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锡
烯
超导研究
超导体临界磁场是指在外加磁场下超导态转变成正常态所需的磁场强度。它是超导的基本性质之一,也是决定超导体应用的一项重要指标。第一个被发现的超导体——水银,它的临界磁场仅有几十毫特斯拉。近年来人们发现,某些厚度仅有几个原子层的薄膜可以在几十特斯拉的磁场下保持超导,这大大超出了人们的预料。为了解释这个现象,人们提出了伊辛配对机制,认为这是由于这一类特殊材料的晶格不具备中心反演对称性,参与超导配对的电子具有了锁定的自旋取向所致。在此框架下,人们通过在非中心对称的材料中寻找,又发现了多个具有巨大临界磁场的超导体。然而,也有人认为这完全是材料维度效应所导致的,挑战了伊辛配对机制。同时,伊辛超导理论的一个重要预言——临界磁场的低温发散行为也一直未被实验验证。最近,清华大学物理系张定副教授和薛其坤教授领导的中德合作团队,打破了此前理论的限制,首次在具有高对称性的材料——锡烯薄膜中观测到了数倍于理论预期的临界磁场,并清晰地观测到了温度逼近绝对零度时临界磁场的发散行为,给出了伊辛超导非常强的证据。北京时间3月13日,相关研究成果以《锡烯薄膜中的第二类伊辛配对机制》(“Type-II Ising pairing in few-layer stanene”)为题在线发表于《科学》(Science)上。图1. 实验测得的锡烯超导中奇异的上临界磁场行为。颜色代表样品的电阻(紫色区间为正常态,深蓝色区间为超导)。圆圈标出了不同温度下的上临界磁场。实线和虚线代表了不同的理论模型,其中红色为本工作中提出的第二类伊辛配对机制。左下和右上的示意图分别画出了锡烯的原子结构和能带。薛其坤教授研究团队长期从事原子级可控的高质量薄膜的制备和物性探索,在二维超导领域发现了单层铅膜超导、单层铁硒/钛酸锶界面高温超导和双原子层镓膜超导的格里菲斯奇异性等。2018年,团队核心成员张定副教授等人首次发现灰锡薄膜—锡烯—具有超导电性( 《自然-物理》Nature Physics, 14,344(2018)),随后发现其面内上临界磁场超过了常规超导体的上限—泡利极限。为了进一步深刻理解锡烯的二维超导特性,研究团队与德国马普固态研究所的约瑟夫-福森(Joseph Falson)博士和尤根-斯密特(Jurgen Smet)教授合作,利用极低温强磁场下原位旋转测量技术,系统测量了不同厚度锡烯样品在近乎整个超导温度区间上临界磁场的变化行为,发现上临界磁场不仅超出泡利极限,而且在温度逼近绝对零度时仍无饱和迹象,这是典型的伊辛超导行为。由于锡烯具有中心反演对称性,这些行为不能用现有的伊辛超导理论解释。为了理解这一令人困惑的现象,清华大学物理系徐勇副教授和北京师范大学刘海文研究员等开展了深入的理论研究。论文链接:https://science.sciencemag.org/content/early/2020/03/11/science.aax3873
清华大学
2021-04-10
单壁碳纳米管和
石墨
烯
的制备及其在能源、光电器件和复合材料等方面的应用
项目成果/简介:1991 年发现的碳纳米管(CNT)以及 2004 年发现的石墨烯(graphene),分别是一维和二维纳米材料的典型代表,被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法,实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备(图 1),纯度达 70%以上,并达到了产业化规模(达 200 公斤/年以上)。采用机械共混及"原位"聚合 等方法,使SWNTs 有效地分散于高分子基质中,获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料,电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯(SPFGraphene)的方法,实现了石墨烯的百克级制备(图 2)。通过透射电子显微镜(图 3)及原子力显微镜(图 4)确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜(图 5);制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制,包括应用于国家 863 重大汽车电池项目(中科院物理所)和军工卫星电池项目(中国电子科技集团公司第十八研究所)等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器(图 6)以及高性能复合材料等多种产品,具有广阔的应用前景。应用范围:南开大学在碳纳米材料的制备及应用研究方面取得了一批开创性成果,该项目技术的推广,将促进我国新材料、微电子、储能、资源保护等领域的技术进步和发展,为我国在这一新型纳米材料领域占据有利地位,提高国际竞争力,做出重要贡献。
南开大学
2021-04-11
单壁碳纳米管和
石墨
烯
的制备及其在能源、光电器件和复合材料等方面的应用
1991 年发现的碳纳米管(CNT)以及 2004 年发现的石墨烯(graphene),分别是一维和二维纳米材料的典型代表,被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法,实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备(图 1),纯度达 70%以上,并达到了产业化规模(达 200 公斤/年以上)。采用机械共混及"原位"聚合 等方法,使SWNTs 有效地分散于高分子基质中,获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料,电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯(SPFGraphene)的方法,实现了石墨烯的百克级制备(图 2)。通过透射电子显微镜(图 3)及原子力显微镜(图 4)确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜(图 5);制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制,包括应用于国家 863 重大汽车电池项目(中科院物理所)和军工卫星电池项目(中国电子科技集团公司第十八研究所)等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器(图 6)以及高性能复合材料等多种产品,具有广阔的应用前景。
