回望四月，有哪些研究進展讓你印象深刻？材料人為您精選2023年4月份材料領域中，中國學者（或通訊單位為國內機構）發表在頂級期刊Nature和Science上的優秀工作。

1.?中科大&浙工大最新Nature！！！

中國科學技術大學姚宏斌教授，李震宇教授聯合浙江工業大學陶新永教授報道了一種基于LaCl₃的鋰超離子導體，與鋰金屬電極具有良好的界面兼容性。相對于Li₃MCl₆（M = Y，In，Sc和Ho）電解質晶格，UCl₃型LaCl₃晶格具有大型一維通道，可實現快速的Li⁺傳導，并通過Ta摻雜相互連接La空位，形成三維Li⁺遷移網絡。經過優化的Li_0.388Ta_0.238La_0.475Cl₃電解質，在30℃時具有3.02 mS cm^-1的Li⁺導電率和0.197 eV的低激活能。它還生成了梯度界面鈍化層，用于穩定Li金屬電極進行長期循環。當直接與未涂層的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正極和裸露的Li金屬負極相耦合時，Li_0.388Ta_0.238La_0.475Cl₃電解質能夠使固態電池以4.35 V的截止電壓和1 mAh cm^-2以上的面積容量運行100多個周期。此外還展示了鑭系金屬氯化物（LnCl3；Ln = La、Ce、Nd、Sm和Gd）中的快速Li⁺傳導，這表明LnCl₃固態電解質系統可以提供進一步的傳導性和實用性發展。相關成果以“A LaCl₃-based lithium superionic conductor compatible with lithium metal”發表在Nature上。

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2.?中科院大連化物所Nature-室溫超快氫負離子導體

中國科學院大連化學物理研究所Weijin Zhang and Jirong Cui，曹湖軍Hujun Cao，陳萍Ping Chen等，在Nature上發文，提出了一種全新材料設計研發策略，，通過機械球磨法，在稀土氫化物——氫化鑭晶格中，創造了大量的納米微晶和晶格缺陷，造成氫化鑭LaHx晶格的畸變，從而顯著抑制了電子的傳導五個數量級以上，實現了純氫負離子的快速傳導。在?40°C時，這使得氫化鑭LaHx轉變為超離子導體，具有1.0×10E?2Scm?1創紀錄高的氫負離子H?電導率和0.12eV低擴散勢壘。同時，還演示了一種室溫全固態氫化物電池。

3.?西安交大&臥龍崗&哈工大 再發Science!!!

西安交大李飛教授、澳大利亞臥龍崗大學張樹君教授、哈工大常云飛教授等人發現鋯鈦酸鉛[Pb(Zr,Ti)O₃或PZT]陶瓷的壓電性能可以通過織構制造使晶粒沿特定方向排列，從而得到增強。提出一種種子鈍化織構工藝，通過使用新開發的PZT微片模板來制造織構陶瓷。該工藝不僅確保了富鈦PZT層中誘導的晶粒生長，而且還通過鋯和鈦的層間擴散促進了所需成分的獲得。成功制備出具有優異性能的PZT陶瓷，通過抑制PZT粉末和鈦酸鹽之間的其他嚴重化學反應解決了制造菱面體PZT陶瓷的挑戰。

相關研究工作以“Lead zirconate titanate ceramics with aligned crystallite grains”為題刊登在《Science》上。

而在2022年4月，西安交大李飛、哈工大田浩和臥龍崗大學張樹君就在Science上發表了題為《Ferroelectric crystals with giant electro-optic property enabling ultracompact Q-switches》的論文。他們在鈮銦酸鉛-鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(PIN-PMN-PT)弛豫鐵電單晶中，通過晶體切型、晶體組分和極化工藝的協同設計，獲得了理想的層狀疇結構。該項工作為弛豫鐵電單晶應用于電光技術領域邁出了堅實的一步。

