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共溶剂作用下锌沉积界面行为

硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2254-2263页

作者：许宏吉高睿胡灵龙马静怡冯明吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室长春130103

电解液共溶剂改性方法是一种调控金属锌负极沉积的有效方式。本文以添加四乙二醇二甲醚(TEGDME)为共溶剂的硫酸锌电解液体系为研究对象,通过准原位原子力显微镜(AFM),原位石英晶体微天平(E-QCM)和原位阻抗时域分析(EIS-DRT)对共溶剂化... 详细信息

电解液共溶剂改性方法是一种调控金属锌负极沉积的有效方式。本文以添加四乙二醇二甲醚(TEGDME)为共溶剂的硫酸锌电解液体系为研究对象,通过准原位原子力显微镜(AFM),原位石英晶体微天平(E-QCM)和原位阻抗时域分析(EIS-DRT)对共溶剂化作用对金属锌负极沉积行为的影响进行了多尺度详细研究。首次从微观角度揭示了共溶剂可以通过影响双电层结构,稳定局域电场来调控金属锌的沉积行为。该工作为后续共溶剂体系的开发和水系锌离子电池的机理解析提供了一种全新的研究思路和研究角度。

关键词：金属锌负极枝晶共溶剂作用原子力显微镜电化学阻抗

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纳米结构金属氧化物电子传输层研究进展

太阳能学报 2024年第4期45卷 36-42页

作者：靳迦惠杨鑫炫范琳杨丽丽杨景海王奉友吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室长春130103

总结纳米结构金属氧化物在钙钛矿太阳电池中的应用进展,详细介绍纳米结构金属氧化物(包括二氧化钛、氧化锌和二氧化锡等)作为电子传输材料的实例。此外,对纳米结构金属氧化物电子传输层进行掺杂和界面修饰等方面的研究进展加4个介绍。最... 详细信息

总结纳米结构金属氧化物在钙钛矿太阳电池中的应用进展,详细介绍纳米结构金属氧化物(包括二氧化钛、氧化锌和二氧化锡等)作为电子传输材料的实例。此外,对纳米结构金属氧化物电子传输层进行掺杂和界面修饰等方面的研究进展加4个介绍。最后,对该类电子传输层的未来发展前景进行展望。

关键词：钙钛矿太阳电池光吸收形貌纳米结构电子传输层

结构相变引起单层RuSe_(2)载流子迁移率的提高

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物理学报 2024年第14期73卷 177-184页

作者：陆康俊王一帆夏谦张贵涛陈乾东南大学物理学院量子材料与信息器件教育部重点实验室南京211189

过渡金属二硫族化合物(TMDs)是二维材料家族中的重要成员,具有丰富多样的晶体结构和物理特性,是近年来在科学研究和器件应用领域关注度较高的材料之一.本文通过第一性原理计算研究了单层RuSe_(2)的结构和相变,在确定其基态为二聚相(T′... 详细信息

过渡金属二硫族化合物(TMDs)是二维材料家族中的重要成员,具有丰富多样的晶体结构和物理特性,是近年来在科学研究和器件应用领域关注度较高的材料之一.本文通过第一性原理计算研究了单层RuSe_(2)的结构和相变,在确定其基态为二聚相(T′相)的同时,发现该材料存在能量相近的三聚相(T′″相).分别从动力学和热力学角度预测了该晶相结构的稳定性.结合相变势垒的计算和分子动力学模拟,预测在室温下对相结构施加较小的应力就可以实现晶格从T′相到T′″相的转变.相变后的能带结构以及载流子迁移率都发生了明显的改变,其带隙由1.11 eV的间接带隙转变为0.71 eV的直接带隙,载流子迁移率有了大幅的提升,空穴迁移率达到了3.22×10^(3)cm^(2)·V^(-1)·s^(-1).本文对比研究了RuSe_(2)单层中可能共存的两种畸变相,分析了不同晶相的电子结构和迁移率,为实验上研究二维RuSe_(2)材料及其在未来器件中的应用提供了理论依据.

