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综述:纳米颗粒间FRET在生物传感中的应用:光物理特性与尺寸的权衡
纳米颗粒间FRET的光物理与尺寸博弈2 NP FRET in a NutshellFörster共振能量转移(FRET)的核心参数包括供体-受体距离(RDA)、FRET效率(EFRET)和Förster距离(R0)。对于纳米颗粒系统,供体/受体数量比(m/n)和光谱重叠积分(J)尤为关键。公式EFRET = nR06/(nR06+RDA620 nm)等超越,而表面修饰和生物分子层进一步增加RDA。2.1 Photophysics量子点展现出105-107 M-1cm-1的摩尔消光系数和50-80%量子产率,而UCNPs虽具有近红外(NIR)激发优势,但其稀土离子吸收截面(~3 M-1cm-1)
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-08-16
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热烧蚀与双轴拉伸耦合作用下碳/碳复合材料的原位测试及界面失效机理研究
在航空航天领域,碳/碳(C/C)复合材料凭借卓越的高温力学性能成为关键热防护材料。传统测试方法难以模拟实际工况中热-力耦合的复杂环境,这项研究创新性地构建了同步施加热烧蚀和双轴拉伸载荷的测试平台。当氧乙炔火焰将试样加热至1500°C时,双轴拉伸测试显示材料强度维持在59.3 MPa。通过原位观测装置捕捉到材料的线性烧蚀速率达0.0274 mm·s−1,体积烧蚀速率为0.0288 g·s−1。扫描电镜(SEM)图像中清晰可见表面沟槽、氧化物沉积等特征,更观察到基体消失、纤维尖端裸露和鞘状结构等独特形貌。深入机理分析表明,热化学烧蚀(thermal-chemical ablation)与双轴应力的
来源:Advanced Engineering Materials
时间:2025-08-16
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Al2O3与Ta2O5共掺杂调控Ti4O7陶瓷机电性能的机制研究
在功能性陶瓷材料领域,Magnéli相Ti4O7因其独特的类金属导电特性备受关注。科研团队采用固相法结合热压烧结技术,成功制备出Al2O3和Ta2O5掺杂的Ti4O7多晶陶瓷。有趣的是,虽然机械性能未见显著提升,但通过Van der Pauw、二探针和四探针三种经典电学测试方法,证实Al-Ta协同掺杂可使导电率分别飙升46.20%、1.98%和17.98%。深度表征不仅揭示了多晶Ti4O7的电荷传输机制,更意外捕捉到Ti4O7与Ta2O5反应生成新型三元氧化物TiTaO4的化学过程。这些发现为设计新一代电池电极材料和环境治理用功能陶瓷提供了重要理论依据。
来源:Advanced Engineering Materials
时间:2025-08-16
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Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-0.2Ti合金高温高周疲劳断裂机制研究及其在柴油发动机缸头材料中的应用
针对高功率密度柴油发动机缸头材料在高温工况下易发生疲劳失效的难题,这项研究采用真空感应悬浮熔炼法(VIM)制备出轻量化铁基合金(Fe–25Mn–9Al–8Ni–1C–0.2Ti)。有趣的是,当温度升至600℃时,该合金反而展现出惊人的性能提升——疲劳强度达到255 MPa,比室温条件下高出37.3%。微观机制研究发现,高温环境下κ-碳化物(kappa-carbides)的析出与TiC颗粒形成协同强化效应,铁素体体积分数增加使硬度提升36.33%。更令人称奇的是,疲劳源区自发形成的致密氧化膜三明治结构(Fe2O3/Al2O3/Mn2O3)如同天然防护盾,有效阻碍裂纹萌生。而导热性能的翻倍提升(t
来源:Advanced Engineering Materials
时间:2025-08-16
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基于离子液体与微孔聚合物复合电极的膜电极组装体系实现烟气直接电解转化合成气
研究背景与技术挑战电化学CO2还原反应(ECO2R)是可再生能源驱动碳转化的重要路径,但工业烟气中低浓度CO2(15-20%)与氧气共存导致传统气体扩散电极(GDE)性能骤降。现有技术依赖高能耗的CO2预纯化步骤,而溶液相捕集-电解集成体系又面临传质限制与电解质兼容性问题。创新电极设计研究团队开发了三明治结构复合电极:1.基底层:PTFE疏水基质保障气体传输2.选择性中间层:将固有微孔聚合物PIM-1(孔径<3 nm)与CO2亲和性离子液体[Emim][BF4](20 wt%)复合,形成兼具分子筛分与化学吸附功能的纳米储库3.催化层:溅射银催化剂(400 nm)性能突破机制•选择性强化:突破实
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-08-16
