化学方面

p & nbsp & nbsp 低维有机晶态材料具有规整度高和结构缺陷少的特点，是揭示材料本征特性和构筑高性能光电器件的最佳选择之一，近年来在有机半导体电子学和纳米光子学等方面取得重要应用。考虑有机分子的组装特点，通常使用具有较强分子间作用力的平面型有机分子来制备高规整度的低维晶体。相比较，钌、铱等过渡金属配合物虽然被广泛用于多种光电领域，但因其溶解性较差和分子结构非平面型的特点，相关低维晶态材料的可控制备鲜有报道。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 在国家自然科学基金委和中国科学院先导项目支持下，中科院化学研究所光化学实验室姚建年/钟羽武研究团队近年来在光功能金属配合物的设计合成与光电性能方面开展了系统性工作（J. Am. Chem. Soc.2015, 137, 4058 Angew. Chem. Int. Ed.2015, 54, 9192 & nbsp Coord. Chem. Rev.2016, 312, 22 & nbsp Sci. China Chem.2017, 5, 583）。在此基础上，他们近期选取两种结构和溶解度相似的金属铱、钌光功能配合物作为能量给、受体，制备了双组份均匀掺杂或异质结纳米棒晶体，实现高效三线态能量转移和微纳尺度下多级组装过程的原位观察（J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 4269-4278）。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 最近，科研人员通过溶液再沉淀法成功制备了甲基化苯基吡啶金属铱配合物的高质量一维管状微纳晶体，并进一步通过晶体掺杂，得到了两种不同铱配合物的二元能量转移晶体，实现聚集发光淬灭(ACQ)受体的光放大和微纳尺度温度响应功能。研究表明，当受体的掺杂量为0.2%时，此类晶体可以实现接近80%的三线态能量转移效率和800倍以上的受体磷光放大。在常温时，晶体表现出受体的红色磷光，固态量子产率达到40%。随着温度的降低，晶体的激子能量转移受到抑制，给体的绿色发光重新被激活，实现微纳尺度下发光颜色变化的原位调控与温敏监测。该工作表明了过渡金属配合物在低维晶体制备与光功能方面的独特应用，并为三线态激子能量转移的机制研究提供重要信息（Angew. Chem. Int. Ed.2018, 57, 7820-7825）。 /p p br/ /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/e32021df-136a-457d-afb5-bfd3ccfeb16d.jpg" title=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图：基于金属配合物低维晶体的光放大与温度响应 /p p br/ /p

p 　　有序组装体的结构与功能调控是具有重要理论和实际意义的研究课题。传统组装一般在水或有机溶剂中进行，超临界流体是具有许多独特性质的新型介质和功能流体。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，中国科学院化学研究所胶体、界面与化学热力学实验室研究员张建玲等科研人员在新型介质调控有序组装研究方面取得了新进展： /p p 　　提出以金属-有机框架(MOF)作为乳化剂、在超临界CO sub 2 /sub /水中形成乳液的研究思路。采用“亲水性”MOF形成水包CO sub 2 /sub 型乳液，而“亲CO sub 2 /sub 性”MOF则促进超临界CO sub 2 /sub 包水型乳液的形成，乳液液滴的微观结构可通过CO sub 2 /sub 压力和MOF组成进行调控。这种由MOF、CO sub 2 /sub 和水组成的新型乳液为MOF高级结构的组装提供了新途径。将乳液中的CO sub 2 /sub 和水在冷冻状态下去除后，制得具有大孔-介孔-微孔结构的三维网络MOF材料、空心MOF微球等。该工作被《德国应用化学》选为“Hot Paper”(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11372-11376)。 /p p 　　采用与超临界CO sub 2 /sub 和水同时存在较强相互作用的金属配合物作为双亲分子，在超临界CO sub 2 /sub /水体系中自组装形成反胶束，通过改变CO sub 2 /sub 压力和水含量，可对反胶束的微观结构和性质进行调控。这种由金属配合物组装而成、超临界CO2做连续相的反胶束为光催化CO sub 2 /sub 转化提供了界面反应的新途径(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 13533-13537)。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/1b3b353f-e315-4b17-847c-1d10cd63fb4c.jpg" title=" W020161207570569686580.jpg" / /p p style=" text-align: center " MOF稳定超临界CO sub 2 /sub /水乳液及MOF高级结构组装 /p p br/ /p

近红外光响应的有机光电探测器（OPDs）具有光电性质易调控、可大面积柔性印刷制备、可室温工作等优点，在可穿戴智能设备、柔性电子皮肤、生物医学成像等新兴领域颇具应用前景。然而，高性能的超窄带隙有机半导体材料的设计合成较为困难。目前关于强近红外Ⅱ区（1000-1700 nm）尤其是硅带隙以下波段（1100 nm）响应的有机光电探测器鲜有报道，且比探测率（D*）普遍低于商用无机探测器。 　　中国科学院化学研究所有机固体院重点实验室林禹泽课题组在高性能近红外有机光伏材料与光电器件方面开展了相关研究，并取得了系列进展。近日，该课题组设计合成了一种具有高Mulliken电负性的含氰醌式端基，4-二氰基亚甲基-1-萘醌（QC）。基于该端基构筑的超窄带隙受体材料实现了硅带隙以下的高灵敏光电探测。端基QC结合了醌类分子的还原诱导芳香稳定性和氰基的强吸电子特性，表现出明显高于目前常用端基（4.61~5.46 eV）的Mulliken电负性（5.62 eV）。与常用端基3-(二氰基亚甲基)靛酮相比，QC端基构筑的小分子受体材料的光学带隙普遍减小了0.40-0.45 eV，最小的光学带隙可窄至0.77 eV。在光伏模式下，二极管型近红外OPD器件在0.41~1.2 μm的宽响应范围内获得了超过1012 Jones的比探测率，在1.02 μm处获得了最大值2.9 × 1012 Jones。虽然可探测的波长极限短于InGaAs探测器，但该OPD器件在0.9~1.2 μm范围内的D*值已与商用InGaAs探测器相当，高于商用的Ge探测器。基于高灵敏近红外OPD器件，林禹泽课题组与合作者实现了宽范围（0.4~1.25 μm）的光谱准确测量以及硅带隙以下1.2 μm近红外Ⅱ区成像。 　　该研究由化学所、吉林大学和浙江大学合作完成。相关研究成果近日发表在《科学进展》（Science Advances）上，并入选当期Featured Image。研究工作得到国家自然科学基金和中科院的支持。 基于高电负性端基的超窄带隙材料的OPD实现1.2 μm近红外Ⅱ区成像 The Featured Image

细菌、病毒、真菌等与生命健康相关。临床常用的细菌检测方法是平板计数法，需要将菌液培养1-2天，操作繁琐，费时费力，亟待发展快速灵敏的细菌检测新方法，这是纳米生物检测领域的重要目标之一。中国科学院化学研究所绿色印刷院重点实验室宋延林课题组在纳米光子结构的印刷制备、光学性质调控、机理研究和生物检测应用等方面取得了系列进展(Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 24234；Chem. Rev., 2022, 122, 5, 5144–5164；Matter, 2022, 5, 1865-1876；Adv. Mater. Interfaces, 2022, 9, 2102164；Sci. Bull., 2022, 67 , 1191–1193；ACS Nano, 2022, 16, 10, 16563–16573)。科研人员利用绿色印刷技术精确地控制纳米光子结构的组装过程，通过周期性地排列结构单元实现了显著的光子共振增强效应，为超灵敏可视化检测生物标志物提供了新途径。近日，该课题组将一维纳米结构的光学信号放大作用与蒸发过程中毛细力驱动的颗粒预富集相结合，设计出快速超灵敏的微生物检测芯片。研究以聚苯乙烯微球悬浮液为墨水，在基底上印刷制备了大面积的一维纳米光子结构，并利用聚苯乙烯微球表面大量的羧基高效偶联抗体，特异性地识别待检测样本中的致病菌。研究发现，将毛细力诱导的咖啡环效应引入微生物检测，可在基底上对目标病原体进行预富集，提高检测效率。除了捕获细菌，纳米光子结构还具有强的光场局域能力，可显著增强细菌的散射光信号，提高检测灵敏度，能够在单细胞水平上对其物理特征如生理环境、活性、繁殖状态进行可视化分析。进一步，研究实现了连续监测水、血清、尿液以及蔬菜等样本中的细菌情况。这种生物检测芯片制备简单、成本低，能够结合普通的商业显微镜或者手机直接获取检测结果，在医疗诊断、食品安全、环境监测和农业等领域具有广阔的应用前景。相关研究成果发表在Advanced Materials上。研究工作得到国家自然科学基金、科技部、中科院和北京市的支持。基于一维纳米光子结构生物芯片快速、超灵敏检测细菌感染

