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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
一种高分辨率的新型立体显示器系统
本发明涉及一种高分辨率的新型立体显示器系统,由下至上包括背光源模块,灰度控制模块,像素控制模块,电控全息分像光栅模块和电控柱面透镜模块组成,所述电控全息分像光栅模块由第一分像光栅,第二分像光栅和时序控制电路组成,通过时序控制电路来控制通过显示面板后的出光方向,电控柱面透镜模块采用电控聚合物分散液晶可变焦透镜.系统工作模式可在二维显示于三维显示间快速切换;显示亮3D模式与2D模式具有相同的高亮度;显示器3D模式与2D模式具有相同的高分辨率;显示器具有高屏幕刷新率,3D模式下无画面闪烁.
上海理工大学 2021-05-04
飞米级超高分辨率光谱分析仪
华中科技大学 2021-04-10
高分辨超细径多模态支气管内窥镜及导航系统
从2003年的SARS到2020年初的新冠肺炎,我国和全球各国人民均面临呼吸道疫情或疾病的严重威胁。研究表明,采用RT-PCR核酸检测,样品中病毒含量对诊断准确率至关重要,若采集的病原学样本病毒含量过低(咽拭子或庆液),可能出现假阴性(漏诊)的情况。超细径支气管镜可进入肺部支气管,通过吸引通道采集诊断精准度更高的痰或肺泡灌洗液用千检测,特异性好,为核酸检测假阴性率高的问题提供解决方案。 另外,对重症肺炎患者治疗,如果仅仅采用药物治疗,常难以有效控制感染,尤其是痰液黏稠及咳痰无力的病人,痰液容易阻塞支气管腔,进而易导致肺不张,对机械通气造成很大影响,从而影响病入脱离呼吸机。超细径支气管镜可有效清除气管中的分泌物,对病变肺段进行肺泡灌洗,清除分泌物更彻底,有效缓解呼吸道阻塞症状,提高疗效。因此在急救、病房、手术室及ICU等各部门均可发挥最大作用。 肺癌是世界范围内发病人数和死亡人数最多的癌症,但CT筛查发现的肺外周结节如何活检确诊仍需依赖支气管镜的微创活检。虽然活检是诊断金标准,但因为这些结节位于肺外周,常规支气管镜检查时镜下不可见,又因结节小,盲取活检的成功率很低,因此需借助超细径支气管镜及辅助导航技术引导至目标外周结节,来提高诊断准确率,因此高分辨超细径支气管镜在肺癌诊断和治疗中同样发挥不可或缺的作用。
浙江大学 2023-05-10
一种极高分辨率光谱测量装置及方法
本发明公开了一种极高分辨率光谱测量装置及方法,光谱测量 装置包括 FP 干涉仪、SBS 滤波器、探测器、数据采集模块和控制模块; FP 干涉仪的第一输入端用于连接待测信号,FP 干涉仪的第二输入端连 接至控制模块的第一输出端;SBS 滤波器的第一输入端连接至 FP 干涉 仪的输出端,所述 SBS 滤波器的第二输入端连接至控制模块的第二输 出端,探测器的输入端连接至 SBS 滤波器的第一输出端,数据采集模 块的第一输入
华中科技大学 2021-04-14
高分辨率电子电路光刻胶制备关键技术
高分辨率电子电路光刻胶是制造高密度、高精度电子电路的核心材料之一, 该类光刻胶在达到分辨率要求的同时,还需具备高感度、高硬度、优异的耐焊性 和耐酸碱性等物理化学性能,以满足电子电路复杂的制造工艺要求。长期以来, 由于我国高性能基础光固化材料开发的滞后,导致国产电子电路光刻胶技术水平低下,相关产品占国内市场份额不足 30%,其中高分辨率电子电路光刻胶更是被国际公司所垄断。针对上述现状,团队通过高性能光固化材料的开发突破了高分辨率电子电路光刻胶制备关键技术和产品创新技术,并制备了以高分辨率阻焊油墨和光致抗蚀剂为主的一系列具备优异物理化学性能的高分辨率电子电路光刻胶产品。
江南大学 2021-04-13
欢迎报名 | 平行论坛“‘四新’2.0建设与创新人才培养”新农科2.0建设与创新人才培养论坛
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中国高等教育学会 2025-05-19
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中国高等教育学会 2025-05-13
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5月23-25日,建设教育强国·高等教育改革发展论坛在长春举行。高水平大学书记校长、顶尖专家学者、创新型企业家等,齐聚一堂,共同开展教育领域重点难点问题大讨论,促进最活跃、最前沿思想的“交流碰撞”,实现“同题共答”、经验共享。
中国高等教育学会 2025-06-05
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