含有极少原子的金（Au）团簇具有非典型的化学和电子性质，在光学和催化领域具有巨大的应用潜力。然而，在原子尺度上对小团簇基态性质的表征仍然缺乏。我们利用扫描隧道显微成像技术首次实现了在实空间中直接观测单个Au20团簇的基态原子结构。该工作的意义在于提供了从原子水平上研究团簇的新途径，对理解其催化和光学等性质有重要作用。

该成果通过分子设计构建了一系列芳腈基聚合物，发明了荧光性、磁性、导电/介电性的芳腈基聚合物与先进功能材料，获得了中国发明专利25项。突破了合成控制、产品纯化、环保处理与规模装备等关键技术，形成了1000吨级聚芳醚腈产业化合成成果及其系列先进复合材料、薄膜、纤维应用技术；获得了500吨级的邻苯二甲腈树脂合成装备及耐高温先进复合材料应用技术。取得的大部分发明成果近三年共产生经济效益超过10亿元，取代了部分相关产品的进口。 左图：芳腈基聚合物，复合材料及加工型材的实物照片 右图：芳腈基聚合物材料的工业化生产装置图

该成果通过分子设计构建了一系列芳腈基聚合物，发明了荧光性、磁性、导电/介电性的芳腈基聚合物与先进功能材料

已有样品/n使用有机电荷转移分子F4TCNQ与MoS2结合形成范德华界面，通过F4TCNQ与MoS2之间的电荷转移来降低沟道内无栅压情况下的载流子浓度。MoS2晶体管的开启电压（Von）从负数十伏被调制至0伏附近，F4TCNQ并未导致MoS2晶体管包含迁移率在内的任何电学性能的下降，其亚阈值摆幅（SS）反而明显提升。团队成员通过第一性原理计算以及扫描开尔文探针显微镜表征证实了范德华界面处电荷转移的存在性，并研究了F4TCNQ对Mo

该成果通过分子设计构建了一系列芳腈基聚合物，发明了荧光性、磁性、导电/介电性的芳腈基聚合物与先进功能材料，获得了中国发明专利25项。突破了合成控制、产品纯化、环保处理与规模装备等关键技术，形成了1000吨级聚芳醚腈产业化合成成果及其系列先进复合材料、薄膜、纤维应用技术；获得了500吨级的邻苯二甲腈树脂合成装备及耐高温先进复合材料应用技术。取得的大部分发明成果近三年共产生经济效益超过10亿元，取代了部分相关产品的进口。

本发明公开了一种富锂锰基正极材料及其制备方法。该方法采用共沉淀法制备前驱体[Ni(x-y/2)/x+(2-y)/3CoyMn((2-x)/3-y/2)/(x+(2-x)/3)](OH)2，然后采用高温固相法得到富锂锰基正极材料 Li[Li(1-2x)/3Nix-y/2CoyMn(2-x)/3-y/2]O2（0＜x＜0.5,0≤y≤0.15）。这些材料在 2.0-4.6V充放电比容量达到 200mAh/g 以上。本发明的制备方法工艺简单，成本低，适用于工业化大生产，所得到的富锂锰基正极材料在-20°C 下的放电容量可达到常温放电容量的 70%以上，可以广泛应用于电动汽车、通讯领域等。目前已经研究的体系有 Li[Li（1-x）/3Ni2x/3Mn （ 2-x ） /3]O2 ， Li[Li （ 1-x ） /3NixMn （ 2-2x ） /3]O2 ， Li[Li1/3-2x/3NixMn2/3-x/3]O2 ，Li1+x(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2+x/2 等。 

制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料，其由大量独立且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具有良好的机械性能，在常温可见光下作用下具有电子发射能力，在瓦特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动，此现象为国内外所首次观察及报道，为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化，能源转换与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。

