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利用等离子体增强原子层沉积(ALD)技术制备高铝含量(AlxGa1−x)2O3合金薄膜,该薄膜具有可调的带隙偏移特性
ε-(AlxGa1−x)2O3合金为超宽带隙半导体器件提供了有前景的带隙可调性,但由于相分离、缺陷产生和成分不稳定性,高Al含量的外延生长仍然具有挑战性。在这里,我们首次通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)技术在低温下成功生长出了高质量的低Al含量ε-(AlxGa1−x)2O3薄膜,其中Al含量最高可达0.58。这种自限制的逐层生长方式实现了优异的成分控制、高晶体质量以及即使在高Al含量下也极低的氧空位浓度。光学测量显示,带隙随Al含量的增加而线性增加,证实了有效的能带结构工程调控。利用超高真空(UHV)互联系统中的原位XPS技术,我们定量确定了ε-
来源:Journal of Materials Chemistry C
时间:2025-11-06
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利用聚焦束同步辐射X射线衍射技术研究了辐射诱导的甲基铵铅钙钛矿的结构相变及其损伤机制
本研究探讨了甲基铵铅碘(MAPbI₃)薄膜在聚焦硬X射线(10 keV,5 × 10¹³ photons s⁻¹ mm⁻²)和紫光激光(3.06 eV,8 × 10¹⁷ photons s⁻¹ mm⁻²)照射下的结构退化现象。通过同步辐射X射线衍射技术,研究人员揭示了在这些条件下,MAPbI₃发生了一系列复杂的结构变化,包括从原始四方相向正交相的转变,以及PbI₂的形成。此外,还观察到晶粒尺寸减小、晶向有序性丧失以及整体结构的无序化现象。这些发现不仅揭示了MAPbI₃在辐射作用下的新退化路径,还强调了光子能量和光子通量在不同退化机制中的主导作用,为提高基于MAPbI₃的光电器件的稳定性提供了重
来源:Journal of Materials Chemistry A
时间:2025-11-06
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通过在基于精确硝酸盐检测技术的聚(两性离子液体)功能化聚吡咯纳米管上原位生长CoS2纳米颗粒,实现了硝酸盐电合成的增强
从化石燃料向可持续能源的转变突显了电催化技术的重要性,尤其是通过氮氧化反应(NOR)实现硝酸盐的电合成,作为传统工业硝酸盐生产方法的可持续替代方案。这一转变极大地激发了人们对高效电催化剂设计和开发的兴趣。本研究探讨了使用聚(3-(1-乙烯基咪唑基-3-基)丙烷-1-磺酸盐(PVIPS)进行硝酸盐电合成的方法。PVIPS是一种含有咪唑基和磺酸基团的特殊聚两性离子液体,能够促进CoS₂纳米颗粒在经过改性的聚吡咯纳米管(PPyNTs)表面原位生长。所得到的CoS₂/PVIPS/PPyNTs体系在硝酸盐电合成性能上优于单纯的CoS₂或CoS₂/PPyNTs体系,
来源:Journal of Materials Chemistry A
时间:2025-11-06
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一种通过导电性丰富的LiF–Li2O–LiCl中间层来实现低成本稳定双阴离子电解质的硅阳极的方法
硅(Si)阳极为下一代锂离子电池提供了超高的理论容量(约4200 mAh g−1300%)和界面不稳定性问题。基于醚的电解质能够形成富含有机醚化合物的柔性固体电解质界面(SEI)层,以适应硅的膨胀,但其固有的氧化不稳定性(<4.0 V vs. Li/Li+)从根本上限制了其与高电压正极的兼容性。本文提出了一种新型的双阴离子电解质策略,旨在协同克服这些限制。引入的ClO4−阴离子在电压高于4.0 V时通过原位钝化作用有效防止了铝的腐蚀,同时优化了溶剂的结构,提高了醚类溶剂的氧化稳定性。关键在于,FSI−/ClO4−的协同分解形成了一种三元SEI结构:LiF
来源:Journal of Materials Chemistry A
时间:2025-11-06
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综述:新兴的电催化转化技术:将NOx物质转化为高附加值的含氮化学品
过量的氮氧化物(NOₓ、NO₂、NO₃⁻ 和 NO₂⁻)主要是由人类活动产生的,例如化石燃料燃烧、车辆尾气排放、农业过度施肥以及工业废水等。这些物质严重破坏了氮循环的平衡,同时对自然环境和人类健康构成了巨大威胁。利用可再生能源驱动的电催化还原技术,将氮氧化物与丰富的碳源结合,通过脱碳和高效节能的途径生产高附加值化学品,已成为一种非常有前景且可持续的发展策略,同时还能有效减轻氮氧化物的污染。在这篇综述中,我们系统总结了近期在将氮氧化物转化为高附加值含氮化学品方面的研究进展,涵盖了关键吸附中间体、反应机理以及氮氧化物还原反应和碳-氮耦合反应中的多维结构-活性
