下南洋-新加坡華人材料學家概覽

新加坡是南洋華人的主要聚居地之一，其高等教育和科學研究的蓬勃發展亦離不開華人的貢獻。我們以新加坡國立大學材料科學與工程系和南洋理工大學材料科學與工程學院為例，梳理了部分在新的華人材料學家并追蹤了他們的最新科研成果。我們所精選研究者的資料均來源于學校官網，并在近期均有頂刊發文，并不代表學院全體學術成員。

新加坡國立大學

• 陳景升

CHEN Jingsheng目前是新加坡國立大學材料科學與工程系副教授。陳于1999年在蘭州大學近代物理系獲得博士學位，其后在南洋理工大學從事博士后研究。2001年開始，在新加坡數據存儲研究所（DSI）擔任資深研究科學家并率領團隊致力于1Tbits/in²磁記錄存儲的新興技術研發。2007年加入新加坡國立大學。迄今為止，陳老師已獲得由世界上最大的硬盤公司美國希捷技術超過100萬美元的贊助，開發的多項技術被應用希捷產品上，并獲得了新加坡科學技術部、教育部和國家研究基金會超過1200萬新加坡元的資助。陳教授的研究領域包括納米磁性材料的信息存儲、電子強關聯氧化物多鐵性材料、自旋電子學、納米團簇的光學和磁學性質。

課題組網站：

http://www.dmse.nus.edu.sg/JingShengChen/home.html

近期代表性成果：

Current-induced magnetization switching in all-oxide heterostructures. Nature Nanotechnology,?14, 939–944(2019).

圖示 SrIrO₃/SrRuO₃的示意圖和結構表征

課題組近期發展了一種全氧化物的SrIrO₃/SrRuO₃高質量異質結材料。其中，SrIrO₃由于很強的自旋軌道耦合效應（SOC）可以在通電流的情況下產生非平衡的自旋積累，并以自旋電流的方式進入相鄰的SrRuO₃磁性層產生自旋軌道矩。研究人員則進一步通過控制輸入電流的極性來控制自旋軌道矩，從而實現磁化方向定向反轉。更重要的是，通過控制SrRuO₃薄膜生長時的氧壓，可以連續調節磁化軸偏離垂直方向的角度，從而打破自旋軌道矩的旋轉對稱性，實現電流驅動的磁化翻轉。與傳統的通過界面反鐵磁交換偏置實現零場自旋軌道矩翻轉相比，SrIrO₃/SrRuO₃的零磁場自旋軌道矩翻轉不是界面效應，并且可以抵抗更高的外磁場干擾，同時具有更好的耐用性。同時，研究人員還在STO（110）襯底上的SrIrO₃/SrRuO₃異質結中發現了各向異性的自旋軌道矩效應，驗證了前人的理論。

• 王家功（John Wang）

王教授目前是新加坡國立大學材料科學與工程系主任、新加坡國立大學研究生院綜合科學與工程學術委員會資深教授。研究方向包括：多鐵性薄膜及器件，材料化學，生物材料和納米復合材料，納米材料與可持續能源。John Wang 教授在國際頂級學術期刊上已發表超過300篇著作。2003年，John Wang 教授當選英國皇家學會材料、礦物和采礦研究學會研究員，以表彰其在無機材料和化學領域取得的卓越的學術成就。

課題組網站：

http://www.dmse.nus.edu.sg/ACL/index.html

近期代表性成果：

Guided Assembly of Microporous/Mesoporous Manganese Phosphates by Bifunctional Organophosphonic Acid Etching and Templating. Advanced Materials (2019): 1901124.

圖示 高度有序多孔磷酸錳材料的制備示意圖

課題組近期發展了一種可制備高度有序微孔/介孔結構的軟模板方法。研究人員利用有機膦酸同時作為刻蝕劑和模板劑，在高真空輔助的退火作用下成功制備高度有序的多孔磷酸錳。通過這種方法，制備過程中的無機前驅體和有機模板的強相互作用會被減弱，消除了塊狀磷酸錳形成的可能性，并且磷酸錳框架能夠在去模板的過程中得以保存。由此得到的磷酸錳不僅具有均一的尺寸分布，還能分別形成高度有序的微孔和介孔結構，其中微孔結構的比表面積可達304.1 m²?/g，打破了錳基材料的記錄，并對OER電催化活性的優化起到了顯著的提高作用。

• 丁軍

丁軍是新加坡國立大學教授，中科院寧波材料技術與工程研究所客座教授。其研究方向包括多材料/多功能材料的增材制造、缺陷引起的鐵磁/鐵電/光學效應以及納米磁性材料在生物醫學和環境方面的應用。丁教授已發表文章超過400篇，被引用次數超過12000多次，H-Index影響因子61。參加過各類型會議超過200次，其中邀請報告80余次。

課題組網站：

https://www.x-mol.com/groups/Team_DingJun/people

近期代表性成果：

Metallization of 3D Printed Polymers and Their Application as a Fully Functional Water‐Splitting System. Adv. Sci. 2019, 6, 1801670.