关键词：二硒化钌结构相变载流子迁移率第一性原理计算

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不同层数石墨烯的光热显微成像

物理化学学报 2024年第5期40卷 55-59页

作者：都安邦王源璠魏志弘张东旭李理杨炜青孙千璐赵丽丽徐伟高田玉玺南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室江苏省机动车排放控制重点实验室南京210023

二维层状材料(石墨烯、二维过渡金属硫族化合物等)因具有独特的物理性质,引起了研究学者们的广泛关注,极大促进了化学、材料科学和凝聚态物理学的发展。开发能够探究层状材料中层数依赖的光学、电学、力学和热学特性的新技术一直是二维... 详细信息

二维层状材料(石墨烯、二维过渡金属硫族化合物等)因具有独特的物理性质,引起了研究学者们的广泛关注,极大促进了化学、材料科学和凝聚态物理学的发展。开发能够探究层状材料中层数依赖的光学、电学、力学和热学特性的新技术一直是二维材料领域最活跃的研究方向之一。光热显微镜利用光激发后非辐射跃迁产生的热效应,可实现在单个颗粒或单分子水平上成像与检测,并实时捕捉微观尺度热弛豫和热传输过程。本文对比研究了石墨烯薄片在不同光热介质(空气、甘油)中随厚度变化的光热特性,发现了在两种介质中光热信号强度与样品厚度之间均存在非线性依赖关系。相比于空气介质,甘油介质中光热信号强度具有更高的对比度,且随着厚度增加表现出非单调变化。该研究提供了不同介质环境中不同层数石墨烯光吸收和热弛豫特征的细节信息,相关研究结论将为层状材料及其异质结的热学性质研究提供依据。

关键词：石墨烯光热显微成像层数依赖光吸收非辐射弛豫

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单分子光谱在化学领域的应用进展与展望

Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 125-136,I0101页

作者：谢明一田玉玺南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室江苏省机动车尾气污染控制重点实验室南京210023

单分子光谱在过去三十年的时间里已经发展为不可或缺的重要研究手段,基于单分子光谱发展出的多种技术也在生物、化学、物理和材料领域取得卓越成果,特别是基于单分子光谱技术发展的超分辨显微成像技术在生物领域得到了广泛应用.相对而言... 详细信息

单分子光谱在过去三十年的时间里已经发展为不可或缺的重要研究手段,基于单分子光谱发展出的多种技术也在生物、化学、物理和材料领域取得卓越成果,特别是基于单分子光谱技术发展的超分辨显微成像技术在生物领域得到了广泛应用.相对而言,单分子光谱在化学领域的应用远未达到预期的广度本文综述了单分子光谱在化学领域中的重要应用,包括单分子成像、单分子传感、单分子催化和单分子光物理研究等方面.另外,本文还展望了单分子光谱在化学反应过程研究方面的应用潜力.

关键词：单分子光谱成像传感催化反应动力学光物理机制

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用于多通道单分子定位的高精度图像配准方法

物理学报 2024年第6期73卷 374-385页

作者：林丹樱龚振权黄黎琳聂梦娇于斌屈军乐深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室深圳518060

单分子定位技术可以绕过光学系统的衍射限制,在生物样品的单粒子追踪和超分辨显微成像中得到了广泛应用.多通道单分子定位采用多个成像通道,可以实现对不同目标的同时追踪或多色超分辨成像,也可以提升单粒子追踪的轴向深度或实现更高的... 详细信息

单分子定位技术可以绕过光学系统的衍射限制,在生物样品的单粒子追踪和超分辨显微成像中得到了广泛应用.多通道单分子定位采用多个成像通道,可以实现对不同目标的同时追踪或多色超分辨成像,也可以提升单粒子追踪的轴向深度或实现更高的定位精度和密度.但各通道图像间的差异会影响协同定位或定量分析,因此图像配准是其图像数据预处理的关键环节;且由于单分子定位精度高,其对多通道图像配准精度的要求也很高.现有技术一般采用基于控制点的配准方法,且多采用复杂而精密的方式来获取基准物网格图像用于定位得到控制点对,以实现高精度图像配准,对样品或实验设备要求高,难以直接推广.为此,本文基于局部非线性变换和误匹配点剔除,发展了一种可以直接采用随机分布荧光珠样品作为基准物的高精度图像配准方法,通过在特征匹配和变换模型参数估计的过程中对控制点进行监测和迭代筛选,以剔除因单分子定位不准确或精度差而导致未精确匹配的控制点对,从而消除以随机分布荧光珠样品作为基准物时对于控制点准确获取和精确匹配所带来的不良影响,同时采用基于局部加权平均的二阶多项式拟合进行变换模型参数估计,以更好地适用于不同通道间存在局部非线性形变的情形.结果表明,采用该方法只需要3次迭代,就可以将未准确定位和精确匹配的控制点对找到并剔除,从而实现更准确的变换模型参数估计,将配准精度提高一个数量级,在图像局部非线性形变情况严重的正交像散双通道单分子定位成像系统中实现了约6 nm的配准精度.