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共轭嵌段共聚物界面调控提升倒置钙钛矿太阳能电池电荷提取与运行稳定性
这项突破性研究展示了共轭嵌段共聚物(CBCPs)在倒置钙钛矿太阳能电池中的神奇功效。这些智能材料就像分子级别的"交通调度员":聚芴嵌段构筑电子传输快车道,而带有正电荷的共轭嵌段则像精准的"缺陷修补师",同时搞定带正电的阳离子空位和带负电的卤素离子缺陷。这种双管齐下的策略让器件效率飙升至26.11%,创下新纪录。更令人惊叹的是,在65°C高温下持续工作1400小时后,这些电池仍能保持90%以上的初始性能,相当于每天工作8小时还能稳定运行近半年!这项研究为破解钙钛矿器件"效率-稳定性"难以兼得的魔咒提供了全新思路,或许距离商业化应用又近了一步。
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-08-16
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铁-镁合金(FE-AZ31)增材制造不可混溶双金属复合材料在可降解植入物中的应用研究
传统金属植入物常因触感突出、感染或应力遮挡等问题需要二次手术取出。这项研究通过定向能量沉积技术(DED)制备出具有革命性的铁-镁(Fe-AZ31)不可混溶双金属复合材料,其降解性能令人振奋。浸泡实验显示,复合材料降解速率飙升至≈1.2 mm year−1,远超纯铁≈0.1 mm year−1的蜗速。这种蜕变源于多重机制:镁(Mg)作为牺牲性腐蚀位点在铁基体上形成微坑,部分溶解的镁还可能降低铁的电化学电位。增材制造特有的表面粗糙度和精细微观结构也助攻了降解进程。更妙的是,相较于AZ31镁合金,该复合材料能温和调控pH值,减少氢氧根离子释放,从而抑制产氢反应。早期钙磷酸盐和羟基磷灰石的形成为骨再生
来源:Advanced Engineering Materials
时间:2025-08-16
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基于螺旋聚异氰酸蒽醌(PIC-AQs)阴极材料的长循环锂金属电池研究
这项突破性研究展示了如何利用钯催化剂(Pd-II)实现侧链蒽醌(Anthraquinone, AQ)修饰的聚异氰化合物(Polyisocyanide, PIC)的可控聚合。通过精妙的分子设计,研究人员成功制备出具有刚性螺旋主链的PIC-1AQn和PIC-2AQn系列聚合物,其不仅具备90%以上的高收率,更展现出精准可控的数均分子量(Mn)和极低的分散指数(PDI)。得益于窄带隙能带结构和低未占分子轨道能级,特别是PIC-2AQ材料中蒽醌侧链赋予的空间自由度,该阴极材料在锂金属电池(Lithium Metal Batteries, LMBs)中表现出惊人的循环稳定性——在1 A g-1的高电流密
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-08-16
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基于霍夫迈斯特"盐溶"效应的超薄硫化物固态电解质浆料均质化策略
这项突破性研究揭示了如何利用霍夫迈斯特(Hofmeister)"盐溶"效应破解硫化物固态电解质(SSE)制备难题。研究人员巧妙地将锂盐作为"分子桥梁",使原本难溶的聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物(PVTC)在四氢呋喃(THF)中形成纳米级均匀分散体系。这种创新的浆料均质化技术成功构建了超薄(<20μm)的SSE/PVTC复合电解质薄膜,其面电阻低至0.69 Ω cm-2。高介电常数的PVTC网络不仅为锂盐解离提供了理想环境,还形成了连续的Li+传输通道。更令人振奋的是,这种柔性聚合物基质像"分子海绵"般缓冲了电极/电解质界面的机械应力,使采用LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极和
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-08-16
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锆氧纳米簇动态调控实现蛋白质可逆捕获与酶解仿生催化
这项突破性研究揭示了锆氧纳米簇(Zr-oxo cluster)在蛋白质工程中的非凡潜力。研究人员巧妙利用[Zr17]纳米簇固体独特的表面化学特性,构建出能像瑞士军刀般精准操作的蛋白水解系统。这个直径仅纳米级的"分子剪刀手"通过动态配体壳(ligand shell)重组,选择性捕获并切割肌红蛋白(myoglobin),其效率堪比天然蛋白酶(protease)。固态核磁共振(ssNMR)和同步辐射对分布函数(PDF)分析显示,纳米簇表面快速变化的硫酸根(SO42-)和甲酸根(HCO2-)配体如同"智能触手",通过电荷相互作用吸附蛋白质。更令人惊叹的是,通过简单调节pH或离子强度就能像调频收音机那样
