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一种类石墨烯的新颖二维半导体Ca3Sn2S7
石墨烯是材料科学领域的一颗迅速崛起的明星,开启了二维材料的大门。作为纳米光电子器件广泛使用的理想电极材料,石墨烯除了具有优异的弹性和刚度外,还具有最高的载流子迁移率(104-105 cm2 V-1 s-1)。然而,石墨烯作为一种典型的半金属材料,它的零带隙极大地限制了其在半导体工业的应用。自石墨烯被发现以来,它的零带隙一直是世界范围内最具挑战性的难题之一。  多年来,人们一直致力于解决这一关键问题,最主要的打开石墨烯带隙方法可以概括为下面两种。第一种是通过掺杂、吸附、衬底相互作用、外加电场、应变、建立二维异质结等方法直接打开石墨烯的带隙。不幸的是,在打开石墨烯带隙的同时,保持其具有超高载流子迁移率的线性电子色散的多种尝试,至今仍未成功。第二种方法是开辟新的路径,寻找新的具有超高载流子迁移率(线性色散)的二维材料,如二硫化钼、硅烯、锗烯和磷烯等,它们构成了新的二维材料家族。遗憾的是,迄今还没有发现任何具有类似石墨烯线性电子色散和超高载流子迁移率的二维半导体。 北京大学物理学院史俊杰教授及其研究团队注意到:钙钛矿材料具有多样的组成和结构,如ABX3(具有三个不同原子位置的三维结构)、A'2[An-1BnX3n+1] (二维Ruddlesden-Popper型结构)、A'[An-1BnX3n+1] (二维Dion-Jacobson型结构)、A'2An-1BnX3n+3(二维111型结构)和AnBnX3n+2(二维110型结构)等,为材料设计提供了一个理想和庞大的平台。此外,钙钛矿结构中阳(阴)离子价态的劈裂和置换,阳(阴)离子的混合等,为组分工程提供了更多的可能性,从而极大地调节了所设计的钙钛矿材料的电子结构(带隙和电子色散)及物理、化学性质,为寻找具有新奇性质的材料开辟了一条新的道路。图注:左图为二维Ca3Sn2S7钙钛矿结构示意图,中图为它的三维线性色散能带图(带隙0.5 eV),右图为它的光吸收系数,并与光伏明星材料MAPbI3及Si的光吸收系数作对比。 最近,他们在硫化物钙钛矿的研究中,意外发现了一种新奇的稳定且环境友好的二维钙钛矿半导体Ca3Sn2S7材料,它具有类似石墨烯的线性Dirac锥电子色散,直接的本征准粒子带隙0.5 eV,超小载流子有效质量0.04m0,室温下载流子迁移率高达6.7×104 cm2V-1s-1,光吸收系数高达105 cm-1(超越钙钛矿光伏明星材料MAPbI3), 从一个全新的角度实现了打开石墨烯带隙的梦想。该研究将会为二维钙钛矿材料的设计和研发提供新的思路,并进一步促进半导体产业的发展。
北京大学 2021-04-11
采用离子辐照增强PtPb/Pt二维纳米片电化学催化活性的实验成果
采用核技术方法,利用高能离子束辐照,对PtPb/Pt二维纳米片进行了原子尺度结构调控和修饰,极大地提高了纳米片的催化活性。在线辐照和原位透射电子显微镜(TEM)结果表明:通过入射高能离子与纳米片中靶原子相互作用,精确地控制纳米片微观结构的变化,利用键长变化和电子轨道杂化等机制来修饰表面原子的电子结构,从而增加催化反应活性位点,增强催化性能。同时,通过调节入射离子的剂量大小,可以有效地控制缺陷产生的数量及演化,得到具有不同催化活性的PtPb/Pt二维纳米片材料。
北京大学 2021-04-11
晶体材料国家重点实验室在钛基二维晶体材料应用方面取得新成果
山东大学晶体材料国家重点实验室陶绪堂教授团队通过自主设计的“微爆炸法”获得了无氧化MXene-Ti3C2Tx量子点,首次提出可将此类二维结构钛基晶体材料用于肿瘤治疗,并与刘宏教授团队合作发现其具有较强的类芬顿反应特性,在抗肿瘤实验中效果显著,从而实现了更高效、更安全的纳米催化治疗方式。相关结果以“Nonoxidized MXene Quantum Dots Prepared by Microexplosion Method for Cancer Catalytic Therapy”为题,发表在材料类权威期刊Advanced Functional Materials(IF=15.621)上,陶绪堂教授和刘宏教授为通讯作者,晶体所博士研究生李雪松和刘锋为共同第一作者,山东大学为独立完成单位。 对于肿瘤治疗,传统的化学、物理疗法都存在严重的副作用,限制了其在实际临床治疗中的应用。最近,基于特殊的肿瘤微环境,利用肿瘤内部催化反应的纳米催化治疗成为前沿且备受关注。其中,研究最为广泛的铁基纳米催化剂可特异性响应肿瘤的弱酸性细胞微环境,释放Fe2+并引发芬顿反应,产生•OH自由基以触发细胞凋亡,从而抑制肿瘤。然而,在弱酸性肿瘤环境中,Fe2+催化的芬顿反应速率较低,导致•OH自由基形成缓慢。此外,众多抗肿瘤复合纳米制剂的潜在毒性值得关注。因此,寻找更高催化活性和更安全的纳米制剂是人们一直追求的目标。晶体材料国家重点实验室陶绪堂教授团队与刘宏教授团队合作发现所制备的钛基无氧化MXene-Ti3C2Tx量子点具有较强的类芬顿反应特性,其对正常细胞和组织器官均表现良好的生物相容性,并对宫颈癌和乳腺癌均有强烈的杀伤能力,体现出优异的抗肿瘤效果。这种以钛基类芬顿反应为基础的肿瘤治疗方式潜力巨大,为实现肿瘤的高效、精准治疗提供了一条新的探索途径。
