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具有七重物理通道开关的热致变色铁弹体
东南大学国际分子铁电科学与应用研究院暨江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室团队发现了具有七个物理通道开关的热致变色铁弹体。相关工作以题为“The First Chiral Thermochromic Ferroelastic with Seven Physical Channel Switches”的学术论文在化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表。此外,该论文被选为VIP(Very Important Paper)。据悉,只有不到5%的已接收论文才能获得如此积极的评价。 在信息化时代,电子智能设备的信号处理和加密显得至关重要,具有多重物理通道双稳态开关特性的多功能材料成为后起之秀。众所周知,一把钥匙对应一个锁,假如我们将财产放进保险柜中,我们就又多了一层防护。类似地,每增加一个物理通道,就是增加一层保障。基于此,我们报道了首例具有七个物理通道的手性化合物,可以对信息进行七层加密处理,使信息安全更加可靠。 图1. (a) 消旋晶体结构中的无序的CTA阳离子和手性有序的S-CTA和R-CTA阳离子;(b) (R-CTA)2CuCl4和(c) (S-CTA)2CuCl4的晶体堆积图。 早在1999年,Wataru Fujita等人在《Science》上就已经报道了磁双稳态(Science1999, 286, 261–262)。在1,3,5-trithia-2,4,6-triazapentalenyl(TTTA)分子中观测到一个明显的磁双稳态回线发生在230 K到305 K温度范围内。它的高温相为顺磁相,低温相在二聚作用的影响下具有抗磁性。三年后,M. E. Itkis等人在《Science》上报道了在非那烯基中性自由基产物中发现了电、光、磁三个物理通道的双稳态特性(Science2002, 296, 1443–1445)。直到2014年,熊仁根教授团队在《Advanced Materials》上报道了高碘酸咪唑(IPI)化合物具有介电、压电、SHG和铁电和机电耦合等五个物理通道的双稳态(Adv. Mater.2014, 26, 4515–4520)。由此可见,每增加一个物理通道都面临着巨大的挑战,在分子铁电“似球-非球”原理和手性引入的指导下,我们利用手性配体进行合成,将手性开关引入其中,成功组装得到了(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4(CTA = 3-Chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium) (图1),这两个化合物在介电、电导、二阶非线性、压电、铁弹性,手性和热致变色这七个物理通道上具有开关特性。其中热致变色特征尤为耀眼,区别于传统的相变材料,这为双稳态开关提供了光谱加密的新灵感。 图2. (a) DSC曲线;(b) 介电,电导,压电和二阶非线性光学等多重双稳态示意图。 (Rac-CTA)2CuCl4,(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4的相变点分别在361, 417 和420 K附近(图2),随着温度变化,相变温度以下的低温相和相变温度以上的高温相的介电常数、电导率、压电系数、SHG信号强度均呈现出可切换的两种稳定的状态。 图3. (S-CTA)2CuCl4和(R-CTA)2CuCl4晶体在293 K下的铁弹畴结构。 此外,这对手性化合物还具有铁弹性,铁弹相变往往伴随着铁弹畴的演化。在正交偏振光下,不同取向的铁弹畴具有不同的双折射特性,从而呈现出明暗不同的结构区域。(S-CTA)2CuCl4和(R-CTA)2CuCl4的晶态薄膜在室温下呈现出清晰的三角形铁弹性结构。当温度高于相变点时,铁弹畴迅速消失,呈现出立方对称的消光特性。在随后的冷却中,规则的铁弹畴又很快显现,表现出明显的开关特性。 图4.变温固体紫外-可见吸收光谱。 除了铁弹性外,这一对手性晶体还展示出可转换的热致变色的性质。室温下,(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4晶体对光的吸收均低于540 nm,与它们呈现的黄色外观一致。随着温度的升高,电子吸收带的吸收边缘发生红移。当温度超过相变点达到423 K时,吸收边移动到580 nm,这也与晶体受热变成橙色一致。利用热致变色特征对光谱加密和信号检测进行特定的处理,这为开发新型加密技术带来新的思路。 该工作由博士生陆思祺(第一作者)等人的共同努力下完成,东南大学为第一通讯单位。该成果得到“东南大学十大科学与技术问题”启动培育基金的资助。