圖示 經過電鍍化處理的3D聚合物結構

丁教授團隊合作報道了一種新型復合3D聚合物結構。研究利用非晶的鎳-磷圖層在打印聚合物結構上進行電鍍，實現聚合物的金屬化，有效導電率可以達到4.7 × 104 S/m。更重要的是，這種方法制備的材料可以在保持高導電性的同時維持結構柔性。進一步地，研究人員利用鎳-鐵-氫氧化物納米片進行電沉積，材料在堿性環境中表現出了優異的電解水性能。

• 歐陽建勇

歐陽建勇畢業于清華大學化學系，并在中國科學院化學所和日本分子科學研究所分別獲得碩士和博士學位，曾在日本北陸先端科學技術大學院大學和美國加州大學洛杉磯分校作助理教授和博士后。2006年加入新加坡國立大學材料與科學工程學院，研究方向包括有機電子、存儲器件及納米材料等，在Nature Materials、Nature Nanotechnology、Nature Communications、Advanced Materials、Nano Letters等學術刊物上發表論文100余篇，平均每篇文章的引用>80次。主要研究成果包括發明了世界上第一個高分子/納米顆粒存儲器和刷新了可加工導電高分子的電導和熱電性能的世界記錄。

課題組網站：

http://www.dmse.nus.edu.sg/ouyanglab/index.html

近期代表性成果：

Flexible Quasi-Solid State Ionogels with Remarkable Seebeck Coefficient and High Thermoelectric Properties, Advanced Energy Materials, 2019, 9, 1901085.

圖示 離子液體的化學結構及離子液體凝膠的熱點表征

課題組報道報道了由聚（偏二氟乙烯共六氟丙烯）（PVDF-HFP）制得的環境友好、柔性準固態離子液體凝膠，該離子液體凝膠表現出超高離子塞貝克系數（26.1 mV/K）、高離子電導率（6.7 mS/cm）和低熱導率（0.176 W/m K）。該工作檢測到的塞貝克系數打破了迄今為止在電子和離子熱電材料中觀察到的最高塞貝克系數。研究表明，這一打破記錄的超高塞貝克系數來源于PVDF-HFP和離子液體之間的離子-偶極相互作用。基于該離子凝膠制備的離子型熱電電容器也被證明可以將間歇性熱量轉換為電能。

南洋理工大學

• 陳曉東

陳曉東，南洋理工大學材料科學與工程學院教授、院長，馬克思-普朗克-南洋理工大學聯合人工感官實驗室主任，南洋理工大學柔性器件創新中心(iFLEX)主任。主要從事可程序化材料在能源的轉化、柔性電子器件、以及納米生物界面等領域的工作，研究成果受到國際同行的廣泛關注和認可，在Nature Nanotech, Nature Chemistry, Nature Communications, Adv. Mater.,JACS 和 Angew. Chem.等國際知名學術刊物發表SCI 論文近170余篇，他引超過5000次。

課題組網站：

https://www.ntu.edu.sg/home/chenxd/

近期代表性成果：

An Artificial Somatic Reflex Arc. Advanced Materials, 2020, 32, 1905399.

圖示 人工體神經反射弧的設計和表征

該團隊報道了一種可響應觸覺壓力進行電化學致動的人工體神經反射弧。當壓力探測器探測到的壓力超過刺激閾值時，基于MOF材料的閾值控制單元被激活并觸發電化學致動器完成響應致動行為。研究認為，這一響應機制模仿了神經系統中的悉無律。進一步的實驗證明，將這一反射弧集成到機器中完全可以仿生嬰兒掌握反射弧。這一研究為發展下一代人機界面和神經義肢提供了新的思路。

• 趙彥利

趙彥利在南開大學獲得博士學位后，先后前往加州大學洛杉磯分校以及西北大學從事博士后研究，師從諾貝爾化學獎得主Sir Fraser Stoddart教授。進入新加坡南洋理工大學后主要從事物理化學和材料科學前沿交叉領域的研究，研究范圍集中于新型自聚集材料的設計、制備以及應用開發。在Science、Nat Chem、Sci Adv等國際一流期刊共發表SCI論文280余篇，H指數大于48。

課題組網站：

https://www.ntu.edu.sg/home/zhaoyanli/Yanli_Zhao_Research_Group/Welcome.html

近期代表性成果：

Self-assembled single-atom nanozyme for enhanced photodynamic therapy treatment of tumor. Nat. Commun., 2020, 11, 357.

