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電化學沉積制備單原子催化劑的普適性方法
近日，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心和化學物理系曾杰教授、周仕明副教授研究團隊發展出了一套利用電化學沉積制備單原子催化劑的普適性方法，利用該方法研究人員成功制備出了34種單原子催化劑，覆蓋了多種過渡金屬和多種襯底。相關成果發表在《自然·通訊》上。發展對襯底和金屬無選擇性的普適性單原子合成方法具有重要意義。研究人員在電化學三電極體系下進行電化學沉積，并通過陰極沉積和陽極沉積獲得了兩種Ir1/Co(OH)2單原子催化劑。此外，研究人員又探究了沉積條件（前驅體濃度、沉積圈數和沉積速率）對單原子形成的影響，發現當金屬的負載量低于某一限度時，可以獲得單原子；高于這一限度時則有金屬團簇或顆粒形成，這一變化類似于液相中晶體生長中的成核過程（圖1）。電化學沉積制備單原子的機理研究。(a)陰極沉積示意圖；(b)陽極沉積示意圖；(c)在陰極沉積中，前驅體濃度、沉積量和單原子形成的關系；(d)在陽極沉積中，前驅體濃度、沉積量和單原子形成的關系。為了證明該方法的普適性，研究人員又在氫氧化鈷、硫化鉬、氧化錳、氮摻雜的碳等襯底上成功獲得覆蓋3d、4d、5d金屬的單原子催化劑，并且對所制備的單原子催化劑的結構表征后發現，陰極和陽極沉積獲得的同一單原子催化劑具有不同的電子結構，這為其在不同催化反應中的應用提供了可能。研究人員還對所得單原子催化劑在電催化水分解反應中的性能進行了探究。實驗結果表明，陰極沉積所得的一些催化劑在電催化析氫反應中表現出了優異的性能，同時，陽極沉積所得的一些催化劑在電催化析氧反應中也表現出了良好的性能。該制備單原子催化劑的普適性方法不僅為單原子催化領域注入了新的活力，而且為今后系統性研究催化劑結構和性能之間的關系提供了新的思路。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-14917-6.pdf詳細閱讀：http://news.ustc.edu.cn/2020/0313/c15884a414545/page.htm
中國科學技術大學
2021-04-10
一維原子鏈缺陷兩端零能束縛態的發現
在二維鐵基高溫超導體中的一維原子缺陷鏈兩端發現馬約拉納零能模，為實現較高溫度下、無外加磁場的拓撲零能激發態提供了一種可行性平臺。王健研究組通過分子束外延（MBE）技術在鈦酸鍶襯底上成功制備出大尺度、高質量的單層FeTe0.5Se0.5高溫超導薄膜，其超導轉變溫度T_c≈62 K，遠高于塊材Fe(Te,Se) (T_c≈14.5 K)。利用原位低溫（4.2 K）掃描隧道顯微鏡（STM）和掃描隧道譜（STS）技術，研究組在薄膜表面發現了一種由最上層Te/Se原子缺失形成的一維原子鏈缺陷。在這種一維原子鏈缺陷兩端，同時觀測到了零能束縛態（圖1），而在一維原子鏈缺陷的非端點處，依然是超導帶隙的譜形。隨著溫度升高，零能束縛態的峰高逐漸降低，最終在遠低于T_c時消失（約20 K）。隨著針尖逐漸逼近薄膜表面，即隧穿勢壘電導變大，零能束縛態峰迅速升高且沒有發生劈裂，展現出良好的抗干擾性。此外，研究組發現在較短的一維原子鏈缺陷兩端的零能束縛態發生了一定程度的耦合（圖2），其峰高隨缺陷長度的依賴關系在統計中展現出正相關關系。這些零能束縛態的譜學特性，如峰值高度與半高寬隨溫度的演化，消失的溫度，針尖逼近隧穿譜與難劈裂的特性等，都與馬約拉納零能模的解釋相符合，可以基本上排除Kondo效應、雜質缺陷束縛態或有節點的高溫超導體中Andreev零能束縛態等其它可能性。