山东大学 2021-04-11
一种基于激光测距传感器的便携式二维随动激光测量装置
本发明公开了一种基于激光测距传感器的便携式二维随动激光 测量装置,其包括水平移动组件、竖直移动组件和控制系统组件,水 平移动组件包括水平移动滑台和驱动其作水平运动的步进电机,水平 移动滑台上安装有水平光栅尺;竖直移动组件包括竖直升降滑台和激 光测距传感器,竖直升降滑台固定在水平移动滑台上,其由步进电机 驱动作竖直运动,其上安装有竖直光栅尺;激光测距传感器固定在竖 直升降滑台的运动端;控制系统组件用于控制水平移动滑台和竖直升 降滑台的运动,并处理激光测距传感器、水平光栅尺和竖直光栅尺反 馈的距离数据。
华中科技大学 2021-04-14
全视差三维显示装置
本发明公开了一种全视差三维显示装置。它包括投影机阵列、正交柱面光栅屏,正交柱面光栅屏包括第一柱面光栅、第二柱面光栅,依次放置的投影机阵列、正交柱面光栅屏,投影机阵列向正交柱面光栅屏投影图像,正交柱面光栅屏中的第一柱面光栅和第二柱面光栅的光栅方向分别平行于x轴和y轴。本发明的优点是可产生高图像分辨率、高视角分辨率的三维图像。极细腻的视角间隔,会给观察者带来完全连续无跳变的三维感知,减轻常规三维显示中视角不连续带来的疲惫感,并且能够实现包括横向视差、纵向视差在内的全视差三维显示。
浙江大学 2021-04-11
近代物理所MAX相材料辐照效应研究取得进展
近日,中国科学院近代物理研究所在MAX相材料中氦离子(He)与重离子共同辐照损伤效应研究中获进展,揭示了材料中氦行为与辐照损伤的关系。
近代物理研究所 2022-11-07
三相流态化烟气脱硫脱硝除尘技术
有效解决了对化石燃料(煤、石油和天然气等)和固体废弃物燃烧产生的烟气中含有粉尘颗粒、SOx、NOx等对环境有害成分的净化难题。
东南大学 2021-04-10
利用晶相共生现象可控合成异质结光催化材料
基于半导体异质结概念,首次通过工艺简单,成本低廉熔融盐法合成一系列钽酸钙基半导体异质结复合材料,发现了两元及多元半导体复合物组分及其含量可通过改变前驱物比例简单调控,证明该异质结复合物相,组分变化与光催化制氢性能有着密切关系,阐明不同钽酸钙晶相界面异质结形成促进光生电荷有效分离机制,极大地提高光催化制氢性能。
上海理工大学 2021-04-10
浸没相转化法制备PVDF中空纤维超/微膜技术
1) 海绵状的完整非对称结构使膜丝具有卓越的机械性能,延长了膜组件的使用寿命;2) 互穿的网络化支撑层孔隙充分降低了流体的透过阻力,膜通量提高了30~50%,膜丝的拉伸强度从2.5 MPa提高到4.5MPa。同时膜丝表面孔径分布均一,保证了膜的过滤精度;3) 制备过程中引入嵌段共聚物使膜具有极好的亲水性及优异的抗污染性能;4) 聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料具有优异的化学稳定性,可耐受5000ppm的游离氯浓度,适用的pH范围广,不易受到酸碱等化学品的腐蚀。
南京工业大学 2021-04-13
一种细化稀土镁合金中富稀土相的方法
本发明属于金属材料的制备及铸造成形技术领域,涉及到一种 细化稀土镁合金中富稀土相的方法。稀土镁合金中的“稀土”是指镁 合金中含有以下稀土元素中的一种、二种或多种:RE(RE 为 Ce 及 La 混合稀土,其中 Ce 的质量百分比为 50%~70%,余量为 La)0.5%~ 4%;Y-0.5~2%;Nd2~3%;Gd-1~5%,等。将高于液相线温度 0~ 40℃的镁合金液浇入到预热至预设温度的盛浆容器内,降下变幅杆至 金属液面以下 1~25mm,同时启动超声振动。超声振动时间为 1~ 8min,振动结束后,金属熔体温度控制在液相线温度以下 5~50℃。 振动后的金属熔体成形得到的镁合金零件,晶粒尺寸和富稀土相尺寸 要比未超声振动的组织细化很多,本发明可用于稀土镁合金的制浆工 艺、后续流变铸造以及稀土镁合金零件的成形。
华中科技大学 2021-04-13
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