南开大学
2021-02-01
单壁碳纳米管和
石墨
烯
的制备及其在能源、光电器件和 复合材料等方面的应用
1991 年发现的碳纳米管(CNT)以及 2004 年发现的石墨烯 (graphene),分别是一维和二维纳米材料的典型代表,被认为是 21 世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法,实现 了高质量单壁碳纳米管的宏量制备(图 1),纯度达 70%以上,并达 到了产业化规模(达 200 公斤/年以上)。采用机械共混及"原位"聚合 等方法,使 SWNTs 有效地分散于高分子基质中,获得了以环氧树脂、 ABS 及聚氨酯等为基质材料,电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为 0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯 (SPFGraphene)的方法,实现了石墨烯的百克级制备(图 2)。通过 透射电子显微镜(图 3)及原子力显微镜(图 4)确定了石墨烯的二 维平面结构。
南开大学
2021-04-13
一种利用铁锰双相掺杂
石墨
烯
激活单过硫酸盐去除水中内分泌干扰物的方法
一种利用铁锰双相掺杂石墨烯激活单过硫酸盐去除水中内分泌干扰物的方法,它涉及一种去除水中内分泌干扰物的方法。本发明的目的是要解决现有方法去除水中内分泌干扰物的去除效率低,成本高的问题。方法:一、将单过硫酸盐与预处理的水混合;二、调节反应pH值;三、制备铁锰双相掺杂石墨烯;四、投加铁锰双相掺杂石墨烯;五、采用外磁场分离铁锰双相掺杂石墨烯,即完成一种利用铁锰双相掺杂石墨烯激活单过硫酸盐去除水中内分泌干扰物的方法。使用本发明的方法去除水中内分泌干扰物的去除率可达85%~96%。本发明可以去除水中残余内分泌干扰物。
四川大学
2016-09-13
单壁碳纳米管和
石墨
烯
的制备及其在能源、光电器件和复合材料等方面的应用
1991年发现的碳纳米管(CNT)以及2004年发现的石墨烯(graphene),分别是一维和二维纳米材料的典型代表,被认为是21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备SWNTs的方法,实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备(图1),纯度达70%以上,并达到了产业化规模(达200公斤/年以上)。 采用机械共混及"原位"聚合等方法,使SWNTs有效地分散于高分子基质中,获得了以环氧树脂、ABS及聚氨酯等为基质材料,电导率达0.2 S/cm、导
南开大学
2021-04-14
氧化
石墨
烯
/酞菁纳米棒复合杂化材料用于可见光催化剂还原六价铬
六价铬对人体具有慢性毒害,可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体,主要积聚在人体内的肝、肾和内分泌腺中。六价铬有强氧化作用,所以慢性中毒往往以局部损害开始,逐渐发展到不可救药。通过光催化可实现六价铬还原为无毒害的三价铬。现有光催化剂多数只能利用紫外光区域,催化性能较低。酞菁在可见光区域具有良好吸收效果,通过利用八甲基取代的酞菁铜纳米棒与氧化石墨烯制备复合材料,可以有效提高光催化剂的光谱吸收范围,实现太阳能的充分利用,同时加快电荷传输,实现在水溶液中高效还原六价铬,在日常太阳光照下两小时内降解97%的水中的六价铬。
南方科技大学
2021-04-13
微波辅助固相合成技术生产低
聚糖
在微波能场内,反应物料在传送带上受连续微波辐射,喷射垂直气流透过传 送带网面作气流增效,使反应物料进行固相合成反应的方法。本装置包括带有多个微波源的一个反应腔体,内置作水平机械运动承载反应物料的传送带,气流经传送带网面进入反应腔,对反应物料进行垂直气流增效和连续微波辐射固相合成反应,由排气孔回收气体。本装置能够使微波均匀地辐射到反应物,防止副产物强酸及局部积热造成的焦化反应,使常规微波条件下难以实现的反应得以完成,降低能量成本,并加快反应速度、提高产物纯度与微波合成效率。
江南大学
2021-04-11
β-葡
聚糖
酶发酵生产及应用技术
一、成果简介 β-葡聚糖是一种结构性非淀粉多糖,是自然合成的多聚糖含量最多的糖类,是由右旋葡萄糖(D型)以混合 的β- (1,3),β-(1,4)糖苷键随机排列线性连接而成的葡萄糖聚合物,是半纤维素的主要组分之一。β-葡聚糖酶属于水解酶,主要作用于β-葡聚糖的β-1,3和β-1,4糖苷键,使β-葡聚糖分解成还原糖和寡糖。近年来,随着人们对β- 葡聚糖酶的深入研究,β-葡聚糖
中国农业大学
2021-04-14
β-甘露
聚糖
酶及甘露寡糖生产技术
一、成果简介 甘露聚糖为半纤维素的主要成分之一,是一种含量丰富的可利用自然资源,β-1,4-D甘露聚糖酶(EC. 3.2.1.78) 是一类作用于β-1,4-D甘露糖苷键的内切水解酶,属于半纤维素酶类,是甘露聚糖降解过程中最关键的酶。甘露 聚糖酶的工业化生产利用在我国刚刚起步,降低甘露聚糖酶的生产成本和提高其应用适应性是急待解决的问题。甘露聚糖酶,特别是耐热甘露聚糖酶的应用
中国农业大学
2021-04-14
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