波士頓學院的汪自強教授團隊基于肖克利缺陷態的能帶理論在超導體中的表現提出了可能的理論解釋。在強自旋軌道耦合作用下，單層FeTe0.5Se0.5薄膜表面的一維原子鏈缺陷可以是衍生一維拓撲超導體，其端點處會產生受時間反演對稱性保護的一對馬約拉納零能模。時間反演對稱性破缺下也可產生一維原子鏈缺陷拓撲超導體，其兩個端點各產生一個馬約拉納零能模。這一工作首次揭示了二維高溫超導體FeTe0.5Se0.5單層薄膜中的一類拓撲線缺陷端點處的零能激發，具備單一材料、較高工作溫度和零外加磁場等優勢，為進一步實現可應用的拓撲量子比特提供了一種可能的方案。
北京大學
2021-04-11
一種用于制作原子層沉積膜的可拆卸噴頭及裝置
本發明公開了一種用于制作原子層沉積膜的可拆卸噴頭及裝置。用于制作原子層沉積膜的噴頭，包括進氣管路、進氣口和出氣口；所述進氣口內部為空腔；所述出氣口內部形成空腔，分為上半部分和下半部分，其上半部分與下半部分之間設有漏斗形結構；進氣管路與進氣口固定連接，進氣口與出氣口可拆卸密閉連接。用于制作原子層沉積膜的裝置，包括所述噴頭、腔體支撐架、基片承載臺和運動平臺，腔體支撐架中間形成長條狀鏤空，可順序設置多個可拆卸噴頭，基片承載臺設置在墻體支撐架下方，運動平臺帶動基片承載臺。本發明能適應不同的原子層沉積反應，通
華中科技大學
2021-04-14
一種基于原子力顯微鏡的多功能組合探針系統
本發明公開了一種基于原子力顯微鏡的多功能組合探針系統。該系統能在各種設定的工作環境中通過程序控制原位切換具有不同功能的探針，從而在同一實驗區域原位實現微觀摩擦磨損實驗、表面形貌掃描、晶體結構演變探測和摩擦能量耗散測量等功能。該系統在原位切換探針時，無需破壞工作環境，有效避免外界環境對樣品表面的污染。
西南交通大學
2016-10-19
基于 PSO 改進的原子分解法的雷擊干擾與故障識別方法
本發明涉及一種雷擊干擾與雷擊故障識別方法，尤其是涉及一種基于 PSO 改進的原子分解法的雷 擊干擾與故障識別方法。本發明利用原子分解法對故障線路保護安裝處的電壓電流信號進行頻率成分分 析，提出基于零序電流穩態工頻分量有無的雷擊干擾識別方法;提出基于電流線模分量原子分解能量比 值與基于故障相電流電磁暫態特征的雙重故障類型識別判據，提高了故障識別的準確率。本發明在過完 備冗余原子庫的基礎上自適應地尋找信號的最佳匹配原子及其參數，從而使信號的自適應表達簡潔，分 解結果稀疏，極大地提高了
武漢大學
2021-04-14
一種基于單分子器件平臺的單分子電學檢測新方法和新技術
利用硅基單分子器件研究了分子馬達水解的動力學過程，發現了無標記的電學檢測方法觀察到的分子馬達的轉動速度要比熒光標記的方法快一個數量級（ACS Nano 2018, 11, 12789）以苯環為骨架、芴基為核心的共軛分子，并在末端修飾上氨基，通過穩定的酰胺鍵將帶有羰基官能團的功能分子連接在石墨烯電極之間，通過使用自主搭建的高速電學測試平臺對化學反應進行了實時監測。大的共軛結構以及酰胺共價鍵的強耦合保證了分子具有良好的導電性；在化學反應進行的過程中，分子結構的變化將導致分子軌道發生改變，從而影響導電通道，影響器件的電導特性。
北京大學
2021-04-11
一種基于單分子器件平臺的單分子電學檢測新方法和新技術
