梳理西部地區優秀材料青年教師和他們的研究成果

江山代有才人出，長江后浪推前浪。科研大佬們光環奪目，材料新星們也氣勢如虹。下面為大家介紹西部地區一些科研成果突出的青椒們。星星之火，可以燎原。他們的研究工作或許沒被大家熟知，但是卻有頗多值得學習的地方。

高傳博

高傳博教授于2009年獲得上海交通大學應用化學博士學位和瑞典斯德哥爾摩大學結構化學博士學位（聯合培養）,?導師為車順愛教授和Osamu?Terasaki教授。2010年在美國加州大學河濱分校進行博士后研究工作,?導師為殷亞東教授。2012年9月任西安交通大學前沿院教授。在JACS、Angewandte Chemie、Chem、Nano Letters、ACS Nano等頂級期刊上面發表多篇論文。總被引＞2500，H-index: 27。

主要研究方向： 金屬納米材料的設計合成及應用的基礎研究。1）貴金屬納米材料合成方法學研究；2）金屬合金、多孔、核殼及復合納米結構；3）貴金屬納米材料的光學性質及表面增強拉曼散射性質；4）超小/超細/超薄貴金屬及其合金納米材料的精準合成及催化性質；5）面向新能源應用的貴金屬納米材料。

代表性成果：

1. 用于高性能SERS的多孔Au-Ag納米球。Porous Au-Ag Nanospheres with High-Density and Highly Accessible Hotspots for SERS Analysis。Nano Lett.，2016, 16, 3675-3681。第一作者為劉凱博士。

簡介：作者們報道了一種用于制造包含大量固有熱點的多孔Au-Ag合金納米粒子的去合金工藝。該納米粒子被包裹在超薄的空心二氧化硅殼中，從而消除了常規有機封端配體對穩定化的需求，產生具有清潔表面的膠體等離子體納米顆粒，因此熱點的可及性很高。結果顯示，這些新穎的納米結構具有優異的SERS活性，單顆粒（非共振條件）的增強因子約為1.3×10⁷，有望用于許多基于SERS的分析和生物醫學領域。

圖二 Au-Ag合金納米球的制備以及形貌

2. 水相合成Pt與非貴金屬合金超細納米線用于堿性HER。Aqueous Synthesis of Ultrathin Platinum/Non-Noble Metal Alloy Nanowires for Enhanced Hydrogen Evolution Activity。Angew. Chem. Int. Ed. DOI：10.1002/anie.201806194。第一作者是劉釗鈞。

簡介:?作者們通過將亞硫酸鹽引入水性合成物中來克服貴金屬與廉價金屬之間還原電勢上的巨大差距。該亞硫酸鹽輔助的合成機理類似于化學鍍，產生了Pt-M（M = Ni，Co，Fe）合金納米線的膠體。具有超細形貌（~2.6 nm）和極高的產量。亞硫酸鹽還導致表面M-S鍵的形成，因此原子級的Pt/M-S(OH）界面在堿性條件下極大地促進了氫的釋放動力學。在1 M KOH中用3 μg Pt在70 mV的超電勢下可達到75.3 mA cm^-2的活性，優于先前報道的催化劑。

圖三 超細Pt-M合金納米線的形貌與XRD表征

李飛

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李飛教授是西安交通大學電工學院教授、電子材料研究所副主任；在Science、Nature Materials等多個國際著名學術期刊發表論文100余篇；獲 2015 年國家自然科學二等獎、2014年高等學校科學研究優秀成果獎（自然科學獎）等；獲 2019 年度國家自然科學基金優秀青年科學基金項目資助；入選 2020 的“ IEEE UFFC青年講習學者（IEEE UFFC Star Ambassador Lectureship Award）”。

研究領域包括：1.?壓電材料與器件研究；2.?PT基弛豫鐵電單晶的超高壓電響應起源研究； 3.?基于疇和局域結構工程優化鐵電材料壓電性能的研究；4.?弛豫鐵電體的相場模擬。

代表性成果:

1．Sm摻雜的?Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃單晶的大壓電效應。Giant piezoelectricity of Sm-doped Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO_3?single crystals, Science,?2019, 364, 264–268。