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 近年来，钙钛矿太阳能电池因其高的转换效率、简单的制备工艺和低廉的制造成本受到了全球学术界和产业界的广泛关注，发展迅速。钙钛矿太阳能电池实际应用的重要瓶颈和关键问题在于如何实现低成本、大面积、高效率器件及解决稳定性的难题。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 在中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金委的支持下，中科院化学研究所分子纳米结构与纳米技术重点实验室研究员胡劲松课题组科研人员在这一领域开展了相关研究，并于近期与相关合作者一起取得了系列新进展。他们开发了一种风刀涂布方法，实现了大面积钙钛矿薄膜、电子传输层（ETL）和空穴传输层（HTL）的高质量涂布，在全程不需旋涂和反溶剂的情况下，获得了转换效率（PCE）可达20%以上的电池器件（图1），为高效率钙钛矿光伏器件的低成本规模化制备提供了一种思路。相关工作发表于Joule& nbsp (DOI:10.1016/j.joule.2018.10.025)上。在HTL方面，开发了新型低成本、易制备的二维共轭有机小分子空穴传输材料OMe-TATPyr代替spiro-OMeTAD，实现了平均20%的PCE（Angew. Chem. Int. Ed.& nbsp 2018,& nbsp 57, 10959）。在ETL方面，研究人员发现在无ETL时透明电极与钙钛矿薄膜间的费米能级差距减小，接触界面能带弯曲减弱，因此对光生电子的抽取及光生空穴的排斥作用同时减弱，使得电子在界面的转移效率急剧下降，导致载流子复合严重，器件PCE降低。这一新的理解提高了对钙钛矿光伏器件结构与异质结界面的认识，阐释了无ETL器件PCE低的原因。据此，他们提出通过延长载流子寿命来解决无ETL钙钛矿光伏器件转换效率低的新方案。发现当载流子寿命接近微秒时，无ETL器件的PCE可以接近传统p-i-n结构器件，并且获得了PCE为19.52%的无ETL钙钛矿光伏器件（图2）。这些结果有助于解决钙钛矿器件对传统器件结构的依赖问题，也为钙钛矿光伏技术的低成本规模化制备提供了多样化的选择。相关工作发表于Chem上（Chem, 2018, 4, 2405-2417）。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 　　钙钛矿电池的稳定性是其应用的瓶颈和关键。研究人员在钙钛矿层与HTL间引入高迁移率疏水共轭高分子界面层，一方面改善空穴的提取效率，另一方面可以有效阻隔湿气与传输层中添加剂对钙钛矿层的侵蚀，从而显著提高了钙钛矿太阳能电池的空气稳定性和光电转换效率（Solar RRL,& nbsp DOI: 10.1002/solr.201800232，inside cover；Nano Res.,& nbsp 2018, 11,185-194）。相比于有机无机复合钙钛矿材料，纯无机钙钛矿材料表现出更优异的热稳定性。其中，立方相CsPbI3具有合适的带隙而备受关注，但其立方相室温下是热力学不稳定相，因此理解立方相CsPbI3在合成与器件制备过程中的相不稳定性机制，进而制备室温下相稳定的光伏相CsPbI3，对于其在光伏和光电领域中的应用具有重要意义。研究人员近期首次从原子尺度上观测到了极性溶剂会诱导立方相CsPbI3纳米晶晶格发生畸变，进而相变失稳，从实验和原理上解释了极性溶剂对立方相CsPbI3纳米晶稳定性的影响，揭示了极性溶剂诱导立方相CsPbI3纳米立方体相变的机制及其多级次自组装成单晶纳米线和微米线的机制（图3）。这一研究结果对理解立方相CsPbI3相不稳定机制提供了新的认识，并为立方相CsPbI3的制备及保存使用过程中的溶剂选择提供了指导。相关工作发表于J. Am. Chem. Soc.,& nbsp 2018,& nbsp 140, 11705–11715，并入选当期封面。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 在此基础上，研究人员发展了一种方法，通过高介电常数质子性溶剂控制CsPbI3钙钛矿前驱体结晶时的表面能，在不引入有机配体或进行金属/卤素掺杂的情况下，利用一步溶液沉积和低温退火工艺，获得了在室温下稳定的新光伏相-正交相g-CsPbI3薄膜。通过XRD精修确定了其晶胞参数，研究了薄膜的形成机制和能带结构，并构建了基于g-CsPbI3薄膜的平面异质结太阳能电池，获得了11.3%的PCE（图4），这是目前为止报道的全无机纯CsPbI3钙钛矿太阳能电池的最高效率。由于所得g-CsPbI3薄膜在室温下的热力学稳定性，电池表现出显著改善的长达数月的空气稳定性。该研究首次报道了室温下热力学稳定的新型正交光伏相g-CsPbI3薄膜及其高效率电池器件，为解决全无机CsPbI3钙钛矿光伏相室温下结构不稳定问题提供了全新的视角和思路。紧接上述极性溶剂对立方相CsPbI3纳米晶稳定性影响的工作，相关研究结果以全文形式发表于J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 11716–11725。 /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/f0d4fd56-3c93-4498-8a6b-2116edd0aad2.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: left " 图1.& nbsp 全程风刀涂布制备高效率钙钛矿太阳能电池 /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ffccfd44-cbfd-433a-8ac8-ba29e66f6683.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: left " 图2.& nbsp 高效率无电子传输层钙钛矿太阳能电池 /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/94a0fedd-8d1f-40c2-9b2f-95eea8b72344.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: left " 图3.& nbsp 极性溶剂诱导立方相CsPbI3纳米晶的晶格畸变及其多级次自组装 /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ae415cdf-6e56-4dc1-832d-ba11459b3873.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: left " 图4.& nbsp 室温热力学稳定的正交光伏相g-CsPbI3薄膜及全无机钙钛矿太阳能电池 /p

CRISPR近年来被广泛专注，Cas 13a在crRNA的引导下识别靶RNA后，对单链RNA表现出“附带切割”能力。较之荧光检测方法，电化学生物传感技术具有成本低，高效，灵敏，易于微型化和集成化的优势。基于CRISPR的电化学检测方法在生物分子检测方面显示出极大的应用前景。 　　近日，中国科学院微系统与信息技术研究所第八研究室宓现强课题组构建了一种基于CRISPR的电化学传感器(CRISPR-E)。该研究将DNA四面体框架结构修饰在印刷电极上，进一步与RNA探针杂交，最后连接HRP分子构建TCP探针。通过将电化学技术、DNA四面体框架结构与CRISPR技术相结合，实现了对miRNA的无扩增、高灵敏度检测。由于整个反应过程可以在电极上实现，因此有望推动miRNA的及时快速(POC)检测。 　　相关论文“Tetrahedral DNA framework based CRISPR electrochemical biosensor for amplification-free miRNA detection”发表于国际生物传感著名期刊Biosensors and Bioelectronics。该论文的第一通讯单位为中科院上海微系统所，通讯作者为上海微系统所宓现强研究员。 　　该工作得到得到上海市优秀学术带头人计划项目(20XD1404600)，中国科学院项目(KFJ-STS-QYZD-2021-08-002 )上海市科委项目(20511107600, 19511107100, 19511107102)等支持。基于CRISPR的电化学传感器原理图

近日，中国科学院工程热物理研究所分布式供能与可在生能源实验室基于化学反应Gibbs自由能函数及㶲方程，首次给出了Gibbs函数的热力学第二定律表述，建立了热流㶲、化学反应Gibbs自由能与反应热㶲的联系。该模型能够充分阐释热化学反应过程㶲的演化规律，帮助理解热化反应㶲与㷻的相互作用。该方程从㶲的角度为引发化学反应的各种情况建立了统一基准，首次揭示了各类化学反应的㶲本质。该研究成果为开展低温、高效的热化学反应提供了思路。相关研究成果发表在Energy(2021, 219: 119531)上。反应需求㶲与压力的关系引发化学反应的方法有很多，如电解反应、热解反应以及光催化等，然而目前国际上没有统一的分析方法能够阐明电解、热解以及光催化等途径的能量本质。其中，国际上通用的化学反应进行方向的判据为Gibbs自由能判据。然而Gibbs自由能判据不能阐明化学反应进行的能量本质，也不能给出非自发反应到自发反应的㶲差距。输入㶲、反应需求㶲与温度的关系工程热物理研究所率先开展了这方面的研究工作，以目前发展潜力较大的热化学循环分解水制氢体系为研究对象，建立了化学反应㶲与品位方程，阐明了反应过程中能质转化与品位变化的本征规律，给出了通过调整反应熵以及外界补偿㶲改善化学反应热力学性能（如降低反应温度）的方法。研究发现化学反应本质上是㶲到的退化过程。当反应焓所携带的㶲大于反应需要的㶲时，化学反应自发进行；反之，为非自发反应。改变反应熵可以降低化学反应的㶲要求，从而在较低的温度下触发化学反应；外界提供的能量同样可以触发反应，但是所提供的能量与其品位以及反应温度有关。吸热反应过程㶲的演化规律研究工作得到了国家自然科学基金优秀青年项目（NO.51722606）、基础科学中心项目（NO.51888103）的支持

中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室江桂斌院士课题组在发现新型化学污染物研究方面取得重要进展。 　　研究人员建立了神经毒性效应引导的污染物识别新方法(neurontoxicity assay-directed analysis, NADA)，并用于实际环境样品中效应神经毒性化合物的识别，确认了新型溴代阻燃剂四溴双酚A二丙烯基醚(tetrabromobisphenol A diallyl ether, TBBPA DAE)是样品中神经毒性风险的主要来源。相关成果在美国化学会ES&T上发表(2011, 45:5009)。 　　分析和识别环境中效应污染物是环境风险评价和污染物控制的基础。目前用于环境污染物识别的毒性终点主要有遗传毒性、内分泌干扰效应和水生毒性等方法，尚无有效手段对环境中神经毒性效应化合物进行识别。 　　研究人员将生物筛选方法与化学分析手段结合，实现了对环境样品中神经毒性风险的评价和效应污染物识别。以色谱分离技术逐级分离出活性组分，然后通过飞行时间质谱、气相色谱串联质谱和液相色谱串联二级质谱对组分中的活性污染物进行分析和鉴定。 　　作为该课题组的重要研究方向，课题组在近几年先后在环境中相继发现了TBC(ES&T 2009, 43:3080)和多种PFIs化合物(ES&T 2010, 44:5755)等化学污染物，这些污染物具有重要的环境意义。

