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Field-assisted thermionic emission toward quantitative modeling of charge-transfer mechanisms in contact electrification

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SmartMat 2022年第4期3卷 619-631页

作者： Xin Xia Haoyu Wang Yunlong Zi Department of Mechanical and Automation Engineering The Chinese University of Hong KongHong KongShatinN.T.China

charge transfer mechanisms of contact electrification(CE)are essential for widening applications of the triboelectric nanogenerator,and thus are widely studied by scientists around the world.However,the quantitative modeling of CE,especially that between polymers,is still lacking.Herein,a model was proposed to describe the contributions from different mechanisms,including electron transfer and mass transfer in polymer/polymer CE through the fieldassisted thermionic emission,where three groups of charge transfer mechanisms were distinguished by the polarity of the charge transfer and the corresponding electric field.The results indicated that the total generated charge in CE is actually much larger than the measured net surface charge,confirming the bidirectional material-dependent charge transfer mechanisms between two surfaces,which is meaningful for understanding the millennium puzzle in triboelectrification and provides a new perspective for promoting the applications to tailor surface charge generation.

关键词： charge-transfer mechanism contact electrification field-assisted thermionic emission quantitative modeling triboelectric effect

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钙钛矿上单原子位点实现高灵敏定量化表面拉曼增强

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Science China Materials 2022年第6期65卷 1601-1614页

作者：冯冉苗清张翔崔培昕王聪冯奕博甘立勇傅加兴王仕博戴子忆胡利明罗云敬孙伟海张小娴肖家文巫金波周冰朴邹明强何大伟周小元韩晓东 Beijing Key Laboratory of Microstructure and Properties of Solids Institute of Microstructure and Property of Advanced MaterialsFaculty of Materials and ManufacturingBeijing University of TechnologyBeijing 100124China Key Laboratory of Luminescence and Optical Information Ministry of EducationInstitute of Optoelectronic TechnologyBeijing Jiaotong UniversityBeijing 100044China College of Physics and Center for Quantum Materials and Devices Analytical and Testing CenterChongqing UniversityChongqing 401331China Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation Institute of Soil ScienceChinese Academy of SciencesNanjing 210008China Faculty of Environment and Life Beijing Key Laboratory of Environmental and OncologyBeijing University of TechnologyBeijing 100124China Materials Genome Institute Shanghai UniversityShanghai 200444China College of Materials science and Engineering Huaqiao UniversityXiamen 361021China Joint Key Laboratory of the Ministry of Education Institute of Applied Physics and Materials EngineeringUniversity of MacaoAvenida da UniversidadeTaipaMacao 999078China Chinese Academy of Inspection and Quarantine(CAIQ) Beijing 100123China

表面增强拉曼散射(SERS)是一种快速且无损的化学和生物分子检测技术.高灵敏且定量化的SERS检测技术对其在实际中的应用至关重要,尤其是对生物分子如氨基酸和碱基的便携化检测.但是鲜有技术手段能够实现对这些最基本的生物分子进行高灵... 详细信息

表面增强拉曼散射(SERS)是一种快速且无损的化学和生物分子检测技术.高灵敏且定量化的SERS检测技术对其在实际中的应用至关重要,尤其是对生物分子如氨基酸和碱基的便携化检测.但是鲜有技术手段能够实现对这些最基本的生物分子进行高灵敏且定量化的拉曼检测.我们提出了一种无需贵金属的单原子位点修饰芯片策略,用钨单原子氧化物修饰铅卤钙钛矿芯片,实现了多种检测物的高灵敏定量化识别,包括罗丹明、酪氨酸和胞嘧啶.芯片上单原子位点技术能够实现对罗丹明、酪氨酸和胞嘧啶的线性检测,相应的定量化区间分别为:10^(−6)–1 mmol L^(−1),0.06–1 mmol L^(−1)和0.2–45 mmol L^(−1),同时我们的拉曼增强芯片对这三种分子的增强因子在非等离子激元半导体中是最高的.我们通过实验测试结合理论模拟揭示了由可控单原子位点实现拉曼增强的机理:束缚由钙钛矿基底产生的光生电子,同时高效且定量地将这些电子转移到待测分子上.不仅如此,芯片上单原子位点技术可以在便携式拉曼设备下得到与台式拉曼设备类似的增强效果,这意味着这项技术有机会应用于多种生物分子的低成本、广谱、即时检测和体外检测.

关键词： SERS single-atom site point-of-care testing in-vitro diagnosis charge-transfer mechanism lead halide perovskite

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