簡介：作者們設計并生長了釤摻雜的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛壓電單晶，成功將“增強的局域結構無序性”、“準同型相界”和“工程疇結構”三種高壓電效應的起因有機結合，大幅度提高了弛豫鐵電單晶的壓電和介電性能，壓電系數最高達4000皮庫倫每牛頓以上，介電常數達12000以上，較之非摻釤的同組分的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛壓電單晶的性能提高約一倍；同時，利用釤元素在晶體生長過程中的分凝特點，優化了單晶棒性能的均勻性，為高頻醫療超聲探頭和高精度與大位移壓電驅動器奠定了新的壓電單晶材料基礎。基于第一性原理計算，研究團隊還發現，釤摻雜的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛晶體相變溫度下降很可能是由于釤摻入而隨之產生的鉛空位所致。這一發現將為今后進一步優化弛豫鐵電單晶的綜合性能提供理論參考。

圖四 樣品的原子級分辨率的HADDF-STEM圖像

2. 有超高壓電效應的透明鐵電單晶。Transparent ferroelectric crystals with ultrahigh piezoelectricity。Nature，2020，577，350。

簡介：作者們利用交變電場來極化PMN-PT鐵電晶體，從而完全消除了對光有散射作用的鐵電疇壁，從而獲得了兼具高壓電系數（>2100 pC/N）、高電光系數（220 pm/V）和理論極限透光率的鐵電晶體材料。這項研究工作所獲得的透明壓電晶體將有效地推動聲-光-電多功能耦合器件的設計與開發，例如透明觸覺傳感器、具有能量收集功能的透明壓電觸摸屏、用于光聲成像的高性能透明超聲換能器等。此外，在壓電機理研究方面，基于相場模擬和原位實驗表征，研究團隊還發現，在PMN-PT晶體中，減小疇壁密度（或增大電疇尺寸）可使晶體壓電和介電性能大幅增加，挑戰了人們長期以來由于鈦酸鋇晶體研究工作而形成的高疇壁密度產生高壓電效應的傳統認識，為今后壓電材料的設計提供了思路。

圖五 樣品的相場模擬圖

席聘賢

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2005年本科畢業于蘭州大學應用化學專業，2010年12月獲蘭大無機化學博士學位，?2009年在美國布朗大學聯合培養從事博士研究工作。2011年回蘭大任教，2019年獲得優秀青年科學基金。在J. Am. Chem. Soc.、?Adv. Mater.、?ACS Nano和Adv. Funct. Mater. 等期刊發表多篇論文。總被引大于4,300次，H-idex：38。

研究方向：無機功能納米材料的控制合成及其在能源催化上的應用。

代表性成果：

Ni-C-N納米片作為析氫反應的催化劑。Ni?C?N Nanosheets as Catalyst for Hydrogen Evolution Reaction。J. Am. Chem. Soc.，2016, 138, 14546?1454。

簡介：作者們報告了準備混合Ni-C-N納米片的便捷的氮化/剝離過程。這些納米片的厚度小于2 nm，化學穩定且具有金屬導電性。它們可在0.5 M H₂SO₄、1.0 M KOH或1.0 M PBS（pH = 7）中，Ni-C-N納米片可用作氫釋放反應的可靠催化劑。在0.5 M H₂SO₄中以34.7 mV的起始電勢，60.9?mV的過電勢（j = 10mAcm^-2）催化氫析出反應，并具有出色的長期穩定性（測試70 h后電流下降約10％））。

圖六 Ni-C-N納米片的形貌等表征

熊杰

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熊杰教授于2002年本科畢業于電子科技大學應用化學專業，2007年獲電子科大材料物理化學博士學位，同年留校工作。2009年-2010年在美國Los Alamos國家實驗室超導中心（Superconductor Technology Center）從事博士后研究，2010年-2011年在美國Los Alamos國家實驗室綜合納米技術中心（Center for Integrated Nanotechnology）任助理研究員。國家優秀青年科學基金獲得者，四川省學術和技術帶頭人，教育部新世紀優秀人才，四川省千人計劃，四川省杰出青年學術技術帶頭人，電子科技大學百人計劃。低維功能材料與量子器件研究所所長。現為美國材料研究協會（MRS），美國真空協會（AVS），美國物理學會（APS），IEEE會員。