 在可再生能源日益短缺及温室效应日趋恶劣的严峻形势下，Seebeck效应作为一种新的能源转化方式，可以有效地将日常生活及工业生产废热和不能被太阳能电池有效吸收的红外波段转化为亟需的电能，故而引起了科研工作者们的广泛关注。衡量热电材料能量转化效率的最重要的指标是其品质因子ZT(=S2σT/κ)，如何提高材料的品质因子是热电科研工作者们普遍关注的问题。     由于本征的纳米析出相以及价键非简谐性(bond anharmonicity)的存在, BiAgSeS具有非常低的本征热导率κ；然而，因其过低的载流子迁移率极大地限制了其功率因子S2σ。何佳清教授课题组巧妙地将在二维薄膜中广泛运用的调制掺杂(modulation doping)技术推广到三维块体BiAgSeS材料中，使用具有不同载流子浓度的异质晶粒构建三维复合结构，从而极大地提升了该材料中的载流子迁移率，使得功率因子S2σ相对于均匀掺杂的对照样品提升了约87%，进而显著地提升了BiAgSeS材料的热电转化效率。文章结合了透射电子显微术和理论计算对在n型BiAgSeS三维块体复合材料中运用调制掺杂改进载流子迁移率的物理机制做了深入的探讨；该工作对调制掺杂技术在三维块体热电材料中的广泛运用颇具启发意义。

对于各种颗粒、纤维增强复合材料，目前主要采用大规模的宏观力学实验寻找力学性能变化规律，进而为提高材料力学性能提供支持，实验繁杂，周期长，投入大。采用显微镜原位力学性能测试方法，对复合材料在各种外力作用下的破坏过程进行细观观测，有助于对填料、纤维的增强效果及其对复合材料力学性能的影响进行研究，进而探寻影响材料力学性能的主要因素，可大大节约开发成本，提高开发效率。但目前国内所具有的细观力学性能观测条件主要利用带有原位加载台的扫描电镜技术，该实验系统成本昂贵，国内仅有少数几家科研院所拥有此设备，主要适于科

制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料，其由大量独立且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具有良好的机械性能，在常温可见光下作用下具有电子发射能力，在瓦特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动，此现象为国内外所首次观察及报道，为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化，能源转换与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。 项目特色： 1.制备了基于二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成三维石墨烯体相材料，该材料不仅保留了二维石墨烯材料的本征性质， 而且具备优良的机械及光电性能。 2. 在国内外首次观察到厘米级尺寸的裸眼可见的宏观石墨烯样品，只依靠瓦特级别的光作为单一驱动源，即可实现较大距离(数十厘米)的有效的运动，并提出了光致电子发射驱动的机理解释上述三维石墨烯体相材料独特的光驱动， 3. 上述材料的制备与性能研究揭示通过有效合理的结构构筑手段，能够得到以二维石墨烯作为构成单元，并有效保留其独特二维性质和兼具三维宏观形态的石墨烯体相材料，此项研究为其它二维材料的开展类似工作并拓展其应用提供了范例和思路。 已取得的成果： 项目的标志性研究结果于 2015 年 6 月在线发表于 NaturePhotonics，并于 2015 年 7 月正式发表（Nature Photonics, 2015, 9, 471-476）。杂志同期以“Two-dimensional materials: Lift off for graphene”发表了专题评论。英国著名科普杂志 New Scientist 以“Spacecraft builtfrom graphene could run on nothing but sunlight”为题报道了此研究，指出该成果“再为石墨烯这种优良材料增添了一种惊人的性能”。国内主要媒体包括人民日报、光明日报、新华网以及多家门户网站等均对此研究进行了报道，中央电视台《新闻联播》栏目于 2015 年 6 月21 日也对此进行了报道。 市场应用前景： 空间飞行器是人类探索宇宙的重要工具，而动力源问题一直羁绊着人类无法走得更远。目前几乎所有的航空、航天飞行均采用化学驱动，即通过喷射燃烧的化学物质来获得驱动力，光直接驱动飞行是科学界和航空界多年的梦想。