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-08-16
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氨基酸修饰双功能隔膜在锂硫电池中的穿梭效应抑制与锂金属稳定化研究
【引言】锂硫(Li-S)电池因其高达2600 Wh/kg的理论能量密度和环保特性备受关注,但多硫化物(Li2Sx)的穿梭效应和锂枝晶生长严重制约其商业化进程。传统策略如碳宿主封装虽能物理限制多硫化物,却无法解决锂负极体积变化和"死硫"形成问题。近期,天然蛋白质因其丰富的极性基团和离子传输功能成为隔膜改性新选择,而作为蛋白质基本单元的氨基酸(如L-精氨酸,Arg)更具备加工简便的优势。【实验设计】研究团队通过真空过滤法在Celgard 2400隔膜表面构建纳米复合夹层(A-PC),由Arg、聚丙烯酸(PAA)和碳纳米纤维(CNF)组成。其中Arg的胍基(-HNC(NH2)2+)与PAA的羧基(-
来源:Battery Energy
时间:2025-08-16
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硅铝分布规律建模在无序网状硅酸盐中的应用——以GIS骨架型沸石为例
这项研究将网状硅酸盐中硅铝(Si/Al)分布规律的分析推向新高度。通过标记商图网络的最大独立集分析,科研人员不仅捕捉到完全有序区域的存在,更首次发现被称为"肺泡结构(alveoli)"的特殊无序亚结构。以比基塔石(bikitaite)、菱沸石(chabazite)和方沸石(analcime)为研究对象,团队建立了一套完整的分析方法,并成功应用于GIS骨架型天然沸石体系。研究亮点在于运用最大独立性原则,完美解释了硅铝分布的奥秘:既阐明了硅铝石(gismondine)和钠沸石(amicite)的有序相形成机制,又揭示了加罗石(garronite)和高宾石(gobbinsite)的无序相本质。特别值
来源:Acta Crystallographica Section A
时间:2025-08-16
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金属-载体相互作用重塑纳米颗粒催化剂表面的原子结构研究
金属-载体相互作用重塑纳米颗粒催化剂表面摘要通过机器学习原子间势(MLIP)模拟结合微热量实验验证,研究发现金属纳米颗粒(NP)与石墨烯/Ni(111)载体间的相互作用会显著改变NP表面原子排列。相较于传统Wulff构建模型,优化后的Ag NP在2-4 nm范围内展现出更接近球形帽模型(SCM)的圆润形貌,其化学势偏差从+10 kJ/mol降至实验误差范围内(<1 kJ/mol)。引言小尺寸(<4 nm)金属NP在乙烯环氧化和CO2电催化还原等反应中表现出独特活性,但其结构表征长期受限于实验手段的分辨率。传统理论模型如Wulff构建仅考虑低指数晶面能,而忽略载体界面效应。本研究通过开发Alle
来源:Angewandte Chemie Novit
时间:2025-08-16
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电化学还原串联反应实现醇类和羰基化合物的脱氧官能团化新策略
含氧有机分子在自然界和化工原料中无处不在,但碳氧键(C-O)的高键能使得其直接转化成为长期挑战。这项突破性研究设计出精妙的"氢硅烷活化-电还原"串联反应:首先用氢硅烷(hydrosilane)将醇类(alcohols)、羰基化合物(carbonyls)和酯类(esters)统一转化为硅醚中间体(silyl ether),随后通过电化学还原实现碳氧键断裂,生成高活性碳负离子(carbanion)。这个关键中间体能与多种亲电试剂发生反应,成功构建了碳-硅(C-Si)、碳-硼(C-B)、碳-锗(C-Ge)和碳-锡(C-Sn)等具有重要应用价值的化学键。该策略首次实现了不同氧化态含氧基团的统一活化转化
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-08-16
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基于边缘/角共享二维钙钛矿功能层的高效稳定倒置钙钛矿太阳能电池研究
这项突破性研究揭示了如何通过精妙设计二维钙钛矿结构来攻克光伏器件稳定性难题。科研团队采用特殊设计的N-甲基乙二胺阳离子(MEDA2+)作为"分子剪刀",在三维(3D)钙钛矿表面裁剪出独特的边缘/角共享(E/C-sharing) [PbI6]4−八面体网络。这种创新结构就像给钙钛矿表面穿上了纳米级锁子甲——不仅创造出破纪录的8.39 Å超窄层间距(相当于把传统层间距压缩了近30%),更通过量子隧穿效应大幅提升了电子在层间的"跳跃"效率。更令人惊叹的是,这层二维护甲还能产生类似预应力混凝土的压缩应力场,将表面缺陷的形成能提高了近2倍。当与C60电子传输层相遇时,二者自发形成type-II型异质结,
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-08-16