主要研究方向：1. 新型二維材料與器件；2. 超導納米單光子探測關鍵技術研究；3. 光電材料與器件及儲能元件研究；4. 超導量子集成芯片研究；5. 鈣鈦礦有機半導體材料及光電器件研究；6. YBCO高溫超導帶材研究。

代表性成果：

超導-絕緣相變中的玻色金屬態。Intermediate bosonic metallic state in the superconductor-insulator transition。Science，2019，366，1505-1509。

簡介：研究者們首次在高溫超導納米多孔薄膜中完全證實了量子金屬態的存在。通過調節反應離子刻蝕的時間，在高溫超導釔鋇銅氧（YBCO）多孔薄膜中實現了超導—量子金屬—絕緣體相變。通過極低溫輸運測試發現，超導、金屬與絕緣這三個量子態都有與庫珀電子對相關的h/2e周期的超導量子磁導振蕩，證明量子金屬態是玻色金屬態，揭示出庫珀對玻色子對于量子金屬態的形成起到了主導作用。

圖七 納米孔調制的YBCO薄膜中的超導體-異常金屬-絕緣體轉變

劉明偵

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劉明偵于2011年在英國布里斯托大學獲學士學位。英國劍橋大學碩士、牛津大學光電光伏研發中心博士。現為電子科技大學材料與能源學院副院長、教授、博士生導師。應用化學中心主任。國家重點研發計劃“納米科技”青年項目首席科學家，第二十二屆中國青年五四獎章獲得者，劉明偵教授近年來已在《自然》、《能源與環境科學》等高水平雜志上發表多篇論文，其中，在《自然》發表的首篇平板異質鈣鈦礦太陽能電池的論文SCI他引超過5000余次，成為鈣鈦礦太陽能電池領域單篇引用最高且最具有里程碑意義的重要論文之一。

主要研究方向：1.鈣鈦礦太陽能電池；2.太陽能電池與新一代薄膜電池疊加新技術；3. 以鈣鈦礦材料為基礎，實現新材料在更廣泛光學器件上的應用。

代表性成果：

通過抑制空穴傳輸層中鋰鹽團聚提高鈣鈦礦太陽能電池效率。Inhibited aggregation oflithium saltin spiro-OMe TAD toward highly efficient perovskite solar cells。Nano Energy,?2020, 70, 104483.

簡介：劉明偵教授課題組提出了一種將少量的PbI₂摻入到鈣鈦礦器件中的空穴傳輸層中的方法。實驗計算結果和測試結果表明，PbI₂可以和空穴傳輸層中的添加物TBP形成絡合物。透射電子顯微鏡（TEM）和原子力顯微鏡（AFM）測試結果顯示，相比于單獨的TBP分子，少量的PbI₂-TBP絡合物能夠有效抑制空穴傳輸層中鋰鹽的團聚，從而明顯提升空穴傳輸層的表面形貌。課題組進一步分析了PbI₂的引入對器件光電性能的影響。利用空間電荷限制電流法（SCLC）測試發現摻入PbI₂的空穴傳輸層的空穴遷移率從6.61×10^-3cm²??V^-1??s^-1提升到1.07×10^-2cm²??V^-1??s^-1。而且瞬態PL測試則證明摻入PbI₂后，空穴傳輸層和鈣鈦礦的界面具有更高的電荷提取效率。加入PbI₂的器件光電性能具有顯著的提升，光電轉化效率提高超過20%。

圖八 器件制備流程和電鏡圖

鄧旭

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鄧旭于2013在德國馬克思普朗克高分子研究所取得博士學位。2013在馬普高分子研究所進行博士后研，2014-2015?在美國加州大學伯克利/勞倫斯伯克利國家實驗室從事博士后研究。2015至今在電子科技大學基礎與前沿研究院任教授。

研究方向：膠體與界面、材料表面改性、液滴傳輸、智能高分子材料。

代表性工作：

液滴的快速長距離自驅動傳輸。Surface charge printing for programmed droplet transport。Nat. Mater.，2019, 18, 936。