研制了國際首例穩定可逆的單分子光開關器件（ Science , 2016 , 352 , 1443; J. Phys. Chem. Lett. , 2017 , 8 , 2849）；觀察到了低溫下聯苯基團由于σ單鍵的旋轉產生的精細立體電子效應（ Nano Lett. , 2017 , 17 , 856）；研究了分子間主客體相互作用的動力學過程（ Sci. Adv ., 2016 , 2 , e1601113），揭示了羰基和羥胺反應形成酮肟的分子機制（ Sci. Adv. , 2018 , 4 , eaar2177），證實了利用單分子電學檢測方法研究單分子反應動力學的可行性，為實現單分子化學反應的可視化研究邁出了重要的一步。他們利用硅基單分子器件實現了具有單堿基對分辨率的DNA雜交/脫雜交動力學過程的研究（ Angew. Chem. Int. Ed. , 2016 , 55 , 9036）；在單分子水平上揭示了分子馬達水解的動力學過程（ ACS Nano , 2018 , 11 , 12789），展現了單分子器件在單分子生物物理研究方面的可靠性。
北京大學
2021-04-11
大分子鏈模板法制備聚丙烯酸類復合高分子水凝膠的方法
本發明公開了一種大分子鏈模板法制備聚丙烯酸類復合高分子水凝膠的方法，以具有配位功能的大分子鏈為模板，在金屬離子的配位作用下引導丙烯酸單體配位、聚合，制備出具有高機械強度和自修復性能的高分子水凝膠。以質量分數計，該自修復水凝膠原料組分組成包括大分子模板２．５～１０份，單體５～２５份，水３０～６０份，金屬離子０．１～２．５份，引發劑０．１～２．５份。其特征是大分子模板的存在有效引導規整聚合物的制備，同時增加了水凝膠的機械強度和自修復能力。本發明所制備的復合水凝膠具有良好的力學性能及常溫下優異的自修復性能
東南大學
2021-04-14
電磁屏蔽高分子復合材料
利用微層共擠出技術制備導電層和絕緣層交替排列的層狀材料，該材料具有以下特點： 層數可以調，最多可達到2000多層； 導電層和絕緣層的厚度比可調； 由于導電層和絕緣層的電阻率差異較大，因此電磁波會在層狀界面間發生多次內部反射，起電磁屏蔽作用，并且電磁屏蔽性能與層數和層厚比有關； 導電物質僅分布在導電層中，絕緣層和導電層形成特殊的雙層狀連續結構，滿足雙逾滲條件，這將導致逾滲閾值降低，電阻率下降； 層狀結構的協同作用導致材料的力學性能優異； 材料具有各向異性，在厚度方向上不導電。 主要技術指標： 與傳統方法相比，相同導電物質含量的層狀復合材料的電阻率降低50％以上、電磁屏蔽效能(SE)提高50％以上，斷裂伸長率提高100％以上。 應用范圍： 可用于電視機的屏蔽后蓋、屏蔽罩、屏蔽箱體、電磁屏蔽膜、電磁屏蔽墻布的生產
四川大學
2021-04-11
液態金屬高分子凝膠功能材料
液態金屬是一類低熔點的金屬單質或者合金，能夠在室溫下形成液態共晶。考慮到液態金屬兼具流體和金屬導體的性質，液態金屬可用作功能性流動填料，以實現高分子功能材料的柔性和高導電性并存，使得此類材料可作為潛在的電子柔性器件。之前有論文報道通過光刻等方法預先制備微通道，之后往微通道中注入液態金屬來制得電阻和電容傳感器。然而這種方法成本很大，而且僅基于微孔道的形變，限制了材料的力學性質和電學感應能力。科研團隊通過將液態金屬作為流動導電填料并利用其對自由基的催化功能，成功在20秒內制得液態金屬水凝膠功能材料。不同于以前的微通道(Microchannels)模式的液態金屬傳感器，因液態金屬表面氧化層和單體極性基團之間的錨定作用，實現了液態金屬在體系中的均勻分散，同時發現了液態金屬與過氧化物引發劑發生反應而顯示出的催化活性。因液態金屬的流體性質和高導電性，液態金屬賦予材料以超長的拉伸性能（斷裂伸長率=1500[[%]]），良好的力學和電學穩定性。此外由于液態金屬在材料內部的不對稱形變，材料能夠辨別物體在其表面的運動方向，可識別個人的電子簽名和作為潛在的電子皮膚。
東南大學
2021-04-11