材料研究

材料研究

新型人工反鐵磁體

中科大與中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心雙聘研究員吳文彬所在團(tuán)隊(duì)制備出基于全氧化物外延體系的人工反鐵磁體，觀察到隨外加磁場(chǎng)清晰的具有層分辨的分步磁化翻轉(zhuǎn)模式，研究論文發(fā)表于《科學(xué)》。人工反鐵磁體具有巨磁阻效應(yīng)，應(yīng)用于商業(yè)磁存儲(chǔ)等領(lǐng)域，但是制備全氧化物反鐵磁體非常困難。針對(duì)人工反鐵磁體材料、物理和器件的研究多集中于過渡金屬及其合金材料；過渡金屬氧化物作為另一大類材料體系，因其高溫超導(dǎo)、龐磁電阻、磁電耦合、鐵電極化以及離子電導(dǎo)等一系列物理和化學(xué)效應(yīng)，已成為廣為關(guān)注的對(duì)象。首次制備的基于全氧化物外延體系的人工反鐵磁體，對(duì)氧化物自旋電子學(xué)的發(fā)展起到推動(dòng)作用。

多層LCMO_CRTO中的AF-IEC

LCMO-CRTO SL的結(jié)構(gòu)情況

二維材料中卸壓致超導(dǎo)增強(qiáng)的現(xiàn)象

北京高壓科學(xué)研究中心的陳斌研究員團(tuán)隊(duì)在二維材料硒化銦發(fā)現(xiàn)了卸壓致超導(dǎo)增強(qiáng)的現(xiàn)象，研究論文發(fā)表于《先進(jìn)材料》。如何保留高壓誘導(dǎo)的超導(dǎo)現(xiàn)象到室壓條件下是一個(gè)難題，因?yàn)橹挥邪褖毫φT導(dǎo)的超導(dǎo)，高溫超導(dǎo)現(xiàn)象保留到室壓條件才能實(shí)現(xiàn)其實(shí)際意義上的應(yīng)用。在二維材料硒化銦中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了壓力誘導(dǎo)的超導(dǎo)行為在降壓過程中反而增強(qiáng)的現(xiàn)象，超導(dǎo)溫度比升壓過程中的高了近一倍，并且維持到了很低的壓力。該研究在卸壓過程中發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)增強(qiáng)的現(xiàn)象，說明在通常的壓力誘導(dǎo)的超導(dǎo)現(xiàn)象中，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度會(huì)伴隨壓力的卸除而逐漸消失。

嗜鹽古菌合成生物相容性良好的多樣性生物醫(yī)學(xué)材料

中國(guó)科學(xué)院微生物所向華研究組在利用微生物合成生物醫(yī)學(xué)材料方面取得新進(jìn)展，相關(guān)論文發(fā)表于《生物材料》。地中海富鹽菌可利用多種廉價(jià)碳源高效合成3HV單體比例恒定的生物可降解塑料PHBHV，并可采用水提法方便地提取，因此具有重要的工業(yè)開發(fā)潛力。針對(duì)該菌合成PHBHV種類較單一的問題，研究團(tuán)隊(duì)以該菌為細(xì)胞工廠，通過發(fā)酵工程技術(shù)合成了具有不同單體聚合方式的系列R-PHBHV和O-PHBHV。嗜鹽微生物合成的PHBHV具有多樣化的降解速度和良好的生物相容性，暗示這類材料將在不同的生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如在疤痕愈合、軟骨修復(fù)、神經(jīng)修復(fù)等。

二維金屬有機(jī)骨架分離膜

中國(guó)科學(xué)院大連化物所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊維慎研究員團(tuán)隊(duì)在二維金屬有機(jī)骨架（MOF）氣體分離膜研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)論文發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》。二維多孔納米片由于其原子級(jí)別厚度以及極低的物質(zhì)傳輸阻力，正成為高透量氣體分離膜領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。MOF納米片由于其具有豐富的骨架結(jié)構(gòu)資源以及分子尺度的高密度孔道，是一種十分理想的膜構(gòu)筑單元。該膜對(duì)氫氣/二氧化碳混合氣體具有極佳的分離性能，且不同于其它二維納米片膜材料，該膜隨著測(cè)試溫度的升高，在二氧化碳透量維持不變的情況下，其對(duì)氫氣透量和分離系數(shù)均可提升。該項(xiàng)研究在二氧化碳燃燒前捕獲領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