簡介：該論文第一次引入電荷梯度的概念，即表面電荷密度梯度?(SCD gradient)，通過控制撞擊高度的連續變化，打印出具有表面電荷密度梯度的特定路徑，進而引導水滴的自推進，成功地實現了液滴的快速、長程、無損失傳輸。這種室溫下類似萊登夫洛施特（Leidenfrost）的傳輸能以高達1.1 m/s的速度自推進，傳輸距離理論上無限制。基于這種表面電荷密度梯度介導的液滴運輸，研究人員展示了以水滴作為輪子的小車沿帶電路徑自推進的過程 (Cargo device)。同時，還發展了基于表面電荷打印方法的無槍頭式移液槍(Tipless pipette)，可用于低表面能和高粘度液滴的無損失轉移。

圖九 該材料上表面電荷密度梯度下水滴轉移示意圖。

康毅進

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康毅進于2005在復旦大學獲得本科學位。2006于美國賓夕法尼亞大學獲得博士學位。2012-2015在美國阿貢國家實驗室從事博士后工作。2015加盟電子科技大學?任教授。康毅進在Science，Nature Catalysis，Angewandte Chemie，Nano Letters 和 Journal of the American Chemical Society 等頂尖學術期刊上發表論文38篇，論文總引用次數超過5700次，H-index：26。

主要研究方向：1. 過渡金屬基納米材料的可控合成與機理研究；2. 能源相關電催化包括二氧化碳還原、氧還原等；3. 高性能電池。

代表成果：

首次水相合成二維銅納米片用于電催化CO還原。Two-dimensional copper nanosheets for electrochemical reduction of carbon monoxide to acetate。Nature?Catalysis,??2019, 2, 423–430。

簡介：在本研究中合成了結構規整的Cu納米片用于CO電還原，在2 M ?KOH電解液中，實現了48%的法拉第效率（Faradaic efficiency），乙酸鹽的分電流密度可達131 mA cm^-2（已達到商業化電流密度要求>100 mA cm^-2）。進一步研究發現，銅納米片主要暴露的是{111}晶面，Cu {111}晶面抑制乙醇和乙烯等多碳產物從而提升了乙酸鹽的選擇性。該研究不僅使CO高選擇性和高效地電還原為有價值的化學品邁上了新臺階，而且作為模型催化劑為CO電還原制多碳產物的機理研究提供了更深入的認識。

圖十 二維銅納米片和對照樣品的形貌表征

李峰

李峰教授于2006年畢業于天津大學藥學院獲理學學士學位，2013年獲University of Alberta分析化學博士學位，導師：X. Chris Le院士。2013年在University of Alberta臨床醫學及病理學系做博士后。2013年在University of California, Irvine分校干細胞研究中心做訪問學者。2018加入四川大學化學學院任特聘研究員，博導。

主要研究方向：?1. 開發用于分散條件下的核酸檢測和蛋白質檢測的高級工具。 2. DNA納米技術的基礎和應用，將DNA編程到具有可預測行為和功能的各種納米設備和納米機器中。

代表性成果：

使用隨機DNA Walker探測和控制生物分子-納米粒子界面的動態相互作用。 Probing and Controlling Dynamic Interactionsat Biomolecule?Nanoparticle Interfaces UsingStochastic DNA Walkers。ACS Nano?2019, 13, 8106?8113。

簡介：作者們報告了一種自下而上的方法來組裝一系列能夠探測在生物納米界面發生的動態相互作用的隨機DNA Walker。系統地研究了各種界面因素的影響，包括分子內相互作用、方向、協同作用、空間效應、多價和結合障礙對球形核酸界面處酶行為的影響。作者的機理研究揭示了各種界面因素的關鍵作用，這些因素顯著改變了整體溶液中的分子結合和酶促行為。對生物-納米界面的更好理解可以促進基于納米粒子的生物傳感器和/或功能設備的更好設計和操作。作者成功地證明了對生物納米界面的更好理解有助于合理化核酸和抗體可擴增生物傳感器的設計。

圖十三 酶與基底相互作用的圖示

【總結】

國家科研之新生力量，蓬勃發展新希望。青椒們加油。

歡迎在留言中補充你心中的優秀青年教授。

本文由踏浪供稿。

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