有机光伏电池具有质量轻、柔性、吸收光谱可调等优势，在室内光应用中展现出巨大应用潜力。近几年，有机光伏电池在室内光下的光伏性能不断提高，但有机半导体材料较大的能量无序度将导致更宽的态密度分布，严重限制了器件在弱光环境下的开路电压和能量转换效率，使其在实际应用中面临严峻挑战。通过聚光技术，增大入射光通量可以有效抑制能量无序度对有机光伏电池室内光性能的影响，但有机光伏电池在聚光环境中的光伏性能和器件稳定性此前较少被报道。中国科学院化学研究所侯剑辉团队基于三种经典的活性层体系（PBDB-TF:Y6、PB2:FCC-Cl和PTB7-Th:PC71BM）深入研究了能量无序度对弱光环境下有机光伏电池性能的影响，以及聚光环境中有机光伏电池的光伏特性。他们证明了聚室内光可以有效抑制能量无序度的不利影响，同时提高器件的开路电压和填充因子，实现更高的光伏效率。其中，基于PB2:FCC-Cl的器件在500 lux光照下具有29.0%的光伏效率；当聚光至20000 lux时，该器件可实现33.0%的光伏效率，是所知相同条件下最高的室内光性能。同时，由于室内光的照明条件更加温和，所有器件在聚室内光下均表现出优异的稳定性。其中，PBDB-TF:Y6体系具有最稳定的形貌特征，其器件在聚室内光下的拟合T80寿命（效率衰减至初始值的80%需要的时间）超过30000小时。此外，基于聚光的方式，由刮涂法制备的0.25 cm2的器件相比500 lux下的10 cm2大面积器件可实现更高的光伏效率和输出功率。结合光波导聚光技术，研究人员证明了聚光有机光伏电池能够具备更低的制备难度和生产成本，在室内光应用中展现出巨大发展前景。相关成果近期发表在《焦耳》（Joule）上。聚室内光有机光伏电池兼具高性能、高稳定性、易加工性和低成本特点

半个多世纪以来，具有异质结结构的半导体器件已经给人们的生活带来了革命性的变化。发展纳米材料的合成技术，制备具有纳米尺寸的“半导体－半导体异质结构”材料不仅是合成化学所面临的挑战，同时也是发展新型功能纳米材料的一个重要途径。 在国家自然科学基金委、科技部以及中科院的资助下，化学所胶体、界面与化学热力学院重点实验室高明远课题组在具有特殊结构和形貌的纳米材料的合成发面开展了系列研究工作，曾先后报道了具有核壳结构的CdTe纳米线（Langmuir, 2005, 21, 4205-4210），超长CdTe纳米管（Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 6462–6466，VIP论文）及具有异质结构的SiO2/Fe3O4磁性微球（Advanced Materials, in press）的制备与性质研究。 最近，该课题组在系统研究工作基础上，与国家纳米中心的唐智勇教授及北京交通大学光电子技术研究所联合报道了纳米尺寸的Cu2S-In2S3异质结构材料的制备与形貌控制机理研究（J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 13152-13161）。他们证明了导体硫化铜纳米颗粒可以催化硫化铟纳米晶体的生长，形成具有“半导体－半导体异质结构”的纳米材料，而类似的催化作用之前只在金属类纳米颗粒中被观察发现。他们的研究还表明在硫化铟纳米材料的形成过程中，由铜、铟前体化合物与反应介质十二硫醇的相互作用所导致的凝胶化现象可直接影响纳米材料的晶体生长动力学。据此，通过对凝胶化过程的控制，他们成功地实现了具有异质结构的火柴形及泪滴形的Cu2S-In2S3纳米材料以及铅笔形In2S3纳米材料的制备。 实际上，纳米材料的液相合成一般都离不开表面配体的参与，而表面配体分子发挥作用的前提是可以与纳米材料中的金属离子形成足够强的配位作用，以硫醇类的表面配体为例，大量的实验工作都证明它们可以同金属离子形成复杂的络合物（Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 6462–6466 Chem. Mater., 2004, 16, 3853- 3859），而在有机介质中，这种络合作用往往可以导致体系的凝胶化。因此，利用表面配体与金属离子的配位作用所导致的凝胶化对纳米材料的生长，及得到的纳米材料的结构与形貌进行控制具有重要的普适意义，而且必将成为纳米材料合成研究中一个值得关注的重要发展方向。

有机光伏电池具有重量轻、柔性、易于制备透明/半透明器件等优点，在可穿戴电子设备、光伏建筑一体化等领域表现出广阔的应用前景。尽管有机光伏电池的能量转换效率在近年来取得了突飞猛进的发展，关于电池稳定性的研究进展却相对缓慢。 　　研究表明，空气中的水汽侵蚀会造成器件界面结构剥离，导致电池在长期工作条件下产生光伏效率衰减，严重降低电池的使用寿命。现有的封装技术不仅成本高昂，而且抵抗水分子扩散作用较差，阻碍了有机光伏技术的应用。 　　中国科学院化学研究所侯剑辉团队通过交联和非极性掺杂剂掺杂相结合的策略，设计开发了一种兼具高电导率和较强疏水性的阴极界面层c-NDI:PCy2，以此实现有机光伏电池稳定性的突破。他们合成了一种可交联的萘二亚胺类有机小分子NDI-A，通过热退火处理生成交联c-NDI-A薄膜，该薄膜对常用的极性和非极性溶剂均表现出很强的耐侵蚀性，为有机光伏电池的逐层溶液加工提供可行性。 　　此外，他们筛选出一种疏水性小分子二环己基(2'，6'-二甲氧基-[1,1'-联苯]-2-基)-膦(PCy2)作为n型掺杂剂，用于提高交联薄膜的电导率，制备出兼具4.0 eV低功函数和6.5 × 10-3 S m-1高电导率的阴极界面层c-NDI:PCy2。基于c-NDI:PCy2的电池获得了17.7%的能量转换效率，同时表现出了极佳的抗水稳定性。 　　将未封装的电池直接浸入水中，在避光存储1000小时后或在持续光照4小时后均能够保持其初始光伏效率的70%；相比之下，基于传统氧化锌界面层的电池在相同条件下会发生能量转换效率的急剧衰减，甚至完全失去光伏性能。相关成果近期发表在Joule上。有机膦掺杂的交联阴极界面层提升有机光伏电池水下存储与工作稳定性

【科学背景】尿素是全球使用最广泛的氮肥，在农业中发挥着举足轻重的作用，占全球粮食生产的约40%。此外，尿素还是制药和各种精细化工工艺中的重要原材料。传统上，工业生产尿素依赖于Bosch-Meiser工艺，该工艺涉及在极端条件下反应CO2和氨。然而，该工艺需要大量能源，消耗了全球Haber-Bosch工艺生产的80%的氨，并排放大量的CO2和含氮废水。因此，开发环境友好且低能耗的尿素生产方法至关重要。相比传统的基于化石燃料的精炼厂，电化学合成提供了一种可持续且碳中和的替代方案。此外，它还具有去中心化和模块化的优势，有利于系统集成和创新，同时实现现场和按需生产。因此，尿素的电化学合成已成为研究热点。然而，现有催化剂通常面临法拉第效率（FE）低或电流密度不足的问题，从而导致尿素产率受限。为了应对这一挑战，科学家们致力于开发更高效的催化剂，并深入研究其潜在机制，以推进通过电化学共还原CO2和硝酸盐合成尿素的技术。在这方面，金属氧化物纳米颗粒由于其在能量转换和高附加值产品催化合成中的应用，受到了广泛关注。然而，这些纳米颗粒通常面临尺寸分布不均、结构不稳定以及在尺寸小于5纳米时易于聚集的问题。为了解决这些问题，中山大学化学学院陈小明院士与廖培钦教授团队合作提出将金属氧化物纳米颗粒封装进纳米孔的方法。这种封装策略不仅可以提高纳米颗粒的稳定性，还可能改善电流密度和法拉第效率（FEurea）。基于此，作者采用后合成修饰（PSM）策略，将超小的γ-Fe2O3纳米颗粒（3@Ni-HITP。研究结果显示，该材料在中性条件下，通过CO2和硝酸盐的共还原反应，表现出先进的电催化性能和较高的尿素产率。这一研究不仅为尿素的可持续生产提供了新的思路，还揭示了MOF材料在纳米催化剂封装中的潜力。【科学亮点】（1）实验首次采用导电Ni-HITP作为封装材料，成功合成了均匀且尺寸小的γ-Fe2O3纳米颗粒，形成了一种高效的电催化剂γ-Fe2O3@Ni-HITP。（2）实验结果显示，γ-Fe2O3@Ni-HITP在CO2和硝酸盐共同作用下，展现出显著的尿素合成产率。具体来说：&bull γ-Fe2O3@Ni-HITP表现出高效的尿素合成活性，其关键是利用γ-Fe2O3纳米颗粒中相邻的两个Fe(III)离子作为活性位点，促进了关键的C–N偶联反应。&bull 导电的介孔MOFs提供了限域空间，有助于保持金属氧化物纳米颗粒的均匀尺寸和分散性，从而提高了催化剂的稳定性和效率。&bull 催化剂的优良导电性进一步增强了电化学反应的电流密度，为高效尿素合成提供了可靠支持。【科学图文】图1：Ni-HITP和γ-Fe2O3@Ni-HITP合成的示意图。图2：γ-Fe2O3@Ni-HITP的形貌和结构表征。图3：γ-Fe2O3@Ni-HITP对CO2和硝酸盐的共还原性能。图4：大面积窗口（5&thinsp ×&thinsp 5 cm² ）流动电池对电催化CO2和硝酸盐共还原性能的研究。图5: CO2和硝酸盐电化学共还原反应机制的研究。【科学结论】通过使用导电的Ni-HITP作为封装材料，采用PSM策略成功合成了均匀且尺寸小的γ-Fe2O3纳米颗粒，形成了一种用于尿素电合成的催化剂γ-Fe2O3@Ni-HITP。以CO2和硝酸盐为原料，γ-Fe2O3@Ni-HITP表现出较高的尿素产率。机制研究表明，γ-Fe2O3纳米颗粒中相邻的两个Fe(III)离子作为活性位点在促进关键的C–N偶联过程中起到了关键作用。此外，作者的实验结果表明，导电的介孔MOFs可以提供有利于合成均匀且小尺寸金属氧化物纳米颗粒的限域空间。此外，催化剂的优良导电性有助于电催化中的电流密度。原文详情：Huang, DS., Qiu, XF., Huang, JR. et al. Electrosynthesis of urea by usingFe2O3 nanoparticles encapsulated in a conductive metal–organic framework. Nat. Synth (2024). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00603-8

