变如何影响场效应迁移率。他们发现随着净压力的改变,绝缘体/半导体界面处的迁移率也随之改变。随后,他们以薄板弯曲理论为基础建立模型,用来预测压力对迁移率的影响范围。作者称,这一工作为研究有机半导体结构-功能间的关系向前迈出重要一步,对开发下一代柔性电子器件非常重要。( NatureCommunications  DOI: 10.1038 /ncomms 7948)

2.在功能化的碳纳米管上电化学聚合苝衍生物用于赝电容电极

(Electrochemical polymerization of pyrenederivatives on functionalized carbon nanotubes for pseudocapacitive electrodes )
 
 
 
电化学储能装置有望成为清洁、高效的储能手段,不过受到目前成本和性能的限制,还很难大规模应用于运输和电网等方面。很多有机分子原料易得,价格低廉并且具有电化学活性。若经过恰当选择及合理设计,这些有机分子将为电化学储能装置提供更广泛的应用空间。Bachman 等在修饰过的碳纳米管基底上,电化学聚合苝的多种衍生物,制备出高能量密度的电极材料。这种材料的氧化还原电势和容量与反应程度及化学结构相关。与锂阴极组合后,电池获得了不错的储能密度。这一发明为开发更多纳米结构有机电极提供了一条设计思路。(Nature Communications DOI:10.1038 / ncomms 8040 )

3.钙钛矿太阳能电池中微观结构对载流子寿命的影响

(Impact of microstructure on local carrierlifetime in perovskite solar cells)
 
 
 
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池在能量转化效率方面已经获得了巨大的进步。若想进一步提升电池的效率,则需要深入理解薄膜形貌对载流子动力学的影响。deQuilettes等人结合共焦荧光成像技术和扫描电子显微镜技术,对有机-无机杂化钙钛矿薄膜的光致发光和载流子衰减动力学进行了研究。他们发现,载流子的寿命在不同晶区间会有很大差异,而通过化学处理的方法可以提升载流子寿命。(Science DOI: 10.1126 /science .aaa5333 )

4.发现可用于催化天然气反应的氧化钼纳米结构

(Identification of molybdenum oxide nanostructureson zeolitesfor natural gas conversion )
 
 
 
天然气常常会发生泄漏,或是在遥远的勘探基地被直接烧掉,因为没有很经济的办法来将天然气运输到市场上。一种办法是将天然气的主要成分—甲烷通过钼催化转变的方法,制成液态的苯分子,这样更便于运输。不过,目前这种方法的转化效率比较低。Gao 等人发现了钼催化剂中有催化活性的钼纳米结构,此外他们还分离出在反应过程中产生的失活的碳化物组分。通过氧化处理,他们可以回收甚至提高了催化剂的催化活性。(Science  DOI: 10.1126 /science.aaa 7048 )

5.人工合成的Mn4Ca分子簇模拟光合作用制氧

(A synthetic Mn4Ca -cluster mimicking theoxygen -evolving center of photosynthesis)
 
  
 
制备人工合成的化学物质,使其具有植物的光合作用的能力,是有效利用太阳能、取代化石燃料的一种重要方式。Zhang 等人合成了一种锰-钙分子簇,这种分子簇无论结构还是作用方式都很像光合作用中的制氧中心。这种分子的金属中心可以很容易的进行四电子氧化还原,因此可以将水分解成氧气。这类分子的合成为开发可进行人工光合作用的催化剂开辟了道路。(Science DOI: 10.1126 / science.aaa6550 )

6.中尺度石墨接触中的粘附和摩擦

(Adhesion and friction in mesoscopic graphite contacts)
 
 
 
二维层状材料,如石墨,由于极弱的层间束缚作用,使得人们对这类材料的层间摩擦力的认识很有限。但是,了解微观摩擦对于制造纳米机械装置是非常重要的。最近,Koren 等人用测试和建模相结合的手段表征了滑动石墨平面间的相互作用力,实验结果与理论计算结果高度一致。这一研究帮助他们制备出具有多个锁定位置的微型石墨器件。(Science DOI: 10.1126 / science .aaa4157 )

7.创造并探究石墨烯中的电子回音廊模式

(Creating and probingelectron whispering -gallery modes in graphene)
 
 
 
物理障碍可以束缚波。无论是港口岸壁束缚海浪或是玻璃圆盘束缚光线,抑或是“回音廊”圆形墙壁束缚声音,其原理都是一样的,即反射。Zhao 等人应用同样的原理,在石墨烯中将电子束缚在纳米尺度的圆形腔体中。腔体中周期模式与电子波相关联形成回音廊模式。腔体大小的可调性为控制石墨烯及类似材料中的电子提供了一条路径。(Science DOI: 10.1126 / science.aaa 7469 )

8.在平面二极管中钙钛矿-富勒烯杂化材料抑制滞后作用

(Perovskite –fullerenehybrid materials suppress hysteresis in planar diodes)
 
 
 
可溶液加工平面钙钛矿器件在很多光电子应用方面都展示出了良好的前景。不过,钙钛矿器件容易产生滞后现象,使得电流不稳定。Xu 等人首次报道了钙钛矿-富勒烯杂化薄膜,仅一个简单的步骤便可以极大地抑制滞后现象和复合损失。PCBM均匀的分散在整个钙钛矿晶区边界中,形成有效的电学耦合微观形貌。光制激发瞬态光谱证明PCBM相可以有效提升电荷分离效率。( Nature Communications DOI:10.1038 / ncomms 8081)
 
 
来源:新材料在线
 
 
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