东南大学 2021-04-11
高凝胶稳定型聚合乳清蛋白增稠剂在乳制品中的应用及产业化
乳清蛋白来源于干酪生产过程中的副产品乳清,以其为原料,经水化、热改性等工艺制备聚合乳清蛋白,应用主要为脂肪替代物、酸奶增稠剂以及微胶囊壁材。 自主研发规模聚合反应器,设备操作简单、自动循环、省时省力。 聚合乳清蛋白作为乳源性增稠剂制备中国式希腊酸奶,提高酸奶质地、黏度,使结构更加致密。生产工艺操作简单,提高产率,增加蛋白质的含量,降低其他生产用增稠剂的用量,降低成本,减少传统工艺中酸性乳清排放造成的环境污染。 1500L聚合乳清蛋白反应装置 高凝胶聚合乳清蛋白清洁标签发酵乳生产 高凝胶稳定型聚合乳清蛋白清洁标签酸乳
东北农业大学 2021-05-10
大分子链模板法制备聚丙烯酸类复合高分子水凝胶的方法
本发明公开了一种大分子链模板法制备聚丙烯酸类复合高分子水凝胶的方法,以具有配位功能的大分子链为模板,在金属离子的配位作用下引导丙烯酸单体配位、聚合,制备出具有高机械强度和自修复性能的高分子水凝胶。以质量分数计,该自修复水凝胶原料组分组成包括大分子模板2.5~10份,单体5~25份,水30~60份,金属离子0.1~2.5份,引发剂0.1~2.5份。其特征是大分子模板的存在有效引导规整聚合物的制备,同时增加了水凝胶的机械强度和自修复能力。本发明所制备的复合水凝胶具有良好的力学性能及常温下优异的自修复性能
东南大学 2021-04-14
功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质及其制备方法和应用
本发明公开了一种功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质及其制备方法和应用。功能化氧化石墨烯是指氧化还原活性物质通过氢键分子间作用力、醚键、酯键或酰胺键化学键作用力、Π?Π堆积分子间作用力与氧化石墨烯连接而成。具有单层或多层结构的功能化氧化石墨烯排列在多羟基高分子聚合物基体内,形成三维多级层间结构的功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质。所述的多级层间结构
东南大学 2021-04-14
多重刺激响应纳米水凝胶的合成及其在水基钻井液中的应用
一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 谢冬蕊 石工院/石油工程 2020/2024 202031010183 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 谢刚 石工院 讲师 油气井工程 四、项目简介 1.目前国内外页岩气水平井大多数采用油基钻井液钻井,但油基钻井液存在不环保和成本高的问题,因此发展一种高性能水基钻井液来代替油基钻井液已成为一种必然趋势; 2.现阶段对页岩地层的封堵还存在问题,常规的封堵剂由于其尺寸问题,无法对纳米级别的孔隙和裂缝进行有效封堵,因此有必要合成一种纳米封堵剂;
西南石油大学 2023-07-18
先导中心8 寸平台上制造绝缘体上张应变锗(TSGOI)晶圆
已有样品/n实现了工艺过程中对Ge的诱导应变微调,使Ge的带隙改变为0.7eV。以此类Ge衬底制备的PMOS器件实现了506cm2V-1s-1的高空穴迁移率。
中国科学院大学 2021-01-12
锡纳米晶为模板合成具有带隙可调的锡锗合金纳米材料
通过精细调控Ge2+离子前驱体溶液与已制备的锡纳米颗粒反应,合成带隙可调的半导体锡锗合金纳米晶(0.51 eV至0.71 eV)。使用的锡纳米晶模板可以大大降低反应的成核、结晶和生长的反应能垒。与以前报道的反应温度(约300 ℃)相比,课题组的方法可以在较低的温度下(60-180 ℃)得到锡锗合金纳米晶。课题组深入阐明了从锡到锡锗合金纳米晶的相变机理,清晰揭示了从不均匀核壳结构到均匀合金结构的演变过程。