二硫化钼(MoS2)在固体润滑、光电子器件、电化学催化等领域具有广泛的应用，而镧系元素(Ln)掺杂可以对其各类物理化学性质起到不同的调控作用。Ln-MoS2基功能材料、涂层和器件在实际使役环境中的性能和寿命在很多时候与其表面的氧还原反应(ORR)密切相关。比如，表面ORR会增加Ln-MoS2基纳米器件和涂层周围金属部件的电偶腐蚀风险，而与此同时，Ln-MoS2基催化剂在燃料电池领域的应用潜力极大依赖于其阴极反应(即ORR)的活性。系统预测Ln-MoS2表面ORR活性规律并清晰揭示其背后的微观量子化学机理，可以给各类Ln-MoS2体系的实际应用设计、精准性能调控和有效防护提供重要指导。 　　近期，中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室和中国科学院宁波材料技术与工程研究所前沿交叉科学研究中心的研究人员利用第一性原理计算方法，探索了所有15种Ln-MoS2(Ln = La～Lu)体系的ORR活性，不仅发现了Ln杂质对MoS2表面ORR活性的极大促进作用，还观察到ORR活性与Ln杂质原子序数存在一种双周期的依赖关系。本研究工作中，研究人员也通过热力学统计的方法精确模拟了疏松固/液界面上的水环境效应，然后通过构建动力学反应方程组，成功发展了一种电流-电势极化曲线的模拟方法，所得到的极化电流曲线不仅可定量揭示ORR活性，也可以直接对比/指导实验测量。深入的机理分析表明，Ln-MoS2表面ORR活性的增强来源于一种特殊的缺陷电子态配对机制，它会选择性地增强两种ORR中间产物吸附(OH和OOH吸附基团)，从而显著减小ORR能垒；而双周期规律则来源于Ln元素中4f-5d6s轨道杂化程度和Ln—S原子成键能力上类似的双周期规律。在此分析基础上，研究人员也为Ln-MoS2体系提出了一种普适的轨道化学机理，对各类电子结构、杂质稳定性、吸附物稳定性和电化学活性中同时出现的双周期规律进行了统一阐述。 　　相关成果发表于《自然—通讯》(Nat. Commun. 2023, 14, 3256)。该研究得到国家自然科学基金、中国工程物理研究院表面物理与化学重点实验室学科发展基金和国家重点研发项目的资助。镧系元素掺杂二硫化钼对氧还原反应的增强效应(图中显示了模拟所得的电流电势极化曲线以及半波电势所表现出的双周期趋势)

仪器信息网讯 2012年10月27-29日，由中国化学会、中国光谱学会、中国地质学会主办，青岛科技大学、临沂大学承办的“第十一届全国分析化学年会”在青岛国际会展中心召开。来自全国高等院校、科研机构、企事业单位的近1700余名专家学者出席了本次会议。 　　本次年会邀请到了来自全国各地的著名专家学者做了共计346场学术报告，其中一些仪器厂商也带来了精彩的报告，介绍其最新的仪器技术及应用。 报告人 题目 单位 吴春华 复杂基质样品 ICP分析中的光谱干扰校正 安捷伦安捷伦科技有限公司 郭 伟 PerkinElmer 联用技术及其应用 珀金埃尔默仪器有限公司 张 萍 原子吸收最新技术与应用 德国耶拿分析仪器股份公司 黄传旭 安捷伦红外新技术及移动式测量 安捷伦科技有限公司 王智广 离子分析与自动化 瑞士万通中国有限公司 姜 冰 标准品在现代分析检测行业的应用 北京百灵威科技有限公司 周启社 化学发光与电化学发光仪器新进展 西安瑞迈分析仪器有限责任公司 万 欢 应用 FTIR 作为原位分析技术进行有机化学反应机理及反应动力学的研究 梅特勒-托利多中国 黄晓峰 微型光纤光谱仪在分析化学中的应用 海洋光学亚洲分公司 王 隽 新一代分析化学软件在实验数据处理、分析和管理中的应用 武汉安隆科讯技术有限公司 张 锴 微波消解样品前处理全面解决方案 上海屹尧仪器科技发展有限公司 孙旭光 CIC离子色谱在环境、食品等领域的应用 青岛盛瀚色谱技术有限公司 遇 聪 新一代高分辨拉曼光谱仪 堀场（中国）贸易有限公司 唐 魏 安东帕新型密度折光系统介绍 安东帕（上海）商贸有限公司 汤启立 微波化学在食品安全中的应用及发展方向 上海新仪微波化学科技有限公司 刘海贝 Q-sense 石英晶体微天平技术在生物分析化学领域的最新应用 瑞典百欧林科技有限公司上海代表处 汤倩珺 Springer与学术出版 Springer出版社 吴春华 微波等离子体发射光谱技术及应用 安捷伦科技有限公司 　　除以上报告之外，厂商还分别赞助了本次会议的大会报告及分会场报告。 会场 赞助商 大会报告 安捷伦 A: 原子光谱分析 珀金埃尔默 B: 分子光谱及波谱分析 北京百灵威 C: 纳米分析化学 西安瑞迈 D: 色谱分析 瑞士万通 E: 电化学分析 上海辰华 F: 生物分析化学 上海屹尧 G: 仪器装置交流专场 长春鼎诚 H: 青年论坛 珀金埃尔默 I: 国家基金论坛 珀金埃尔默 　　此外，本次会议同期还举办了小型展览会，二十余家仪器厂商参展。 小型仪器展现场 上海辰华仪器有限公司 安捷伦科技有限公司 瑞士万通中国有限公司 北京百灵威科技有限公司 珀金埃尔默仪器有限公司 上海屹尧仪器科技发展有限公司 德国耶拿分析仪器股份公司 梅特勒-托利多中国 蔚海光学仪器(上海)有限公司 堀场(中国)贸易有限公司 安东帕(上海)商贸有限公司 上海新仪微波化学科技有限公司 瑞典百欧林科技有限公司上海代表处 武汉高仕睿联科技有限公司 青岛盛瀚色谱科技有限公司 天津市兰博实验仪器设备有限公司 滨海县正红塑料仪器厂 滨松光子学商贸(中国)有限 武汉安隆科讯技术有限公司 长春鼎诚科技有限公司 济南天昌科技有限公司

随着汽车工业的高速发展以及纺织品产业结构的调整，纺织品特别是功能性纺织品在车用市场前景变得十分广阔。一方面，汽车内部装饰、安全带、安全气囊、坐垫及汽车地毯、顶棚材料及窗帘等方面，此外在增强材料、噪声控制以及气体过滤方面纺织品的身影无处不在应用相对广泛 另一方面，汽车内饰材料的性能也越来越影响到当今消费者对更优产品的选择。　　车用纺织品由于其使用环境、使用特点、环保安全等方面的考虑，一般要有以下几个基本要求：　　1、阻燃性能　　汽车内饰材料特别是纺织品必须要有很好的延燃性和阻燃性。这样一旦汽车发生火情危险后就能保证乘客有足够的时间离开，或者降低火灾危险的发生。车用纺织材料中可能会用到各种纤维，它们的组成和化学结构各不相同，其热性能和燃烧性能也都不一样。在选择时要特别注意。一般来说，常用采用水平燃烧试验法对汽车内饰材料的阻燃性能进行评价。　　2、雾化性能　　汽车内饰材料会在使用之前经过各种功能整理，并且在安装过程中会用到黏合剂，因此成品汽车内饰材料内可能含有许多低分子的易挥发物，这些易挥发物在受热的时候会挥发出来凝结在车窗及挡风玻璃上，在其表面形成一种“雾凇”现象。车窗玻璃上的“雾凇”很难去除，会严重影响司乘人员的视线，并且悬浮于空气中的挥发物有可能会被吸入人体，进而影响人们的健康安全。因此，汽车内饰织物必须具有一定的抗雾化性能。若织物没有经过长时间的拉幅定形，则会因为在纱线织造、染色和后整理等过程中所用的化学试剂积累而产生严重雾化，这个问题必须严格控制。绒类织物正面的纤维表面积大，雾淞现象会更严重。　　3、耐磨耗性能　　耐磨性是对汽车座椅面料和方向盘面料最重要的要求。座椅面料一般情况下要使用至少 2年的时间，某些时候，可能会使用超过 10 年甚至更久，因此汽车座椅面料需要具有较高的耐磨性能，使其在使用过程中不起球、不勾丝以保证座椅的美观性。对于车用纺织品耐磨性能的测试方法常见的有马丁代尔法和taber耐磨试验机等等。　　4、耐光和抗紫外性能　　现代汽车中为了满足采光及汽车轻量化的要求，窗面玻璃开始占据大量面积，这导致汽车内部空间会受光照的影响。随着太阳升起，在某些极端气候条件下，车厢内部温度可达 130℃ 随着太阳的降落，车内温度下降而大大地影响车厢的相对湿度。如此大的冷热循环可能会影响到织物的褪色和降解，不仅影响材料的使用寿命，而且纺织品褪色后会大大影响织物美观性。因此要求汽车用纺织品必须具有较好的耐光性及抗紫外性能。　　纺织材料在长期受到紫外线辐射、湿热的作用下会引起降解。天然纤维的抗紫外线性能较差，棉织物抗紫外效果最差，羊毛抗紫外性能稍好一些。合成纤维的抗紫外性能一般优于天然纤维，聚酯、腈纶纤维的抗紫外线性能较好，腈纶的耐磨性稍差，因而实际应用不多，涤纶的抗紫外性能最好，且具有很好的耐磨性，实际应用较多。为了提高汽车内饰织物的抗紫外、耐光性能，有必要对汽车内饰织物进行抗紫外整理，以降低内饰织物的降解并延长产品的使用寿命。　　资料转载自：http://www.qcnscsy.com/jslist/list-8-1.html　　标准集团(香港)有限公司