来源:Inorganic Chemistry Frontiers
时间:2025-11-06
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一种简单实用的方法,用于对空气敏感的XAS样品进行蜡封装处理
为了便于对空气敏感样品进行X射线吸收光谱(XAS)测量,我们提出了一种简单的方法:将这些样品封装在普通的石蜡中,以保护它们免受空气和湿气的影响。我们使用一种高还原性、对空气和湿气非常敏感的铀(III)化合物——三(酰胺)U[N(SiMe₃)₂]₃(记为1)来验证这种方法的有效性。当这种化合物被均匀分散在氮化硼基质中,并随后封装在惰性石蜡中后,在常温条件下放置数天后,样品仍然保持稳定,没有出现可见的或光谱学上的降解现象。我们进一步评估了这种方法在多种铀化合物上的适用性,这些化合物涵盖了从铀酰类到对空气和湿气高度敏感的分子复合物,特别是在铀L₃边能的测量中。
来源:Inorganic Chemistry Frontiers
时间:2025-11-06
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基于位点选择性的电化学方法对吡唑酮类化合物进行C(sp3)–H官能团的后期修饰
选择性激活惰性且普遍存在的C(sp³)–H键一直是有机合成中的一个挑战性任务,通过这一方法,化学家可以从廉价且易于获取的烷烃原料直接合成高附加值化合物。在此,我们报道了一种在无金属、无氧化剂和无碱条件下,对吡唑酮进行位点选择性电化学C(sp³)–H后期官能化的方法。值得注意的是,该方法具有广泛的底物适用范围(116个实例),并且可以通过连续流动工艺实现醚类化合物的可规模化合成(0.5摩尔)。机理研究表明,nBu₄NOAc不仅作为电解质发挥作用,还通过其醋酸根离子使溶液略微呈碱性,从而促进脱质子化过程。体内和体外生物活性数据表明,化合物65具有显著的环氧化
来源:Green Chemistry
时间:2025-11-06
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一种多功能、可调节的方法,用于NaNO2/HX(Cl或Br)介导的烯烃的自由基二卤化或硝化反应
我们开发了一种多功能、可调节的方法,用于通过NaNO₂/HX(Cl或Br)介导的烯烃自由基硝化或邻位二卤化反应。该方法利用廉价且低分子量的HCl或HBr作为氯化物或溴化物来源,以及市售的NaNO₂,在蓝光LED照射下进行反应,无需光催化剂或金属催化剂即可合成高附加值的邻位二卤化物。在无光条件下,烯烃与NaNO₂和HCl的反应能够以可控的方式生成硝化产物。这一高度可调的反应体系适用于多种烯烃底物,对官能团具有良好的耐受性,并已成功应用于数十种天然产物和活性药物成分衍生物的后期二卤化和硝化反应。机理研究表明,在二卤化反应中,NaNO₂与水性HX反应生成的硝酰
来源:Green Chemistry
时间:2025-11-06
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利用自然语言处理技术对大型数据库进行分子性质预测:以离子液体设计为例
人工智能在处理和预测大量化合物数据库中的多种物理化学性质方面展现出巨大的潜力,然而,这一目标目前尚未完全实现。本文聚焦于离子液体(ILs)这一独特的研究对象,利用其在物理化学特性上的多样性和高度可调性,探索通过自然语言处理(NLP)技术结合先进的机器学习(ML)模型,对七种关键的IL性质进行准确预测的可能性。这些性质包括粘度、密度、离子电导率、表面张力、熔点、毒性和水溶解性。传统实验方法用于评估如此庞大的化合物组合显然是不现实的,因为其成本和时间消耗巨大。而基于物理原理的计算化学方法虽然具有坚实的理论基础,但计算成本同样高昂。因此,本文提出了一种新的解决方案,通过NLP驱动的分子嵌入技术,结合
来源:Green Chemistry
时间:2025-11-06
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将催化分馏技术与微生物定向转化机制相结合,用于生产2-吡酮-4,6-二羧酸和乙醇
这项研究围绕一种新型的生物精炼厂设计展开,旨在通过整合生物质的化学分解与微生物转化过程,显著降低生产成本并减少环境影响。传统的生物精炼厂通常采用分步处理方式,即先对生物质进行分级,再对木质素进行解聚,最后将分解后的单体转化为高附加值产品。这种方式不仅流程复杂,还可能带来较高的成本和能源消耗。而本研究提出了一种“协同式”工艺,即通过将生物质分级与木质素解聚合并为一个“串联”步骤,实现更高效的资源利用。在该工艺中,采用了一种称为“还原催化分级”(Reductive Catalytic Fractionation, RCF)的方法,该方法能够将生物质中的木质素直接解聚为酚类单体、二聚体和寡聚体,同时