关键词：单分子定位多通道成像图像配准误匹配点剔除

活细胞应激反应过程中线粒体和核仁微环境动力学的荧光寿命成像研究

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物理学报 2024年第7期73卷 354-367页

作者：杨志刚刘颖超张仕青罗瑞鉴赵需谦连加荣屈军乐深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室深圳518060

核仁和线粒体在维持细胞平衡发挥重要作用,研究其生理过程有助于深入了解生物学功能.本文采用一种红色荧光的芘罗丹明荧光探针在不同条件下靶向标记细胞线粒体和核仁.通过激光共聚焦成像和荧光寿命成像技术分析HeLa细胞在光照和药物刺... 详细信息

核仁和线粒体在维持细胞平衡发挥重要作用,研究其生理过程有助于深入了解生物学功能.本文采用一种红色荧光的芘罗丹明荧光探针在不同条件下靶向标记细胞线粒体和核仁.通过激光共聚焦成像和荧光寿命成像技术分析HeLa细胞在光照和药物刺激下细胞凋亡的形态变化,并利用相图定量分析了线粒体与核仁的微环境变化,确定在稳态HeLa细胞中探针标记到的线粒体的平均荧光寿命约为3.65 ns,线粒体黏度约为66×10^(-3)Pa·s.在激光光照后,探针标记到HeLa细胞线粒体的荧光寿命降至3.61 ns,对应线粒体黏度增至约131×10^(-3)Pa·s;使用紫杉醇和秋水仙碱诱导细胞凋亡,观察到探针标记于HeLa细胞核仁的荧光寿命先增加后降低,反映了在HeLa细胞凋亡过程中核仁微环境的变化,证明HeLa细胞在非稳态情况下核仁和线粒体的功能变化,为线粒体和核仁功能障碍相关疾病研究提供了新的研究方法.

关键词：荧光寿命显微成像核仁微环境黏度

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磁声耦合:物理、材料与器件

物理学报 2024年第5期73卷 1-23页

作者：陈崇马铭远潘峰宋成清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积... 详细信息

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积小、成本低和性能稳定等多方面的优势,在移动通信等领域得到了广泛应用.受益于成熟的制造工艺和确定的共振频率,声波已逐渐成为操控磁性和自旋的有力手段,这一领域正朝着小型化、超快和节能的自旋电子学器件应用迈进.将磁性材料集成到声学射频器件,也开辟了对声学器件调控方法和性能提升的新思路.本综述首先梳理了各种磁声耦合的物理机制,并在此基础上系统介绍了声控磁化动力学、磁化翻转、磁畴和磁性斯格明子产生及运动、自旋流产生等一系列磁性和自旋现象.同时也讨论了声控磁的逆过程——磁控声波的研究进展,包括声波参数的磁调控和声波的非互易传播,以及基于此开发的新型磁声器件,如磁传感器、磁电天线、可调谐滤波器等.最后展望了磁声耦合未来可能的研究方向和潜在的应用前景.

关键词：磁弹耦合声控磁性磁控声波磁声器件

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弹性聚合物固态电解质界面膜保护金属锂负极

硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2187-2196页

作者：卢微王子豪赵安顺于明希杜米赵雪张文静刘梅冯明吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室吉林师范大学信息技术学院吉林师范大学物理学院

固态电解质界面膜（SEI）的性质直接影响着锂金属电池中金属锂负极的稳定性。本文通过原位紫外光聚合方法构筑了弹性聚合物人工固态电解质界面膜（EP-SEI）保护的金属锂负极。这种EP-SEI具有优异的均匀性、稳定性和弹性，在电池循环中... 详细信息

固态电解质界面膜（SEI）的性质直接影响着锂金属电池中金属锂负极的稳定性。本文通过原位紫外光聚合方法构筑了弹性聚合物人工固态电解质界面膜（EP-SEI）保护的金属锂负极。这种EP-SEI具有优异的均匀性、稳定性和弹性，在电池循环中促进锂离子均匀沉积。这些特性可以抑制锂枝晶的生成，缓冲金属锂负极在循环时的体积变化，有效保护金属锂负极。这种EP-SEI保护的金属锂负极组装的LFP||Li电池和NCM811||Li电池在0.5 C倍率下的最高容量分别可达到164.1 m A·h·g-1和187.1 m A·h·g-1，并稳定循环500圈。

关键词：人工固态电解质界面金属锂负极锂金属电池聚合物高弹性