器件材料

可逆單分子光電子開關(guān)器件

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院郭雪峰課題組聯(lián)合美國賓夕法尼亞大學(xué)Abraham Nitzan教授課題組、北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院徐洪起教授課題組及其他合作者，利用二芳烯分子為功能中心、石墨烯為電極成功實(shí)現(xiàn)了可逆單分子光電子開關(guān)器件的構(gòu)建，該研究成果于發(fā)表于《科學(xué)》雜志。利用單個(gè)分子構(gòu)建電子器件有希望突破目前半導(dǎo)體器件微小化發(fā)展中的瓶頸，其中實(shí)現(xiàn)可控的單分子電子開關(guān)功能是驗(yàn)證分子能否作為核心組件應(yīng)用到電子器件中的關(guān)鍵步驟。石墨烯電極和二芳烯分子穩(wěn)定的碳骨架以及牢固的分子/電極間共價(jià)鍵鏈接方式使這些單分子開關(guān)器件具有空前的開關(guān)精度、穩(wěn)定性和可重現(xiàn)性，在未來高度集成的信息處理器、分子計(jì)算機(jī)和精準(zhǔn)分子診斷技術(shù)等方面具有巨大的應(yīng)用前景。

二芳烯-石墨烯單分子光電子開關(guān)器件

雙向可逆光開關(guān)

新型二維半導(dǎo)體材料

南京理工大學(xué)曾海波團(tuán)隊(duì)將無機(jī)鈣鈦礦發(fā)展成具有可印刷光電器件功能的新型二維半導(dǎo)體，相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》。相比石墨與二硫化鉬，全無機(jī)組分鈣鈦礦具有更高的吸光能力、非常大的載流子擴(kuò)散長度以及高的穩(wěn)定性等優(yōu)異性能。因此，二維無機(jī)鈣鈦礦是柔性及可穿戴光電器件的極佳候選材料。然而，超薄（單層、少層）CsPbBr3二維鈣鈦礦的大產(chǎn)率、高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)仍然非常困難。研究人員采用溶液化學(xué)合成方法，制備了高質(zhì)量、大產(chǎn)率、單層及少層厚度的全無機(jī)鈣鈦礦CsPbBr3超薄納米片。作為一類新型的二維半導(dǎo)體材料，這種全無機(jī)鈣鈦礦納米片除了有望應(yīng)用于高性能柔性光探測領(lǐng)域，在低成本溶液工藝的超薄柔性薄膜晶體管、發(fā)光二極管、太陽能電池等光電子領(lǐng)域中具有應(yīng)用前景。

微流控技術(shù)可控制備多腔復(fù)合纖維生物材料

中科院大連化物所秦建華研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用微流控技術(shù)可控制備多腔復(fù)合纖維生物材料，最新研究成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》。該研究工作利用流體在微米尺寸下的層流特性，通過自主開發(fā)的微流控芯片平臺(tái)，在聚二甲基硅氧烷芯片內(nèi)產(chǎn)生多層同軸鞘流，制備了一系列形態(tài)、結(jié)構(gòu)及組成各異的微米級(jí)管狀海藻酸鈣纖維材料，并探索了其潛在生物應(yīng)用。這種新型管狀纖維材料可作為多功能載體，纖維內(nèi)管腔和材料內(nèi)部均可負(fù)載不同功能分子或細(xì)胞，不僅可用于生物催化，還可用于細(xì)胞共培養(yǎng)，干細(xì)胞分化誘導(dǎo)，肌肉、血管、神經(jīng)組織等體外構(gòu)建，在材料化學(xué)、組織工程以及再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。

新型防冰表面材料

中科院化學(xué)研究所綠色印刷院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王健君課題組與北京大學(xué)科研人員合作，利用聚電解質(zhì)刷表面具有可置換的抗衡離子的特性，研究了材料表面的離子對過冷水成核變冰的影響，研究結(jié)果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。研究發(fā)現(xiàn)了離子特異性對過冷水成核變冰的作用，即過冷水成核變冰的Hofmeister效應(yīng)。通過改變聚電解質(zhì)刷表面抗衡離子的種類和濃度，過冷水成核變冰的溫度窗口可達(dá)7.8攝氏度。分子動(dòng)力學(xué)模擬分析發(fā)現(xiàn)，聚電解質(zhì)表面的抗衡離子通過控制界面水的動(dòng)力學(xué)行為和靜態(tài)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對過冷水成核變冰的調(diào)控。該發(fā)現(xiàn)對離子參與的過冷水成核變冰行為提供了理論指導(dǎo)，并拓展了低冰黏附防冰表面材料的研究。