近期，中科院合肥物质院固体所赵邦传研究员团队在高性能水系锌离子电池电极材料研究方面取得系列进展，通过磁场 -电化学缺陷工程协同作用获得了一种超长寿命的 VS2基水系锌离子电池，并探索了 VS2在柔性自愈合锌离子电池中的应用。相关结果发表在 Materials Horizons 和 Small上。 　　水系电池因其低成本和高安全性在大规模储能领域具有广阔的应用前景，是锂离子电池的有力补充。其中，水系锌离子电池因锌金属高的理论比容量 (820 mAh g-1)和低的氧化还原电位 (-0.76 V vs. SHE)而备受关注。然而，通常锌离子电池正极材料的电化学性能有限，负极锌枝晶生长现象严重，使得锌离子电池的能量密度偏低，循环寿命偏差。因此，设计制备高能量密度正极材料和抑制锌枝晶的生长是开发高性能锌离子电池的两个关键因素。在此基础上，进一步制备柔性电池可有效拓宽储能器件的应用领域和范围。 　　鉴于此，研究人员采用一步水热结合高充电截止电压下原位电化学缺陷工程制备了一种具有手风琴状的VS2材料。该VS2材料晶格发生了有益的畸变，具有丰富的空位。材料独特的结构解锁了Zn2+沿c轴方向的传输，实现Zn2+沿ab面和c轴方向的3D传输，并可有效减小锌离子与VS2之间的静电相互作用，材料的比容量和倍率性能较为优异。同时，研究人员通过引入磁场的方法调节了电池中锌离子的运动方式，抑制了锌枝晶的生长，实现7400圈的超长循环寿命。 　　此外，团队通过简单的水热方法在柔性碳泡沫(CF)基底上生长了VS2纳米片阵列，制备了柔性VS2电极材料(VS2@CF)，探索了VS2在柔性锌离子电池方面的应用。得益于CF的高导电性和3D多孔骨架结构，VS2@CF表现出优异的倍率性能(5 A g-1时172.8 mAh g-1)和循环稳定性(1 A g-1下1000次循环后130.2 mAh g-1)。更重要的是，由VS2@CF正极、CF支撑的Zn负极和凝胶电解质组装的准固态电池VS2@CF//Zn@CF同样表现出优异的倍率性能( 0.2 A g-1时261.5 mAh g-1，5 A g-1时149.8 mAh g-1)和循环稳定性(1 A g-1下100次循环后126.6 mAh g-1)。VS2@CF//Zn@CF全电池还表现出良好的柔韧性和自愈性能，在不同弯曲角度下都具有较高的比容量，被剪开能迅速自愈合，并且愈合后能正常充放电。 　　合肥物质院固体所博士研究生毛云杰为论文第一作者，高能物理研究所散裂中子源科学中心司建国博士后对论文的部分结果进行了理论解释。该研究工作得到国家重点研发计划、安徽省重点研发计划、合肥大科学中心高端用户和合肥物质院院长基金等项目的支持。图 1. Zn-VS2 AZIB的结构示意图及电化学性能： (a) 结构示意图； (b) 循环性能； (c) 富含空位 VS2与其它类似结构正极材料的 Ragone图； (d)由 Zn-VS2电池供电的 LED灯光学照片。图 2. ( a)不同弯曲角度下的 VS2@CF//Zn@CF光学照片。 VS2@CF//Zn@CF电池的( b)循环性能和( c)倍率性能；( d)不同弯曲角度下的 GCD曲线；( e)由 VS2@CF//Zn@CF准固态电池点亮的商用 LED灯条。

近日，安光所张为俊研究员团队在大气甲醛探测方面取得新进展，相关成果以“基于紧凑型球面镜光学多通池的便携式高灵敏激光吸收光谱甲醛传感器”为题发表于爱思唯尔(Elsevier)出版的国际TOP期刊Sensors and Actuators: B. Chemical(SCI一区，IF: 9.221)。甲醛是一种重要的大气污染物，主要来源于工业过程、化工制品与机动车等一次排放。在大气化学中，甲醛是人为和自然排放的挥发性有机化合物(VOCs)氧化降解反应过程中关键的中间体产物，对理解光化学污染形成机制具有重要作用。对于室内环境，甲醛超标是引发癌症，尤其是白血病的重要原因。大气甲醛实时监测对于大气污染化学和健康效应研究具有重要意义。 　　团队赵卫雄研究员、方波助理研究员等人在2019年采用长光程新型球面镜池结合中红外可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)，研制了用于实际大气甲醛测量的TDLAS装置，并参加了粤港澳大湾区等外场观测(Applied Optics, 58(32), 8743-8750, 2019)。 　　本研究在此基础上，针对TDLAS甲醛测量装置小型化、快速响应及高灵敏发展需求，研制出高光程体积比的紧凑型光学多通池(光程50.6 m，体积 ~ 350 mL)，气体置换响应时间小于1 s。结合快速背景扣除技术，能够在1 s积分时间获得650 pptv(αmin ~ 2.3×10-9 cm-1)的探测极限。该研究工作为团队进一步发展便携式手持/车载甲醛探测设备奠定了基础。 　　本工作得到国家自然科学基金(42022051，U21A2028)、中科院青年创新促进会(Y202089)、合肥研究院院长基金(YZJJ202101)资助。高光程体积比的紧凑型球面镜光学多通池甲醛探测装置结构图快速背景扣除与检测极限

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所四室研究员孟国文课题组与安徽光学精密机械研究所研究员毛庆和课题组合作，在具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的光纤探针研究方面取得新进展。基于静电吸附原理，研究团队发展了一种普适的组装方法，将多种具有等离激元特性的带电金属纳米结构组装到锥形光纤探针表面。该结构可用作SERS光纤探针，对污染物的远程、便携式在线检测具有重要意义。相关结果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 17247?17254上。　　光纤通信技术的发展，为污染物的高通量、远程实时SERS检测开辟了新途径，其核心思想是将高SERS活性纳米结构耦合到光纤探针表面，并集成到便携式光纤拉曼光谱仪上，通过采集并检测污染物的SERS信号，实现污染物便携快速检测。为了实现此目的，研究人员发展了涂拉法、光化学沉积或物理气相沉积等方法，将贵金属纳米结构沉积到光纤探针上。然而，这些研究方法制备的SERS光纤探针在功能上具有一定的局限性。例如，对于涂拉法，SERS活性纳米结构在光纤表面的附着力较弱，在液体样品中容易扩散，进而影响到检测信号的稳定性 对于物理气相沉积和激光诱导的光化学沉积法，由于受限于制备过程，难以精确调控纳米结构的形貌和尺寸，无法优化其局域电磁场增强及表面等离子体共振特性，不能保证SERS检测污染物的灵敏度。　　针对上述问题，孟国文课题组和毛庆和课题组合作，采用静电组装法(如下图)，将带有正/负电性的贵金属纳米结构组装到硅烷偶联剂修饰的锥形光纤表面，构筑了一种高效的SERS光纤探针。首先，在基于液相法构筑形貌可控的纳米结构的过程中，使用的表面活性剂可以使纳米结构呈现出可控的表面物理化学特性，如带有正/负电、亲/疏水性等。其次，光纤主要成分是氧化硅、表面有大量羟基，易于与硅烷偶联剂通过形成Si-O-Si键耦合 同时硅烷偶联剂末端具有一个官能团，使光纤整体富有特定的功能性。因此，对于带负电的纳米结构(如柠檬酸根保护的金纳米球)，选取带氨基的硅烷偶联剂修饰光纤 反之，对于带正电的纳米结构(如CTAB保护的金纳米棒)，采用带羧基的硅烷偶联剂修饰光纤，可实现贵金属纳米结构在光纤表面的有效组装。比如，可将多种不同形貌及光学特性的SERS活性纳米结构(金纳米球、金纳米棒、金@银核壳纳米棒和立方银)可控组装到光纤表面。这种SERS光纤探针具有稳定性高(相对信号偏差低于3%)、面向光纤种类多(适用于单模、多模、D型和微纳光纤等)及灵敏度高等优势，对农残甲基对硫磷的敏感度达到10纳摩尔。相关成果已申请国家发明专利并发表在ACS Appl. Mater. Interfaces杂志上。　　上述研究得到国家科技部“973”计划和国家自然科学基金等项目的资助。　　左：带电纳米结构组装到锥形光纤探针上的示意图。中：纳米立方银组装到光纤前后的光学照片及扫描电镜照片。右：SERS光纤探针在分析物溶液中及空气中的SERS信号。

热电能源转换技术可实现电能和热能的直接相互转化，具有安静、可靠、易维护和体积小等优点，在工业余废热的回收应用、全固态制冷等方面具有重要应用前景。将热电转换技术应用于实际的主要障碍是低转换效率，能量转换效率直接取决于材料的无量纲热电优值zT。优化热电性能的一般策略是改善电输运性能和破坏热输运路径。 　　熵工程是一种有效的方法，可以调节电输运性质和晶格热导率之间的微妙平衡，从而产生诸多不寻常的传输现象。当元素种类增加引起的△S大于焓增加量时，减小的吉布斯自由能使晶体结构稳定。能量的变化表现为，合金元素溶解度极限的扩展或熵驱动的结构稳定效应。稳定的结构可以保持原子的长程排列顺序，从而保持电输运框架。由于离子质量，尺寸和键态的不匹配使晶格严重畸变，材料中存在短程无序的问题。扭曲的晶格强烈散射热传导声子，极大地降低了晶格热导率，产生低的热输运特性。 　　近日，中国科学院理化技术研究所研究人员在SnTe热电材料中，使用Ge，Pb，Sb，Mn多重元素共合金化，在结构有序和无序之间得到平衡。多尺度层次结构使简单面心立方样品获得了低于无序界限的晶格热导率(0.3 W m-1 K-1)。中熵工程还促使能带汇聚，增加了能带有效质量，从而提高了功率因子。 　　该工作展现了中熵工程在SnTe基热电材料性能调控方面的应用，为后续优化材料热电性能提供了新思路。相关成果以Fast Fabrication of SnTe via Non-Equilibrium Method and Enhanced Thermoelectric Propertied by Medium-Entropy Engineering为题发表在《材料化学杂志C》(Journal of Materials Chemistry C)上。相关研究工作得到国家自然科学基金委员会、中国科学院的资助。热电性能随温度的变化