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4.?蘇州大學&清華大學最新Nature！！

镅（Am）與使用過的核燃料中存在的鑭系元素（Ln）的分離在核能的可持續發展中起著關鍵作用。由于熱力學穩定的Am（III）和Ln（III）離子具有幾乎相同的離子半徑和配位化學，因此該任務極其挑戰性。Am（III）氧化為Am（VI）產生與Ln（III）離子不同的AmO₂²⁺離子，能夠促進分離。然而，Am（VI）通過傳統分離方案（包括溶劑和固體萃取）所需的輻解產物和有機試劑快速還原回Am（III）阻礙了實際的基于氧化還原的分離。在這里，本文介紹了納米級的多金屬氧酸鹽（POM）簇與空位兼容的六價錒系元素（238 U，237 Np，242钚和243 Am）在硝酸介質中的三價鑭系元素的選擇性配位。根據報道，該簇是迄今為止在水性介質中觀察到的最穩定的Am（VI）物種。Am（VI）/Eu（III）的分離因子為780。該項工作由蘇州大學王殳凹團隊與清華大學徐超團隊完成，以標題為：“Ultrafiltration separation of Am(VI)-polyoxometalate from lanthanides”，發表在2023年Nature上。蘇州大學Hailong Zhang、Ao Li、Kai Li共同一作。

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5.?中科大離子膜成果登上最新Nature！！！

近日，中國科學技術大學徐銅文教授，楊正金教授聯合美國猶他州立大學T. Leo Liu采用一種策略，通過使用共價鍵合的聚合物框架和剛性限制的離子通道，實現大面積、自由支撐的合成膜中離子在水中的擴散極限。接近無摩擦的離子流動是由穩固的微孔限制和離子與膜之間的多重相互作用共同實現的，例如，Na擴散系數為1.18×10^+?9?m²?s^–1，接近無限稀釋純水中的值，且面積特定膜電阻低至0.17?Ω?cm²。作者展示了在快速充電水溶性有機氧化還原液流電池中具有高效能量效率和高容量利用率的高效膜，同時在極高的電流密度（高達500?mA?cm^–2）下避免了交叉滲透引起的容量衰減。這種膜設計理念可能廣泛適用于各種電化學設備的膜以及精確的分子分離。相關成果以“Near-frictionless ion transport within triazine framework membranes”為題發表在Nature上。Peipei Zuo, Chunchun Ye, Zhongren Jiao共同一作。

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6.?北京理工大學/中科院理論物理研究所Nature-超導 | CsV3Sb5

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日本 東京大學(The University of Tokyo）Yigui Zhong, Kozo Okazaki等，北京理工大學Jinjin Liu（共同一作）, 王秩偉 Zhiwei Wang，施訓Xun Shi等，中國科學院理論物理研究所 吳賢新Xianxin Wu（共同一作），在Nature上發文，報道了基于超高分辨率和低溫角分辨光電發射光譜，在兩個典型CsV3Sb5衍生的Kagome超導體Cs(V_0.93Nb_0.07)₃Sb₅和Cs（V_0.86Ta_0.14）₃Sb₅動量空間中，直接觀察到無節點、幾乎各向同性，及軌道無關的超導能隙。基于鎢V等價Nb/Ta置換，這種能隙結構，對基態中電荷有序的出現或缺失是魯棒的。對超導能隙的全面表征為Kagome超導體的電子配對對稱性，提供了不可缺少的信息，并促進了對量子材料中超導電性和交織電子序的理解。

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7.?華東理工首篇Science：倒置鈣鈦礦電池25.4%效率！

近日，華東理工大學吳永真教授、朱為宏教授、德國波茨坦大學Martin Stolterfoht教授、吉林大學張立軍教授和華中科技大學陳煒教授等人聯合報道了一種具有親水性氰基乙烯基膦酸(CPA)錨定基團和疏水性芳基胺基空穴提取基團(MPA-CPA)的兩親性分子空穴轉運體，通過潤濕和鈍化增強鈣鈦礦沉積，從而最大限度地減少了埋藏的界面缺陷。實驗結果顯示，所得鈣鈦礦薄膜的PLQY為17%，Shockley-Read-Hall壽命接近7微秒，并在1.21V的V_OC和84.7%的FF下實現了25.4%的認證功率轉換效率（PCE）。此外，1 cm²和10 cm²微型模塊的PCE分別為23.4%和22.0%。更加重要的是，封裝模塊在操作和濕熱測試條件下均表現出高穩定性。相關研究成果以“Minimizing buried interfacial defects for efficient inverted perovskite solar cells”為題發表在國際知名期刊Science上。

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