一種具有巨大壓電響應(yīng)的有機(jī)—無機(jī)鈣鈦礦鐵電體

東南大學(xué)熊仁根教授團(tuán)隊(duì)、游雨蒙教授課題組與合作者在分子鐵電、壓電材料領(lǐng)域的重要研究進(jìn)展發(fā)表于《科學(xué)》。具有壓電性的材料也就被稱作為壓電材料，壓電性就是材料在受擠壓或拉伸時(shí)可以產(chǎn)生電，或在材料兩段施加電壓后材料伸長(zhǎng)或縮短的特性。研究團(tuán)隊(duì)從提升鐵電極軸數(shù)量入手、利用相變前后對(duì)稱性的巨大變化，發(fā)現(xiàn)了一類具有優(yōu)異壓電性能的分子鐵電材料。這種新型分子鐵電材料不但秉承了分子材料的優(yōu)勢(shì)，在壓電性能上也達(dá)到了傳統(tǒng)壓電陶瓷的水平。這種具有優(yōu)良?jí)弘娞匦缘姆肿予F電材料將會(huì)使計(jì)算機(jī)芯片的體積進(jìn)一步縮小，使能像紙張一樣折疊彎曲的心率計(jì)、b超機(jī)成為可能，或者利用衣物的彎折對(duì)手機(jī)充電。

新材料晶體結(jié)果的熱變

新材料鐵電性及相關(guān)性質(zhì)

可拉伸襯底結(jié)構(gòu)色研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所微細(xì)加工光學(xué)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)將聚二甲基環(huán)氧烷作為可拉伸襯底引入到傳統(tǒng)等離子體結(jié)構(gòu)中來構(gòu)建動(dòng)態(tài)可調(diào)的結(jié)構(gòu)色，研究論文發(fā)表于《先進(jìn)光學(xué)材料》。相較于傳統(tǒng)亞毫米級(jí)尺寸結(jié)構(gòu)色器件，研究者通過干涉曝光技術(shù)、PDMS嵌套保護(hù)等優(yōu)勢(shì)技術(shù)制備出晶片尺寸的實(shí)驗(yàn)器件。在宏觀光學(xué)（正入射）測(cè)試條件下，該納米結(jié)構(gòu)復(fù)合體系中的共振機(jī)制能產(chǎn)生高純度結(jié)構(gòu)色，且在PDMS襯底拉伸過程中，器件所呈現(xiàn)出的色彩可從綠色變化到紫紅色。此外，復(fù)合體系結(jié)構(gòu)中的物理機(jī)制也得到了進(jìn)一步分析。這種基于可拉伸襯底的結(jié)構(gòu)色在快速心率監(jiān)測(cè)、生物傳感、力學(xué)測(cè)量方面具有潛在優(yōu)勢(shì)。

“不知疲倦”的仿生智能薄膜

華東師范大學(xué)張利東研究員與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所杜學(xué)敏等合作，設(shè)計(jì)出了一種“不知疲倦”、快速響應(yīng)的聚合物智能薄膜，研究論文發(fā)表于《先進(jìn)材料》。新的復(fù)合薄膜通過材料選擇與陣列化通道設(shè)計(jì)，薄膜在丙酮的蒸汽氛圍中，會(huì)“不知疲倦”翩然起舞，并可以將薄膜卷曲成各種可控復(fù)雜結(jié)構(gòu)。這是由于溶劑分子在薄膜中實(shí)現(xiàn)了差異化溶脹，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)薄膜發(fā)生復(fù)雜形變運(yùn)動(dòng)。該智能薄膜經(jīng)過溶劑氛圍數(shù)天的反復(fù)刺激，仍然保持著優(yōu)異的機(jī)械性能。該薄膜可通過不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)定向運(yùn)動(dòng)，因此，可以用于監(jiān)控空氣中的丙酮濃度。此外，還可以用于驅(qū)動(dòng)其他材料、器件運(yùn)動(dòng)等應(yīng)用。

納米多孔金屬催化材料進(jìn)展

天津理工大學(xué)新能源材料與低碳技術(shù)研究院丁軼課題組、羅俊課題組與北京計(jì)算科學(xué)研究中心劉利民課題組合作設(shè)計(jì)并制備出電催化氧還原性能優(yōu)異的低Pt納米多孔核殼結(jié)構(gòu)催化劑，相關(guān)論文發(fā)表于《自然—能源》。質(zhì)子交換膜燃料電池在交通運(yùn)輸、電子設(shè)備、便攜式移動(dòng)電源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但高昂的價(jià)格和較差的穩(wěn)定性是制約其走向大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。尤其是燃料電池的催化電極，極大地依賴于貴金屬鉑和氧還原動(dòng)力學(xué)過程的催化活性，決定了整個(gè)電池的成本與性能。研究結(jié)果對(duì)燃料電池催化電極材料的設(shè)計(jì)和制備具有重要的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。