切向流技术（Tangential Flow Filtration, TFF），又称错流过滤（Cross-Flow Filtration，CFF）料液以一定的流速在膜表面循环，小于膜孔径的物质可以透过膜到透过端，而大于膜孔径的物质会被膜截留，从而实现不同物质的分级分离。相比于死端过滤，切向流过滤再循环料液流经膜表面，液体形成的“冲刷作用”冲洗整个膜表面，降低了膜孔堵塞及膜污染的风险，形成长时间稳定的膜过滤生产能力。 通过对切向流工艺中的操作参数及各种变量进行优化，可以有效提高过滤效率，同时降低物料成本，在达到产品质量要求的同时实现收率的最大化。一、膜的优化1、膜孔径选择通常用截留分子量（MWCO: molecular weight cutoff）表征孔径大小，但不同结构的分子，即使分子量相同，其分子粒径也有较大的差异。不同厂家使用的标定物质也会不同，因此实际使用时，截留率也会有一定的差异。希望目标物质透过膜孔，一般选择膜截留分子量为目标物质分子量的5-10倍或以上；希望目标物质充分截留，一般选择膜截留分子量为目标分子量的1/3-1/5。2、膜材质膜材质是切向流过滤工艺中的关键点，不同材质的过滤膜从化学性质、溶析出性质、机械强度、蛋白吸附等方面有较大差异。用户需要根据料液的性质、缓冲体系的要求等选择合适材质的过滤膜。3、膜面积膜面积决定了单次过滤工艺中所能处理的料液的量，所需膜面积的可以按照以下公式大致计算:膜面积=料液透过体积/（膜通量*工艺时间）例如对200L某料液进行10倍浓缩，要求超滤工艺在2小时内完成，假设使用的超滤膜对该料液的稳定通量为50LMH(升每平米每小时)，则需要的膜面积计算为：浓缩料液透过体积=200L-200L/10=180L膜面积=180L/(50LMH*2)=1.8m2二、TMP优化TMP（Transmembrane Pressure）跨膜压，物质跨膜所需的驱动力，是工艺放大的基本和必要参数。在工艺起始阶段，增加TMP，可线性增加滤液通量，但随着凝胶极化层的形成，其对过滤的阻力会抵消TMP的作用。所以，优化的TMP取值应为凝胶层完全形成前的拐点最高值。简易TMP优化方法1、确定一个合适的切向流速；2、切向流速稳定后设定一个较小的TMP值；3、在设定的TMP值下稳定运行5-10min 4、记录下此TMP下通量（LMH） 5、调整TMP值，每次增加1-2psi，重复步骤3、4；6、对不同TMP及运行的通量进行分析，即可找出比较合适的TMP。三、切向流速切向流过滤工艺中的切向流流速（进料速度）主要作用是减少凝胶层的形成，降低透过的阻力，提高通量。增加切向流速度将增加膜剪切力并通常会提高过滤速度，但是对于剪切力敏感的料液，过高的流速带来的高剪切力会对样品造成破坏。高切向流速的好处，一方面能在相同TMP下获得相对更高的通量，另一方面能够有效降低凝胶层的形成。但是高切向流速也存在诸多不足，为得到高流速需要配置更大的泵及管路，这样就会使系统的滞留体积增加，也增加了固件的成本。另外，膜的通量达到最佳值时，即时进一步提高切向流速度，通量也不会有明显增加。Challenge Dream切向流过滤系统Challenge Dream系列是基于切向流过滤技术开发的一套全自动、集成化的过滤系统，搭载成器智造自主开发的Challenge Navigator流程控制软件，满足用户对切向流工艺的研发、中试、生产的需求。智能化、自动化系统预设多种自动化处理模式，浓缩、洗滤、冲洗等工艺方法，一键调用新增TMP优化程序，challenge Dream可以根据您的需求，在对新过滤膜不了解的情况下可以自动运行计算出最佳的TMP可用于研发及生产，灵活多用Challenge Dream系列切向流系统产品线完善，能够稳定的支持从工艺研发至中试放大及小规模商业化生产的所有需求数据电子化，稳定可靠优秀易用的Challenge Navigator软件提供智能化的操作界面和符合21 CFR Part 11的数据管理系统，保证了工艺的稳定和可重复性，参照商业化生产设备的自动化操作方式以及程序架构，为生产工艺的缩小或放大提供了极大便

制备决定未来，石墨烯材料的可控制备是石墨烯行业的基础，更是石墨烯在下游应用中充分发挥其性能优势的关键。在批量制造石墨烯材料的过程中，精确控制石墨烯片层厚度、横向尺寸和化学结构等参数已成为石墨烯在热管理、新能源、纤维等领域应用的瓶颈。鳞片石墨剥离技术是发展最为成熟的石墨烯规模化制备技术，该方法已实现石墨烯片层厚度和化学结构的精确控制，但在横向尺寸调控方面仍然面临挑战，典型的石墨烯横向尺寸分布在几百纳米到几个微米以内。单一石墨烯片的的横向尺寸越大，所组装构建的宏观结构在导热、导电和力学等性能方面具有更大的提升潜力和空间。因此，亟待发展横向尺寸在几十微米、甚至几百微米的大尺寸石墨烯材料规模化高效可控制备技术，而实现这一目标必须从制备机理上进行创新和突破。近期，针对传统技术利用长时间、强氧化剂环境氧化剥离石墨存在的剪切破碎严重、横向尺寸难保持等关键科学问题，中科院上海微系统所丁古巧课题组在前期独创的“离域电化学解理” 方法（Chemical Engineering Journal 428 (2022): 131122. 10.1016/j.cej.2021.131122）和“预解理再剥离”技术（Carbon 191 (2022): 477. 10.1016/j.carbon.2022.02.001）基础上，提出了 “氧化新鲜石墨烯网络结构”新策略，该策略首先利用离域电化学法深度解理石墨获得多孔的石墨烯网络结构，然后对获得的石墨烯多孔网络结构进行氧化剥离，由于多孔网络结构为氧化剂的输运提供了高速通道，实现了氧化剂当量和氧化剥离时间的同步大幅减小（图1a），氧化剂当量从通常报道的2-5减少至1，氧化时间从通常的3-5 h下降到1 h，为大尺寸石墨烯材料的制备提供了新的思路。图1. (a) “氧化石墨烯网络结构”策略示意图；(b)大尺寸氧化石墨烯横向尺寸及分布；(c)大尺寸氧化石墨烯的晶格结构分析；(d, e)“氧化新鲜石墨烯网络”策略的优势。该方法在不引入后续筛选处理的情况下实现了大尺寸高晶格质量氧化石墨烯的高效制备。将石墨剥离过程中横向尺寸保持率提高到文献报道最好水平的1.5-2倍，将氧化石墨烯的平均尺寸极限从~120 μm提升到~180 μm（图1b）。需要特别指出的是，结构表征数据表明所制备的水相可分散大尺寸氧化石墨烯具有完全不同于传统氧化石墨烯的晶格结构，也不同于一般的石墨烯，是介于氧化石墨烯和高质量石墨烯之间的一种特殊结构石墨烯材料。氧化剂当量和氧化时间同时减少不仅抑制了石墨/石墨烯碎裂，还在很大程度上保留了石墨原料的sp2结构，在剥离形成的石墨烯片中形成了 “晶区网络包围非晶区岛”的特殊晶格结构（图1c）。更重要的是，机理研究还发现深度预解理石墨结构并保持其“新鲜性”对于石墨烯横向尺寸保持至关重要，传统方法在预解理和氧化剥离体系之间切换时引入的洗涤干燥等过程不可忽视。现有预解理方法很难将石墨解理成石墨烯网络结构，而且溶液体系切换不可避免的片层“回叠”效应在很大程度上破坏了新构建的氧化剂输运通道。相反，“离域电化学解理”体系很好地匹配了氧化剥离体系，从根本上避免了不同体系切换造成的不良影响，是“氧化新鲜石墨烯网络结构”策略成功的关键。进一步的物性结果（图2）表明，大尺寸高质量石墨烯具有良好水相分散性，可组装形成层状结构宏观膜。与绝缘的传统氧化石墨烯膜不同，在不经还原处理情况下大尺寸高质量石墨烯宏观膜表现出良好导电性，电导率达到305.3 Sm-1。同时，相对于小尺寸氧化石墨烯，大尺寸高质量石墨烯构建的宏观膜具有优异的力学性能，杨氏模量达到21.2 GPa，拉伸强度达到392.1 Mpa，分别是小尺寸石墨烯膜的~3倍和~5倍。更重要的是，大尺寸高质量石墨烯在构建石墨烯导热厚膜方面表现出明显优势，制备的100 μm石墨烯厚膜导热系数达到1576.1±26.7 W m-1 K-1，超过此前文献报道水平，充分体现了大尺寸石墨烯的导热优势。图2.大尺寸氧化石墨烯膜的显微结构（a）、导电性能（b）、力学性能（c-f）和导热性能（g-j）优势。上述工作大幅突破了氧化石墨烯的平均横向尺寸极限，同时拓展了氧化石墨烯的物性空间，形成了水相可分散大尺寸高质量氧化石墨烯的可规模化制备技术，从材料层面为石墨烯基器件热管理体系、力学增强结构、导电复合材料的性能突破和应用升级提供了新的解决方案。相关研究成果近期以“Oxidating Fresh Porous Graphene Networks toward Ultra‐Large Graphene Oxide with Electrical Conductivity”为题在线发表于Advanced Functional Materials (IF=19.924，10.1002/adfm.202202697)。论文第一作者为中科院上海微系统所张鹏磊博士，通讯作者为中科院上海微系统所丁古巧研究员、何朋副研究员。相关工作得到国家自然科学基金（51802337, 11774368 and 11704204）等资金支持。论文链接 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.202202697