百毫秒級(jí)高效量子存儲(chǔ)器研制成功

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉和包小輝教授等采用冷原子系綜成功研制出百毫秒級(jí)高效量子存儲(chǔ)器，為遠(yuǎn)距離量子中繼系統(tǒng)的構(gòu)建奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，研究成果發(fā)表于《自然-光子學(xué)》。量子中繼可以解決光子信號(hào)在光纖內(nèi)指數(shù)衰減的難題，是實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離量子通信的重要途徑之一。量子中繼的基本原理是采用分段糾纏分發(fā)與糾纏交換相結(jié)合來拓展通信距離，其核心是量子存儲(chǔ)技術(shù)。為進(jìn)一步提升存儲(chǔ)時(shí)間，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了三維光晶格限制原子運(yùn)動(dòng)等多項(xiàng)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)技術(shù)，使得原子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的退相干得到大幅抑制，并最終成功實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)壽命達(dá)到0.22秒、讀出效率達(dá)到76%的高性能量子存儲(chǔ)器。據(jù)估算，該成果結(jié)合多模存儲(chǔ)、高效通訊波段接口等技術(shù)，已原理上可支持通過量子中繼實(shí)現(xiàn)500公里以上糾纏分發(fā)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與原子水平

有效期檢測

高性能銀納米線離子液體凝膠復(fù)合柔性透明電極

中科院理化技術(shù)研究所仿生智能界面科學(xué)實(shí)驗(yàn)室通過對銀納米線的選擇性化學(xué)焊接以及引入穩(wěn)定的導(dǎo)電離子液體凝膠保護(hù)層，設(shè)計(jì)制備了一種兼具高電導(dǎo)、高透過率以及優(yōu)異空氣穩(wěn)定性的銀納米線@離子液體凝膠復(fù)合柔性透明電極，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《先進(jìn)材料》。柔性透明電極多用于電子與光電子產(chǎn)業(yè)，是制備眾多電子與光電子元器件不可缺少的光電功能材料。超親水的銀納米線網(wǎng)絡(luò)與疏水的透明基底之間的浸潤性差異，使得化學(xué)焊接選擇性地在銀納米線上進(jìn)行，從而能夠在極大降低銀納米線接觸電阻的同時(shí)，保持高的可見光透過率。離子液體凝膠薄層的引入賦予了復(fù)合透明電極出色的空氣穩(wěn)定性，并且離子液體凝膠薄層具有減反射的作用，有利于獲得高可見光透過率。

激光陶瓷平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)研究

中科院上海硅酸鹽研究所研究員李江團(tuán)隊(duì)研制的YAG/Nd:YAG/YAG陶瓷平面波導(dǎo)，作為激光放大器的增益介質(zhì)，經(jīng)驗(yàn)證獲得了100 Hz重復(fù)頻率下327 mJ單脈沖能量的激光輸出，研究結(jié)果發(fā)表于《中國光學(xué)快報(bào)》。陶瓷平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是激光陶瓷板條的自然進(jìn)化，是一種高縱橫比的三明治結(jié)構(gòu)，由高折射率的波導(dǎo)層和周圍低折射率包層組成，具有對泵浦吸收效率高、縱橫比大、比表面積大等特點(diǎn)。平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)激光陶瓷不僅可及時(shí)傳導(dǎo)激光發(fā)射中產(chǎn)生的廢熱，避免熱透鏡效應(yīng)，還能增加增益介質(zhì)中的光密度，從而實(shí)現(xiàn)低閾值、高功率的激光輸出。流延成型技術(shù)是一種精度高、膜厚度和組分可控性強(qiáng)的陶瓷成型工藝。

多光源紫外反應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心強(qiáng)志民研究組采用流動(dòng)式反應(yīng)器的原理開發(fā)出先進(jìn)的多光源紫外反應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)，研究結(jié)果發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)技術(shù)》、《應(yīng)用催化B》等國際刊物上。紫外消毒和基于紫外的高級(jí)氧化作為水處理工程領(lǐng)域的一項(xiàng)綠色技術(shù)。新型多光源紫外反應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)具有紫外輸出穩(wěn)定、輻射劑量準(zhǔn)確、強(qiáng)度輸出范圍廣、操作簡便、可進(jìn)行樣品在線分析等顯著優(yōu)點(diǎn)，為開展光化學(xué)和光生物反應(yīng)研究提供了先進(jìn)的試驗(yàn)平臺(tái)。特別是，該系統(tǒng)的高強(qiáng)度和超大劑量紫外輸出對于探索紫外消毒的一些前沿問題（如光化學(xué)第二定律應(yīng)用于污水、再生水、飲用水紫外消毒中的偏差測定）具有重要的意義。