来源:Green Chemistry
时间:2025-11-06
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前沿轨道裁剪技术促进了电子转移,从而加速了钴偶氮菲罗青(cobalt azaphthalocyanine)中的氧气活化过程
具有明确配位结构的分子催化剂在氧还原反应(ORR)中展现出巨大潜力,然而在O2活化过程中轨道级别的电子调控机制仍不明确。在这里,我们通过调控VIA取代基工程,合成了具有可调能级的钴氮杂蒽蓝(CoAzPc)电催化剂。具有电子给体性质的CoAzPc–CH3表现出优异的ORR活性,其半波电位为0.82 V(相对于可逆氢电极RHE),且在5000次循环后仅衰减了12 mV。机理研究表明,CH3取代基提升了HOMO能级,缩小了能隙,并优化了以钴为中心的电子环境。增强的dz2(Co)–π*(O2)轨道相互作用促进了电子转移,加速了O2的活化,并削弱了O–O键。
来源:Chemical Communications
时间:2025-11-06
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一种基于梯度的直接方法,用于设计具有高临界温度的超导体:通过自适应约束利用领域知识
材料设计是推动技术进步的关键领域,尤其是在探索新型超导材料方面具有重要意义。传统的方法依赖于元素替换,虽然这种方法可以灵活地整合各种领域知识,但其搜索空间有限,难以发现更多潜在的材料组合。相比之下,深度生成模型能够高效地探索广阔的化学空间,但它们在整合领域知识方面存在局限,难以适应性地将物理知识,如氧化态、离散化成分比、元素类型及其丰度等,融入到材料设计过程中。为了解决这一矛盾,我们提出了一种基于梯度的材料设计框架,称为“知识集成自适应梯度优化”(KIAGO),它结合了传统方法的灵活性和深度学习的计算效率,从而实现了更高效的材料优化。KIAGO的核心理念是通过结合预测模型及其梯度信息来优化化学
来源:Digital Discovery
时间:2025-11-06
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通过超临界流体发泡技术提升热绝缘性能的环烯烃共聚物蜂窝泡沫的研究进展:综述
由于热绝缘聚合物泡沫通过其独特的细胞结构能够阻断热传递路径,因此在热管理应用中至关重要。这些材料广泛应用于建筑、航空航天和可再生能源领域。然而,传统的聚烯烃泡沫在商业应用中存在局限性,因为它们的熔融强度不足,导致结构庞大且不均匀,细胞密度低。为了解决这些问题,我们提出了一种利用超临界流体发泡技术制备热绝缘环烯烃共聚物(COC)泡沫的有前景的方法。结果表明,这些泡沫具有优异的热绝缘性能,这归因于它们较低的固相导热系数、较高的热辐射屏蔽能力以及由环烯烃段相分离引起的异质成核效应。最近在COC泡沫方面的进展阐明了其热传递机制,使得能够制造出导热系数低至25.8
来源:Chemical Communications
时间:2025-11-06
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诺拉(NORA):基于力场表示的非绝热动力学方法。该方法应用于仿生光开关中的光异构化过程
本研究提出了一种基于量子力学导出力场的非绝热动力学方法,称为NORA(Non-Adiabatic Dynamics with Force-Field Based Representation),用于研究不同光敏分子在生物环境中的光化学演化过程。该方法旨在以较低的计算成本,模拟分子在激发态下的动态行为,尤其是在涉及锥形交点(Conical Intersection, CI)等复杂非绝热过程时,提供一种替代传统非绝热动力学(如表面跳跃方法)的高效方案。分子光开关在多个科学领域中都扮演着重要角色,包括智能材料和光电子设备的开发。在光生物学中,它们更是关键的组成部分,例如视觉信号传导过程,其中视黄醛作
来源:Chemical Communications
时间:2025-11-06
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混合聚烯烃消费后塑料废弃物化学循环部分氧化过程的技术经济评估
摘要 全球对实现气候中和和循环经济的推动增加了将塑料废弃物转化为有价值化学原料的兴趣。本研究探讨了通过化学循环部分氧化(CLPO)技术从消费后塑料废弃物(PCPW)生产合成气的技术经济可行性,并将其与更成熟的合成气生产方法(即甲烷干重整(DRM)和PCPW气化)进行了比较。在Aspen Plus软件中进行了工艺模拟,目标合成气的化学计量数(SN)为2.0,这有利于后续的费托合成反应。CLPO工艺采用双流化床反应器设计,基于文献数据进行了建模,并从资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)两个方面与DRM和气化方法进行了对比。为了