南方科技大学 2021-04-13
一种高择优取向细晶超高纯铝靶材的制备方法
本发明涉及金属材料加工技术领域,具体涉及一种高择优取向细晶超高纯铝靶材的制备方法。包括以下步骤:将超高纯铝板材于50℃~300℃下热轧,道次压下量控制在40%~50%;将热轧后的超高纯铝板材在100~300℃温度下保温0~1小时;然后进行冷轧,道次压下量控制在40%~50%,通过对板材进行道次间空冷、水冷以及冰水冷却控制板材轧制过程的温升,抑制板材的
东南大学 2021-04-14
抗癌药氨鲁米特的三个新共晶化合物
共晶技术是提高化合物水中溶解度的有效手段,通过控制分子间相互作用,在不改变化学结构的情况下,改变原料药的理化性质。本课题合成了3个氨鲁米特新共晶,新共晶的水中溶解度与原料相比,均有明显提高。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 研发背景:氨鲁米特(Aminoglutethimide,3-乙基-3-(4-氨基苯基)-2,6-哌啶二酮)是一种肾上腺皮质激素抑制药及抗肿瘤药。结构:   氨鲁米特的抗癌机理是P450芳香化酶的抑制剂,阻止雄激素转变为雌激素。进而抑制肿瘤细胞的生长。临床适应症是:用于绝经后或卵巢切除后的晚期乳腺癌,对雌激素受体或孕激素受体阳性患者疗效较好。用于皮质醇增多症(柯兴综合征),抑制肾上腺皮质功能。 需要解决的问题:氨鲁米特在水中极微溶解,溶解度约为2mg/ml。属于微溶物质。不仅影响了药物的生物利用度,而且严重影响该药物的新药开发和临床使用效果。 创新性: 本课题合成了3个氨鲁米特新共晶,新共晶的水中溶解度与原料相比,均有明显提高。新共晶结构见图1、图2、图3。 图1氨鲁米特-3,5-二硝基苯甲酸共晶 图2氨鲁米特-间甲基苯甲酸共晶 图3 一种氨鲁米特+2-硝基苯甲酸 技术先进性:共晶技术是提高化合物水中溶解度的有效手段,通过控制分子间相互作用,在不改变化学结构的情况下,改变原料药的理化性质。共晶体使活性药物成分(API)除了物理化学性质外,其流动性、化学稳定性、压缩性和吸湿性也发生变化。共晶体成为一种潜在的新药固体形式,有很好的开发和应用前景[1-3]。 推广应用价值:提高药物水中溶解度的方法很多,共晶技术是其中比较有效的一种手段,该合成技术不需要特殊条件和设备,成本低、容易实现。具有开发成新药的市场应用前景。 本课题合成的三个氨鲁米特新共晶的溶解度与国外文献报道氨鲁米特共晶溶解度对比情况,见表2。 表2 三个氨鲁米特新共晶与国外文献报道情况对比 化合物名称 水中溶解度 (mg/mL) 水中溶解度提高倍数(倍) 氨鲁米特原料药 2.025   氨鲁米特-3,5-二硝基苯甲酸共晶 (AG-DNBA)# 6.064 3 氨鲁米特-间甲基苯甲酸共晶 (AG-m-TA)# 3.660 1.8 氨鲁米特-2-硝基苯甲酸共晶 (AG-2-NTA)#   6.0 3 氨鲁米特-咖啡因共晶 (AMG-CAF)* 6.0 3 氨鲁米特-尼古丁共晶 (AMG-NIC)* 5.5 2.75 氨鲁米特-乙酰胺共晶 (AMG-NIC)* 4.8 1.9   注:#是本课题组合成的氨鲁米特共晶水中溶解度情况。 *是文献报道合成的氨鲁米特共晶水中溶解度情况[4]。
北京理工大学 2022-08-17
一种具有微纳米结构的超细晶多孔铁合金的制备方法
本成果获发明专利授权。在多年新型多孔铁合金材料研究的基础上,以自制的纳米铁合金粉末为原料,通过与美国圣地亚哥州立大学粉末技术实验室合作,成功的制备了具有微纳米多孔结构的块体铁合金材料,该合金不但具有高的孔隙率、大的比表面积、还表现出了优异的力学和减震性能,通过对对工艺的控制可以实现10%~50%孔隙率的超细晶多孔铁合金的制备,当孔隙率在50%左右时,压缩强度依然可以达到600 MPa以上,比目前市场上销售的高致密普通粉末冶金制品的强度高200 MPa左右。在轴承、齿轮、减震垫板、能量吸收装置等关键零部件上有很好的应用前景,潜在的应用价值和市场空间非常巨大。部分研究成果得到了世界著名粉末冶金专家Randall M. German教授的高度评价。
西南交通大学 2016-06-27
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