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冷却速率与钛含量对铌微合金钢热塑性的协同调控机制及断裂行为研究
冷却速率与钛含量对热塑性的影响机制热塑性低谷区的断裂行为研究通过四种不同Ti含量(Ti/N比0-10)的Nb微合金钢,揭示了冷却速率(10 vs 1 K·s−1)和Ti含量通过调控先共析铁素体形成与TiNb(CN)析出行为影响晶间开裂的机制。在700°C、800°C和900°C三个特征温度下进行热模拟试验,应变速率固定为0.001 s−1。关键发现显示,700°C时晶界处的薄膜状铁素体(厚度938-4668 nm)是裂纹萌生的主因。慢冷(1 K·s−1)使S1钢铁素体层增厚397%,对应23%的热塑性恢复率;而高Ti钢S3因过量TiNb(CN)析出抑制了该效应。析出相行为与动态再结晶的竞争80
来源:steel research international
时间:2025-08-16
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马氏体耐磨钢中断淬火工艺对残余应力及力学性能的调控机制研究
残余应力作为材料变形的关键诱因,其控制手段在工程应用中长期存在瓶颈。最新研究通过有限元模拟与裂纹柔度法(Crack Compliance Method)的双轨验证,揭示了中断淬火工艺对马氏体耐磨钢(Martensitic Wear-Resistant Steel)的应力调控奥秘:在特定相变点(Phase Transformation Point)介入冷却速率调整,可显著抑制预相变区的本征应变(Eigenstrain)累积。以NM400钢为模型材料的实验显示,该工艺在不改变显微组织的前提下,将本征应变从2.78×10−3优化至1.51×10−3,残余应力降幅达45%,横向翘曲变形由8.3 mm锐
来源:steel research international
时间:2025-08-16
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Fe-Mn-Al-C低密度钢与CaO-Al2O3基保护渣反应过程中夹杂物的演变机制及去除路径研究
在冶金界的"钢渣共舞"实验中,科学家们捕捉到Fe-Mn-Al-C低密度钢与CaO-Al2O3基保护渣反应的精彩瞬间。铝元素([Al])如同活跃的舞者,率先与保护渣中的三氧化二硼(B2O3)共舞,其次才与二氧化硅(SiO2)互动。随着反应进行,[Al]的传质系数从33.86×10−5 m/s降至9.47×10−5 m/s,这源于保护渣性能恶化形成的"舞池屏障"。显微镜下的微观世界揭示:氮化铝(AlN)是夹杂物舞台的主角,氧化氮化铝(AlON)担任配角。随时间推移,夹杂物数量密度从281.5 mm−2降至176.8 mm−2后又微升至193 mm−2,而平均直径从1.81 μm增长到3.45 μm
来源:steel research international
时间:2025-08-16
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液态铁中镁铝复合脱氧的成核动力学与热力学稳定性研究
在钢铁冶炼的奇幻世界里,液态铁中镁铝复合脱氧(Mg-Al complex deoxidation)犹如一场精妙的分子舞蹈。研究人员运用瓦格纳二阶模型(Wagner's second order model),在1600℃高温舞台上绘制出绚丽的Mg-Al-O三维热力学稳定性相图。通过经典成核理论(Classical Nucleation Theory)的显微镜,观察到夹杂物形成的奥秘:当成核速率这个"节拍器"加速,频率因子这个"舞步调节器"减缓时,夹杂物成核的难度系数直线上升,导致整个相图向高溶解氧区域"集体漂移"。特别有趣的是,尖晶石结构的MgO·Al2O3就像个害羞的舞者,极难通过溶解态铝(
来源:steel research international
时间:2025-08-16
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柔性红外光电探测器用硫化铅薄膜的厚度优化:机械耐久性与光电性能的平衡艺术
硫化铅(PbS)纳米结构作为柔性红外(IR)光电探测器的明星材料,其性能与薄膜厚度的精妙关系终于被揭开神秘面纱。研究人员在聚酰亚胺柔性基底上构筑了100-310 nm梯度厚度的PbS薄膜,像侦探般追踪着厚度变化引发的"蝴蝶效应":X射线衍射图谱揭示出完美的多晶结构,而元素分析则意外捕捉到铅空位形成的"陷阱门"(acceptor states)——这些缺陷竟阴差阳错地促进了光生载流子的高速公路建设。最令人惊叹的是200 nm薄膜展现的"体操运动员"特质:在75°极限弯曲下仍保持稳定的红外响应,3毫秒起跳、7毫秒落地的光电响应速度堪比猎豹冲刺。当1.7 mW/cm-2红外光照射时,其量子效率飙升至
来源:physica status solidi (a)– applications and materials science
时间:2025-08-16