分子半导体材料具有超长的室温自旋寿命，在实现室温高效自旋输运和调控方面具有极大潜力，其结构多样性、可设计性以及丰富的光电特性也为分子自旋电子学的发展提供了广阔空间。分子半导体材料化学结构与自旋输运性质之间的构效关系研究是开发高效自旋输运分子半导体材料以及构建高效自旋器件的重要基础，而电子顺磁共振（ESR）技术在分子材料自旋寿命探测中的应用为该研究方向的发展提供了有效的测量手段。近日，孙向南课题组利用电子顺磁共振技术，在同分结构异构体的分子构象与材料自旋寿命的构效关系研究方面取得新进展，相关成果以Structural isomeric effect on spin transport in molecular semiconductors为题在线发表于Advanced Materials上。DOI: 10.1002/adma.202402001.分子半导体通常由原子序数较低的轻元素组成，因此具有较弱的自旋轨道耦合强度和较长的自旋寿命，在室温自旋输运和应用方面具有极大的潜力。元素组成主导的自旋轨道耦合效应通常被认为是导致自旋在分子半导体中自旋弛豫的主要因素，进而影响材料自旋寿命和自旋扩散长度。同分异构是有机半导体材料的一种典型的现象，由于同分异构体的元素组成完全相同，因此通常认为同分异构体之间的自旋寿命和输运性能理应差异不大。ITIC和BDTIC是分子电子学研究中经典的商业化的互为结构异构体的小分子半导体材料，具有确定的化学结构和较高的纯度。基于对ITIC和BDTIC同分异构体的自旋输运性能的研究，孙向南课题组首次实验证明，尽管ITIC及其结构异构体BDTIC两种薄膜的电荷输运和分子堆积性质非常相似，但其自旋输运性能完全不同。通过进一步的电子顺磁共振实验和密度泛函理论计算，发现在BDTIC中形成的非共价构象锁可以增加自旋输运路径上的自旋轨道耦合作用，从而降低自旋寿命。因此，本研究表明，开发高效的自旋输运分子半导体材料必须考虑结构异构效应的影响，这也为解决未来薄膜中构象锁定量测量的巨大挑战提供了可靠的理论基础。另外，该方法也有拓展到更为广阔分子科学应用方向的巨大潜力，如分子相变、聚集态结构等研究领域。国家纳米科学中心博士生杨婷婷、特别研究助理秦阳、国家纳米科学中心与中国石油大学（北京）联合培养的硕士生吴梦为文章的共同第一作者，国家纳米科学中心郭立丹副研究员和孙向南研究员为通讯作者。该研究成果得到了国家自然科学基金项目和中国科学院战略性先导科技专项B类等项目的资助。 图.分子半导体材料中结构异构效应对自旋寿命和自旋扩散长度的影响

深海资源丰富，战略价值巨大，深海开发对先进海洋装备需求巨大，然而在深海极高压力、低溶解氧、强电解质、复杂微生物等强耦合作用下，金属结构长期服役时面临腐蚀缺陷带来的力学结构失稳等致命性风险。目前国内针对深海极端环境关键材料超长期服役过程表界面环境、结构演替等的原位监测技术薄弱、数据匮乏，难以对深海工程材料数年以上的力学-电化学-微生物等强耦合损伤开展快速评价及寿命预测。中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋新材料与应用技术重点实验室王立平研究员和毛飞雄研究员带领的研究小组在成功研发海洋工程材料原位立体监测装置的基础上，与中国科学院深海科学与工程研究所深海探测团队紧密合作，在深海工程材料原位腐蚀损伤监测方面取得了新进展。联合团队突破了传感器高精度、低能耗技术及深海耐高压设计，开发出国内首套6000米级原位腐蚀损伤监测实验舱，该实验舱可实现深海环境因子及材料损伤状态数据多维实时采集、高效融合处理，并可结合深度神经网络与电化学模型最优化拟合，快速分析材料损伤演变过程，为深海材料服役状态监测及损伤快速评价提供创新解决方案，为深海长驻型装备选材设计、安全服役、运维保障提供重要依据。实验舱于近日搭载于深海基站成功完成功能验证实海试验，未来将进一步开展长周期深海原位试验工作。 　　研究团队长期针对我国海洋新材料跨海域环境适应性考核数据匮乏、新材料服役性能与实验模拟数据严重不匹配等关键技术难题，率先建成了“国家海洋局海洋工程材料服役评估评价平台”，先后布局了东海、南海等跨海域海洋材料试验台站，累积了超过8年的环境考核数据。本次实海试验意味着团队在针对深海领域的海洋材料试验台站建设方面迈出了重要一步，对完善我国在东海、南海以及深海等苛刻海洋环境下材料强耦合损伤失效数据体系，借助物联监测和AI辅助大数据技术支撑深海材料与装备服役寿命的可靠评估等具有重要意义。实验舱搭载于深海基站深海原位腐蚀损伤监测实验舱成功海试海洋工程材料原位立体监测装置与跨海域服役大数据平台

近日，中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室智能腔道手术机器人研究组在单目内窥镜深度估计方面研究方面取得新进展。相关研究成果以A Geometry-Aware Deep Network for Depth Estimation in Monocular Endoscopy为题，发表在Engineering Applications of Artificial Intelligence（EAAI）上。　　该研究组提出了几何感知深度估计的框架，设计了梯度、法向和几何一致性损失函数，加强了几何一致性约束并提高了管腔结构的三维重建性能。此外，该团队提出了一套内窥镜合成RGB-D数据集。该数据集描述了在严重的反射和光照变化下的几何解剖结构，并提升了在合成的和真实数据领域的泛化学习能力。 　　科研人员运用这一方法在EndoSLAM数据集、Colondepth数据集和临床图像上进行详细的实验和分析。实验表明，相比于当前较多使用的SOTA方法，该方法生成了更一致的深度图和更加合理的解剖结构。该研究提出的合成数据集和源代码已开源（https://github.com/YYM-SIA/LINGMI-MR）。 　　该研究组致力于消化、腹腔、呼吸等人体腔道手术机器人的关键技术及系统研发，先后承担国家重点研发计划和国家自然科学基金重点项目等，在手术机器人的构型创成、感知、控制、手术导航以及智能化等方面取得了多项成果，并完成多台套的典型手术机器人系统，且部分成果已进入临床应用阶段。　　研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、辽宁省自然科学基金和沈阳医工结合协同创新项目的支持。几何感知深度估计网络框架

全国人大常委会副委员长陈昌智在十二届全国人大常委会第十六次会议上报告水污染防治法执法检查情况。他指出，我国水环境质量不容乐观，需要引起高度重视。并强调各级政府要认真贯彻实施环境保护法、水污染防治法等法律，科学制定“十三五”国家环境保护规划和重点流域水污染防治规划。　　水环境质量仍不容乐观 多方面制度亟需建立　　　　8月27日，全国人大常委会副委员长陈昌智在十二届全国人大常委会第十六次会议上报告水污染防治法执法检查情况。他指出，我国水环境质量不容乐观，2014年，全国地表水国控断面中劣Ⅴ类水质断面比例9.2%，基本丧失水体使用功能；24.6%的重点湖泊呈富营养状态，不少流经城镇的河流沟渠黑臭，近海海域污染状况不容乐观，需要引起高度重视。　　　　今年5月至6月，全国人大常委会组成执法检查组对水污染防治法实施情况进行了检查。　　　　2014年，我国化学需氧量、氨氮排放量分别为2294.6万吨和238.5万吨。农业源和生活源已上升为主要的水污染物排放源，合计约占化学需氧量排放量的85.7％、氨氮排放量的89.6％。工业结构性污染特征明显，造纸、农副食品加工、化学原料和化学制品制造业、纺织业等四个行业占到工业源排放量的一半以上。一些地方水生态受损严重，部分河流水资源过度开发，河流干枯、湖泊萎缩、湿地退化，生态流量难以保障，水生态系统遭到严重破坏。一些地方产业布局不合理，约80%的化工、石化企业布设在江河沿岸，带来较高环境风险隐患。2014年，环境保护部直接调查处理的重大及敏感突发环境事件中，超过60％涉及水污染。　　　　饮用水水源保护区制度落实不够到位。全国329个城市中，集中式饮用水水源地水质全部达标的城市为278个，达标比例为84.5%。86个地级以上城市141个水源一级保护区、52个水源二级保护区内未完成整治工作，且缺乏明确的考核制度和责任规定。　　　　防治水污染的目标责任和考核评价制度不健全，排污许可制度与标准、环评、总量控制制度的关系尚未理顺，流域、区域海域联防联治和跨行政区横向生态补偿制度不完善，地下水污染防治和水生态保护的规定薄弱。工业园区排水监管规定需进一步加强，农业农村面源污染防治责任主体和实施机制不明确。　　　　法律责任规定不够全面，违法处罚力度过小，经济手段和激励政策不足，信息公开和公众参与的规定不明确。水污染防治法与水法、海洋环境保护法等相关法律协调性不够，与新的环境保护法衔接性不强。同时，排污许可、饮用水安全保障、生态补偿等配套法规没有及时出台，影响了法律有效实施。　　　　为此，陈昌智强调，各级政府要认真贯彻实施环境保护法、水污染防治法等法律，科学制定“十三五”国家环境保护规划和重点流域水污染防治规划。(来源：人民日报)