圖示 自組裝單原子納米酶的制備以及治療示意圖

趙彥利等人報道了一種安全、多樣化的自組裝光動力學試劑--OxgeMCC-r 單原子酶。這種納米酶由單原子釕作為催化活性位點固定到Mn₃[Co(CN)₆]₂MOF材料上，之后這一材料裝載光敏劑Ce6可作為能夠產生氧氣的類過氧化氫酶的納米酶材料。研究制備得到的OxgeMCC-r具有明確的形貌、均一的尺寸分布以及高載藥量。當納米酶進入腫瘤組織，其中的單原子釕可以與內源性的過氧化氫進行反應產生氧氣，緩解腫瘤的乏氧狀態，實現高效的光動力學治療。

• 王峻嶺

王教授在美國馬里蘭大學獲得博士學位，并在賓夕法尼亞州立大學從事博士后工作。之后，他加入南洋理工大學開展獨立研究工作。王教授的研究主要關注多功能薄膜材料在納米電子、自旋電子器件中的應用。在他的近期工作中，也致力于研究二維材料的鐵電/磁性能。王峻嶺在Science、AM等高質量期刊上發表了超過120篇文章，引用已超過8000次。

課題組網站：

https://www.ntu.edu.sg/home/jlwang/Index.htm

近期代表性成果：

Origin of giant negative piezoelectricity in a layered van der Waals ferroelectric. Sci. Adv. 2019, 5: eaav3780.

圖示 二維層狀CuInP₂S₆壓電性能的原子起源

課題組報道了一種可以定量檢測范德瓦爾斯固體-二維層狀鐵電材料CuInP₂S₆壓電性能和電致伸縮能力的方法。利用單晶X射線晶體學和密度泛函理論計算，研究人員揭示了該二維層狀系統中負壓電性能的原子起源，即銅離子的位移不穩定性與減少的晶格維度的耦合作用。不僅如此，可觀的壓電響應和可以忽略不計的機制夾持效應保證了二維層狀材料在柔性器件等新興領域的應用前景。

• 徐梽川

徐梽川，目前是新加坡南洋理工大學材料科學與工程學院副教授。2002年于蘭州大學獲得化學學士學位，2008年于蘭州大學獲得電分析化學博士學位。在2004-2005年和2005-2007年間分別與中國科學院物理研究所和布朗大學聯合培養。2007-2009年在紐約州立大學和中科院物理研究所擔任研究助理。2009-2012年在麻省理工學院從事博士后研究工作。已發表論文100余篇，共被引用6900多次，h指數38。其還擔任歐洲氫能源論壇委員會委員，ECS新加坡分會副主席等職務。

課題組網站：

https://www.ntu.edu.sg/home/xuzc/

近期代表性成果：

Iron-facilitated dynamic active-site generation on spinel CoAl2O4 with self-termination of surface reconstruction for water oxidation. Nature Catalysis,?2, 763–772(2019).

圖示 表面重構及去質子過程的原位表征

徐教授團隊與法國國家科學研究院合作報道了采用鐵取代惰性CoAl₂O₄中部分鋁的方法制備出高效的OER電催化劑（CoFe_0.25Al_1.75O₄）。研究人員表示，鐵取代可在OER條件下實現材料表面重構變成具有活性的鈷氫氧化物，隨后去質子化的過程可以誘導激活重構的氫氧化物，使得帶負電的氧作為活性位點。另一方面，由于氧2p軌道的提升，促使表面氧空位的累積，導致鋁離子浸出，從而又能夠自發終止表面進一步重構，最終實現催化劑表面可控的電化學重構。

• 劉政

劉政是南洋理工大學副教授，是二維材料的合成與應用領域的領軍人物。他的主要研究方向為新型二維材料高質量晶體的氣相合成、表征及應用。劉政團隊在二維材料的納米電子器件及儲能器件的制造領域做出了突出貢獻。作為二維材料研究的先驅者之一，他發表了超過140篇學術研究論文，其中包括16篇Nature、Science系列。

課題組網站：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10738-4

近期代表性成果：

Van der Waals negative capacitance transistors. Nature Communications, 10: 3037 (2019).

圖示 CIPS/MoS₂范德瓦爾斯異質結構及負電容場效應管

劉教授團隊近期報道了一種基于二維二硫化鉬和CuInP₂S₆(CIPS)異質結構的新型負電容場效應晶體管。檢測表明，這一負電容場效應晶體管的亞閾值擺幅遠低于玻爾茲曼極限。研究還顯示，當這一負電容場效應晶體管中的范德瓦爾斯結構的厚度小于20納米時，晶體管的遲滯效應就可以忽略不計。更重要的是，當彎曲半徑達到3.8毫米時，柔性范德瓦爾斯負電容場效應晶體管的開關特性可以低于60?mV/dec。研究認為這一新型場效應晶體管可以在超低功率和柔性器件領域具有潛在的應用價值。

—END—

本文由nanoCJ供稿。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱: tougao@cailiaoren.com.

投稿以及內容合作可加編輯微信：cailiaorenVIP。