来源:Advanced Sustainable Systems
时间:2025-11-06
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通过喷雾重结晶技术调控固态电解质颗粒的大小:迈向可靠且高能量密度的全固态电池
摘要 全固态电池(ASSBs)由于其比传统锂离子电池(LIBs)更高的安全性和能量密度而受到关注。然而,正极活性材料(CAM)与固态电解质(SE)之间的接触不足,或者正极中SE的比例过高,都会阻碍能量密度的提升。在确保足够的锂离子传输路径的同时保持较低的电解质比例是一项挑战。本研究阐明了SE颗粒尺寸分布与电极微观结构之间的关联,以及锂离子传输和电荷转移的动力学机制。引入了一种喷雾重结晶方法来控制SE的尺寸。精确的SE尺寸控制使得CAM与SE之间能够形成紧密的界面,并实现SE的均匀分布,从而增强了锂离子的传输动力学,相应地降低了电荷
来源:Advanced Energy Materials
时间:2025-11-06
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精确的界面调控技术实现高效率与长寿命的聚合物固态钠金属电池
摘要 基于聚(氟乙烯-共-六氟丙烯)(PVDF-HFP)的聚合物电解质因其高介电常数、优异的离子导电性和出色的机械柔韧性而受到了广泛关注。然而,钠金属的高反应性会导致与电解质膜中各种成分持续发生副反应。在本研究中,提出了一种在钠金属表面进行精确界面调控的策略。当氟乙烯碳酸酯(FEC)与残留的二甲基甲酰胺(DMF)的质量比为1:1时,FEC和DMF在界面处产生了协同效应。这种协同作用促使形成了一个富含NaF、Na3N和NaxS的多层梯度结构的固体电解质界面层(SEI)。结果表明,使用Na3V2(PO4)3正极材料的固态钠金属电池(S
来源:Advanced Energy Materials
时间:2025-11-06
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通道限制:一种应对共轭聚合物有机电化学晶体管批量变异的新方法
摘要 聚合物电子器件因其固有的灵活性、结构可调节性和成本效益高的制造工艺而受到了广泛关注。然而,与硅基电子器件相比,聚合物半导体存在固有的多分散性问题,这导致不同批次之间的性能差异,成为聚合物电子器件大规模应用的主要障碍。本研究重点关注在有机电化学晶体管(OECTs)中受批次变化和分子量影响显著的聚合物。通过引入通道限制效应(具体方法是缩短垂直OECTs中的通道长度L),形成了分子桥结构,从而显著提高了器件对分子量变化的耐受性,并显著提升了器件性能。基于n型聚(苯并咪唑并苯并菲)(BBL)和p型聚[2,6-(4,4-二钾丁基磺酸-
来源:Advanced Materials
时间:2025-11-06
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一种基于函数逼近的形状控制与物体操纵技术,用于机器人表面处理
机器人表面通常由多个执行器组成,这些执行器可以改变形状以执行任务,如物体运输和分类。随着执行器数量的增加,机器人的功能会增强,但对大量执行器进行控制是一个具有挑战性的问题,其中包括系统整体刷新时间的增加。我们提出了一种新颖的控制方法,该方法的刷新时间与执行器数量无关,无论机器人拥有多少执行器,刷新时间都保持恒定。该方法具有分布式特性,首先对目标形状进行近似,然后将近似系数广播给各个执行器,并依靠每个执行器自身计算输入。为了验证系统大小无关的扩展性,我们构建了一个机器人表面,并测量了刷新时间作为执行器数量的函数。我们还进行了实验,以近似目标形状,实验结果与理论预测之间达到了良好的一致性。我们的方
来源:Frontiers in Robotics and AI
时间:2025-11-06
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常压超高温电加热气相沉积技术:纳米材料合成的新突破
在材料科学领域,气相沉积技术一直是制备高性能纳米材料和薄膜涂层的重要手段。然而,传统方法如化学气相沉积(CVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)往往需要在真空条件下进行,这不仅增加了设备成本和工艺复杂度,还限制了生产效率和材料多样性。更关键的是,在常压环境下,气相沉积过程容易因蒸气-气体相互作用导致反应-扩散不稳定,使得产物的化学计量比、均匀性和结晶度难以精确控制。尽管火焰合成等常压技术能够实现快速制备,但其复杂的中间化学反应过程使得对材料组分和晶体结构的调控变得异常困难。针对这些挑战,来自美国马里兰大学、普林斯顿大学等机构的研究团队在《Nature Synthesis》上发表了一项突
来源:Nature Synthesis
时间:2025-11-06