中国，上海 （2010年6月13日）----服务全球，世界领先的赛默飞世尔科技有限公司与德国耐驰公司密切合作，携手进一步拓展中国地区的销售业务，并将于6月25日举办各种流变学和热分析领域的应用技术交流会。 交流会由两个公司的资深技术专家进行深入全面的讲解，不仅向您展示最新的热分析和流变技术，更重要的是帮助您从实验数据中获得最有价值的材料信息。内容丰富实用、图例精彩，相信一定会为您的工作提供有效的帮助。在此，我们热诚的邀请您的参与,相信您绝对不枉此行! 会议注册请点击www.thermo.com.cn/mcseminar。 德国耐驰仪器公司作为全球热分析技术的领导者，秉承专业、专注的精神长达半个世纪之久，一贯为客户提供品质一流、技术领先、工艺精湛的热分析仪器，在各行业赢得了广泛认可，公司也取得了长足的发展！ 流变学领域的领先者之一赛默飞世尔科技凭借其丰富的Thermo Scientific材料物性表征解决方案为各行各业的客户提供支持。材料物性表征解决方案对塑料、食品、化妆品、药品、涂料、化学品和石化产品，乃至各种液体或固体的粘度、弹性、可加工性和温度相关力学变化进行分析和测量。欲了解更多信息，请访问www.thermoscientific.com/mc。 Thermo Scientific是全球服务科学领域的领导者赛默飞世尔科技旗下品牌。 日程安排 6月25日（周五） 成都市一环路南三段66号 四川雅乐大酒店 附楼B座二楼凯旋厅 08:30 ~ 09:00 签到、领取资料 09:00 ~ 10:10 热分析技术进展 10:30 ~ 12:00 热分析技术在材料表征方面的应用 12:15 ~ 13:15 午餐. 13:30 ~ 15:30 流变技术及其在材料表征、加工方面的应用 15:30 ~ 17:00 自由讨论 详情咨询： 耐驰科学仪器商贸(上海)有限公司成都分公司 联系人：姜丽丽 电话：028－86528518 传真：028－86528718 Email： lili.jiang@nsi.netzsch.cn 赛默飞世尔科技（中国）有限公司 联系人：冯敏 电话：021-68654588-2257 传真：021-64451101 Email：info.mc.china@thermo.com 敬请在6月21日前网上注册页面提交您的回执，或与我们取得联系，以便我们进行安排。谢谢！ 关于赛默飞世尔科技 赛默飞世尔科技（纽约证券交易所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于为客户提供全面支持，让世界变得更健康、更清洁、更安全。公司拥有员工35000名，年收入超过100亿美元，所服务客户包括：医药和生物科技公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制等行业。公司借助Thermo Scientific和Fisher Scientific这两个主要品牌，为客户提供了独特的连续技术开发以及最便捷的采购方案，为公司的主要股东创造利润和其他价值。公司的产品和服务有助于加快科研步伐，帮助客户解决从复杂研发到常规测试再到现场应用中遇到的各类分析挑战。欲获取更多信息，请访问公司网站： www.thermoscientific.com (英文) 或 www.thermo.com.cn www.fishersci.com.cn (中文) 关于耐驰 德国耐驰仪器制造有限公司（NETZSCH-Gerä tebau GmbH）是德国耐驰集团旗下子公司，总部位于德国北巴伐利亚塞尔布，全球员工人数超过2200人，年营业额2.92亿欧元。耐驰分析与测试产品系列包括各种用于研发和质量控制的热分析仪器，品种齐全，涉及塑料、化学、无机材料和建筑材料以及环境分析等多个行业和领域。产品线中还包括用于确定固体、熔体和液体的热分析特性的仪器。欲了解更多信息，请访问耐驰公司网站：www.netzsch-thermal-analysis.com

近年来，中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室俞书宏课题组在低温水热碳化生物质制备功能性碳基材料方面的研究取得显著进展，其中有关生物质水热碳化制备高活性富碳纳米功能材料的一系列工作引起国际关注。最近，该课题组应邀撰写观点透视综述论文，并以封面文章形式发表在Dalton Trans上，英国皇家化学会网站也进行了报道。 多功能碳基材料由于其在催化剂载体、固碳、吸附剂、储气、电极、碳燃料电池和药物传递等领域潜在的重要应用，使其合成技术研究成为一个热门课题。目前，该领域研究的重点已经从化石燃料转变到以生物质作为原料合成碳基材料，同时也有望为合理利用过剩的生物质，为储存碳能源和避免直接焚烧对环境的严重污染等提供新的解决方案。 该课题组研究发现，由非晶态纤维素组成软质的植物组织主要产生球状碳纳米颗粒，它们的尺寸很小，孔隙主要是间隙孔隙；由固定结构的晶态纤维素组成的硬质植物组织，能够保留外部形状以及大范围内宏观和微观结构特征，在纳米尺度上产生了显著的结构变化，形成介孔网状结构。同时，利用碳水化合物能够控制合成出具有特殊形态和结构的碳基纳米材料、多孔碳材料及复合材料，诸如纳米球、纳米纤维、亚纳米线、亚纳米管、纳米电缆和核壳结构等，而且富含能显著改善其亲水性和化学活性的官能团。所制备的碳基材料和复合材料具有优异的固碳效率、催化性质和电学性质，在固碳，色谱分离、催化剂载体和电极材料、气相选择吸附剂、药物传递等领域具有潜在的应用前景。 目前，该课题组正着力研究水热碳化过程机理和进一步提高碳化效率，为高效制备一系列多功能化、高活性碳基纳米结构材料及实际应用打下基础。

p 　　利用单个分子构建电子器件有希望突破目前半导体器件微小化发展中的瓶颈，其中实现可控的单分子电子开关功能是验证分子能否作为核心组件应用到电子器件中的关键步骤。 br/ /p p 　　在国家自然科学基金(资助号: 21225311, 91333102, 21373014, 21190033, 91221202, 61321001)等的资助下，北京大学化学与分子工程学院郭雪峰课题组联合美国宾夕法尼亚大学Abraham Nitzan教授课题组、北京大学信息科学技术学院徐洪起教授课题组及其他合作者于2016年6月17日在Science上发表了单分子器件研究领域的最新进展“Covalently bonded single-molecule junctions with stable and reversible photoswitched conductivity”(《通过共价键构筑的具有稳定且可逆光开关导电性的单分子结》)，该文的核心内容是利用二芳烯分子为功能中心、石墨烯为电极首次成功地实现了真实稳定可控的单分子光电子开关效应研究的突破(图1)。论文链接： a href=" http://science.sciencemag.org/content/352/6292/1443" _src=" http://science.sciencemag.org/content/352/6292/1443" http://science.sciencemag.org/content/352/6292/1443 /a /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/noimg/e529f9bb-e43b-498c-a226-c1cd21c93e44.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图1 石墨烯–二芳烯单分子器件的示意图 /p p 　　研究者们发展起来的碳基单分子器件结构提供了更坚实的单分子器件研究平台，使得以前无法开展的工作成为可能，这将孕育着新的突破。 /p p 　　该项研究证明功能分子确实可以作为核心组件来构建电子回路，这是将功能分子应用到实用的电子器件迈出的重要一步，在未来高度集成的信息处理器、分子计算机和精准分子诊断技术等方面具有巨大的应用前景。Science同期的Perspective Article以“Designing a robust single-molecule switch: A single-molecule switch works at room temperature”为题对此工作发表了长篇评述(Science 2016,17, 1394)。 /p p br/ /p

近日，中科院合肥物质科学研究院健康所杨良保研究员课题组在表面增强拉曼光谱(SERS)检测方法学开发方面取得新进展。科研团队通过构建多层纳米颗粒膜形成层间天然小于3nm的间隙，利用纳米毛细泵作用自动捕获目标物分子到更小间隙中，实现高灵敏SERS检测。该成果发表在光学领域顶级期刊Advanced Optical Materials上。 　　SERS是一种分子光谱，具有快速、高灵敏和指纹识别的特性。本项研究工作是在课题组前期研究的单层纳米膜热点自动捕获目标物分子的SERS方法(J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 7769？7776)基础上，进一步发展了一种天然小于3纳米的多层层间小间隙主动捕获目标分子的SERS新方法。研究人员通过液-液界面组装方法构建了一个天然的具有1-3纳米层间小间隙和大量热点的三层银纳米颗粒膜结构，有效增加了热点的数量。由于这些较小的间隙产生的纳米泵效应，目标物溶液能够自发的通过纳米间隙向上移动，小间隙主动捕获目标物分子使得目标分子的信号急剧放大，实现灵敏检测(图1)。与传统的干态成膜的SERS方法相比，该方法可以更有效的使目标分子主动进入热点，检测限比干态成膜方法降低2-3个数量级(图2)。该方法提供了一个痕量动态检测平台，并成功应用于精子-卵细胞结合过程的物质变化跟踪(图3)。该成果为目标分子主动运输到最佳热点开辟了新的方法，有望实现对生物系统的物质转化、细胞行为或化学动力学过程研究等方向的超灵敏检测或监测。 　　该工作的第一作者为合肥研究院健康所2019级工程博士秦苗，通讯作者为杨良保研究员。该项研究受到中国科学院科研仪器装备开发项目、国家自然科学基金、安徽省自然科学研究项目等资助。图1 左图为三层膜蒸腾示意图，右图为层间小间隙主动捕获目标分子原理示意图图2 该方法和干态成膜方法检测示意以及检测效果对比图图3 该方法用于监测精子-卵细胞结合过程中的物质变化

近日，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室易建新副教授课题组提出一种化学电阻-电位型多变量传感器，实现了单一传感器对多种气体和火灾特征的三维探测和准确识别。相关成果以“A chemiresistive-potentiometric multivariate sensor for discriminative gas detection”为题发表在国际学术期刊《自然通讯》上（Nature Communications 14,2023, 3495）。低浓度气体的高灵敏探测和准确识别对于公共安全、环境保护、健康诊断和工业生产等诸多应用具有重要意义。相比于气相色谱和质谱等传统气相分析技术，气体传感器具有成本低、尺寸小、易集成和实时监测等优点，有利于大规模应用。但是，常规传感器仅输出单一信号，不能识别气体，因此探测准确性低，在实用中易受其它气体或环境湿度等干扰而引起误报或漏报。这一问题严重限制了气体传感器的应用。图1. 基于双敏感电极的化学电阻-电位型多变量气体传感器的原理和三维响应研究人员首先利用半导体氧化物电极在表面和界面上不同的响应机制，在同一电极上成功提取出化学电阻和电位两种不同原理的传感信号；进一步，采用钙钛矿型氧离子-电子混合导体氧化物取代贵金属铂电极，和常规的电子导电的敏感材料进行配对，获得了输出三个独立响应信号的双敏感电极传感器。得益于钙钛矿非常规的反向电位响应，传感器的气敏性能得到了显著提高，实现了2-乙基己醇、一氧化碳等多种危险和火灾特征气体的(亚)ppm级三维探测和准确识别，并展现出在火灾危险早期预警方面的应用潜力。图2. 多变量气体传感器在火灾早期预警中的应用这种兼具探测和识别功能的多变量气体传感器简单、高效、成本低，可适用于不同半导体材料电极和固体电解质基底，工作温度范围宽，并可进一步拓展获得更高维度的响应，为复杂环境中气体的高灵敏和准确探测提供了新思路。论文的第一作者为宋卫国研究员和易建新副教授共同指导的博士生张红，通讯作者为易建新副教授。研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。