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《自然》《科学》一周(3.22-3.28)材料科学前沿要闻一览
新闻类型: 企业新闻 来 源: 新材料在线 点 击: 670 日期: 2019-07-02

1.有机太阳能电池中的中尺度序列对开路电压的影响

(Impact of mesoscale order onopen-circuit voltage in organic solar cells)

有机太阳能电池中,结构有序是至关重要的:它能降低能量无序态、增加电荷和激子迁移率、促进激子解离。由于电子态的空间局域性,对光电过程的微观描述倾向于忽略中尺度结构的影响。Poelking 等人最近证明对中尺度有序态的研究可以很好的解释在很多光伏体系中能级位置和排列之间的理论预测和实验结果间的矛盾,而且这种解释的依据是来自于直观的实验结果。他们据此预测的平面异质结太阳能电池的开路电压值与实验值有非常好的吻合。(Nature Materials DOI: 10. 1038/ NMAT 4167)


2.石墨烯纳米管壁上的方形冰

(Square ice in graphenenanocapillaries)

水以多种形式存在,如液体、气体以及各种晶态或无定型态的冰,其中六角形的冰晶形成各种迷人的雪花。同样普遍但很少被注意到的一种状态是被吸附或限制在微孔结构中的水。这种低维度的水决定了材料学、地质学、生物学、摩擦学以及纳米技术等领域的各种现象。理论证明了很多低维度水可能存在的状态,但通过实验来证明其晶体结构很困难。Grigorieva 等人报道了借助高分辨率电子显微镜成像技术观察到锁在两层石墨烯之间的水的晶体状态。他们发现这种纳米尺度束缚的水在室温下呈现出正方形的晶体结构,而非常见的六边形结构。(Nature doi: 10. 1038/ nature 14295)


3.通过控制电荷转移态调控给受体型有机分子的分子内单线态裂分的设计策略

(A design strategy forintramolecular singlet fission mediated by charge-transfer states indonor–acceptor organic materials)

由于缺少具有单线态裂分性质的材料,人们对有机材料中多重激子产生(MEG)机理的认识还不是很清楚。一个重要的问题是如何开发能进行高效的分子内单线态裂分的材料。近日, Busby 等发现在有机分子内存在强的电子给受体单元是获得分子内单线态裂分的关键因素。他们合成了强共轭给受体型的小分子和聚合物,通过瞬态光谱技术对其进行表征,发现三线态量子产率高达170%。他们提出的这一设计策略可以推广至更多的小分子和聚合物体系,有助于人么对MEG更深入的认识。(Nature Materials DOI: 10. 1038/ NMAT 4175)


4.半导体-超导体纳米线的外延生长

(Epitaxy of semiconductor–superconductornanowires)

在设计电子器件的功能和提高电子器件的性能时,控制半导体/金属界面的性质是有力的办法。半导体/超导体杂化材料中,界面原子尺度的均一性对决定超导体带隙的质量起到决定性作用。Krogstrup等人借助分子束外延生长法制备得到半导体-金属核-壳结构纳米线。这种方法为控制纳米结构的电子接触和设计有特殊用途的超导器件提供了一条新的途径。此外,这种方法实现了均一界面相的极限条件,并有希望解决超导杂化材料中软带隙的问题。(Nature Materials  DOI:10.1038/NMAT4176)


5.调整calix[4]arene衍生物网状结构获得高强度的超分子胶体

(Supramolecular gels with high strengthby tuning of calix[4]arene-derived networks)

包含低分子量凝胶剂的超分子胶体普遍被认为机械强度弱,因此限制了它们的应用范围。Lee等人发明了一种原位合成高张力超分子水凝胶的方法。他们在calix[4]arene前驱体形成腙的过程中,通过控制盐酸的浓度来调控所得凝胶的强度及柔韧性。在没有盐酸的条件下,这种有机凝胶展示出超过40MPa的超高拉伸强度。此外,他们还发现这种凝胶作为锂离子电池的凝胶电解质材料时,显示出很好的离子电导性。(Nature Communications  DOI:10.1038/ncomms7650)


6.有机单晶线的定位和结合

(Positioning and joining of organicsingle-crystalline wires)

有机单晶一维材料能有效传输电荷和激子,因为它们具有高度有序的分子排列结构和极小的缺陷。控制有机单晶一维材料的排列和位置可以使光子/电子按需求的方式传输,这也是波导和其他光电子器件应用的先决条件。Wu等报道了一种物理沉积传输技术,这种技术可以控制有机单晶线的生长、排列和定位。用这个方法他们制备了亚微米宽、几百微米长、高度取向排列的有机单晶线。作者认为他们的方法开启了控制有机单晶一维材料生长的新方法,在有机光电子器件方面具有巨大应用潜力。(Nature Communications  DOI: 10.1038/ncomms7737)


7.包含二维层状结构硫化钼的极薄垂直p-n结

(Ultimate thin vertical p–n junction composed of two-dimensionallayered molybdenum disulfide)

半导体二维晶体因其在制备极薄静电调制器方面的巨大潜力而备受关注,它有望克服硅基技术的缺陷。Li等人通过引入AuCl3和联苄吡啶作为掺杂剂,制备了基于MoS2的极薄的垂直p-n结。与一般单极性MoS2不同的是,他们制备的MoS2p-n结显示出双极性传输特性。通过实验测量发现,制备出的垂直p-n结的厚度只有3nm,化学掺杂深度为1.5nm。这种极薄的MoS2p-n在制备柔性、透明、高效的电子及光电子器件方面显示出非凡的潜力。(NatureCommunications  DOI: 10.1038/ncomms7564)


8.石墨烯电子转化无线电吸收表面

(Graphene-enabled electricallyswitchable radar-absorbing surfaces)


无线电吸收材料是一种隐身技术,避免物体被雷达探测发现。电阻和磁性复合材料被用于降低反向散射微波信号。不过,由于无法控制这些材料的电学性质,所以无法实现动态系统的伪装。Balci等人通过使用大面积石墨烯电极,实现对微波的反射、投射和吸收的控制。他们的办法并非是调控体材料的性质,而是靠调控电极薄膜上的电荷密度来进行调控。他们的技术对实现动态系统的伪装具有重要意义。(Nature Communications  DOI:10.1038/ncomms7628)


新材料在线编译团队整理——编译者:Sky

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