Adv. Funct. Mater. 最新文獻快訊專題-8.2更新

能源小將 7年前 (2016-08-03) 5184瀏覽

本期專題跟蹤了Advanced Functional Materials于2016年8月2日見刊（Volume 26,?Issue 29）的所有文獻，并做相關導讀，相關文獻資源網友已上傳，點我跳轉到材料人論壇下載（微信讀者請點擊閱讀原文）。

本期AFM共更新文獻22篇，其中中國作者文章8篇【華東理工大學（1）、上海大學（1）、武漢理工大學（1）、北京大學（1）、南京大學（1）、蘇州大學（1）、中科院化學所（1）、浙江大學（1）、鄭州大學（1）、中科院國家納米科學中心（2）、中科院有機固體重點實驗室（1）】，文章分別涉及三維環形納米結構、納米發電機、可伸縮電子、噴墨打印材料、電致變色器件、有機半導體材料等。

封面文章：利用光的干涉與衍射合理構建的三維環形納米結構

韓國大學物理系的Eun-Ah You等利用紫外光的干涉和衍射發現一種簡便、合理的方法構建可調層數的三維環形納米結構。他們通過離散化的亮點和駐波可以采用簡單傳統的光刻技術實現這一結構。這一方法也將適用于需要制備高通量大面積的三維結構的眾多應用中。

三維環狀納米結構示意圖

Rational and Facile Construction of 3D Annular Nanostructures with Tunable Layers by Exploiting the Diffraction and Interference of Light（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201670183）

封面內頁：自供能的可植入電阻記憶設備

韓國大學的Sahn Nahm等將(Na_0.5K_0.5)NbO₃（NKN）分別生長在TiN/SiO₂/Si基底上作為阻變存儲器以及柔性TiN/PI（聚酰亞胺）上作為納米發電機構建可植入式的自供能的阻變存儲器。該NKN自供能器件具有雙極變化特性，可以獲得穩定的10²的開/關變化率。

可植入的自供能阻變存儲器的結構與簡單機理圖

Resistive Switching Memory Integrated with Nanogenerator for Self-Powered Bioimplantable Devices （Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201505569）

全文：

?1.可看透電致變色器件：最先進的多彩聚合物用于高對比度電致變色器件。

意大利帕多瓦大學的Luca Beverina等提出兩種新型多彩色電致變色聚合物，由共軛的EDOT/ProDOT作為共聚物主鏈以及Weitz-型的氧化還原活性電致變色小分子連接物（WTE）。這種WTE實現了高度可逆的氧化還原反應，以無色-紅色變換補充了主鏈的無色-藍色的變換，這進一步突破了溶液加工實現的聚合物層以實現可看透電致變色器件的設計局限。

新型多彩聚合物電致變色器件的光學性能

State-of-the-Art Neutral Tint Multichromophoric Polymers for High-Contrast See-Through Electrochromic Devices（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI:?10.1002/adfm.201601819）

2.氫鍵有機半導體材料作為高效穩定的過氧化氫光合作用的光電催化劑

約翰開普勒林茨大學的Eric Daniel G?owacki等首次報道了通過氫鍵有機半導體在電解質水溶液中光電催化氧還原為過氧化物。研究發現這種材料能在連續照明幾天的情況下于光電化學電池中穩定工作，且工作環境的pH值范圍從1到12。其就單位（過氧化氫產量/催化劑用量/時間）催化性能而言更是超過之前報道的一到兩個數量級。

具有EPI半導體電極的光電催化測試結構圖

Hydrogen-Bonded Organic Semiconductors as Stable Photoelectrocatalysts for Efficient Hydrogen Peroxide Photosynthesis（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI:?10.1002/adfm.201601946）

3.平面納米篩：多功能納米篩用于納米光學設施

新加坡國立大學的Qiu Chengwei等人提出了一條十分有前景的關于納米篩基螺旋設備的技術路線，在實驗上已經證實是可行的，它可以實現光漩渦的全操作包括光漩渦的產生、雜化、多路復用、聚焦以及無衍射傳播。

納米篩的多功能應用

Flat Helical Nanosieves (Adv. Funct. Mater. 2016, DOI: 10.1002/adfm.201601345)

4.國家納米科學中心：有機-無機鈣鈦礦復合材料用于光電、光伏設備

國家納米科學中心的Lin Niu（第一作者）、劉新風和南洋理工大學的劉政（共同通訊）等人用便捷的兩步氣相輸運淀積法在SiO₂/Si基底上控制合成了有機鹵化鉛鈣鈦礦納米片，并研究了納米片厚度與光電性能的關系，發現納米片厚度在30nm時具有最好的光電響應性能。

鈣鈦礦納米片光電性能與厚度的關系

Controlled Growth and Reliable Thickness-Dependent Properties of Organic–Inorganic Perovskite Platelet Crystal (Adv. Funct. Mater. 2016, DOI: 10.1002/adfm.201601392)

5.從塊體到納米尺度的力、光致變色：單根自組裝絲帶上的數據存儲

德國卡爾斯魯厄理工學院的Damiano Genovese及Luisa De Cola等（共同通訊）發現利用鉑的復合物能夠在超長帶上自組裝，且在納米尺度的力激勵下展現出力致變色現象。原子力顯微鏡（AFM）發現，力致變色僅在原位刺激的短距離內能夠發生，可以據此在單根自組裝的絲帶上設計利用AFM納米光刻高密度信息。另外，有機發光的光致變色現象也可用于封裝和擦除信息。

力致變色響應圖及納米光刻與光致變色的結合應用

Mechano- and Photochromism from Bulk to Nanoscale：Data Storage on Individual Self-Assembled Ribbons（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601269）

6.納米復合材料：鉆石納米線(DNT)作為納米復合材料的增強體

新加坡高性能計算研究院的Zhang Gang以及昆士蘭科技大學的Gu Yuantong等（共同通訊）人研究了DNT/PE(聚乙烯)之間的載荷轉移以及界面切應力分析等，這項研究首次解釋了DNT與聚合物之間的載荷轉移，為未來DNTs作為各種納米復合材料的增強體提供了基礎理論。

DNT/PE拉拔模擬

Diamond Nanothread as a New Reinforcement for Nanocomposites (Adv. Funct. Mater. 2016, DOI: 10.1002/adfm.201600119)

7.中科院有機固體重點實驗室：高性能膠體量子點用于太陽能電池空穴傳輸層

石墨炔，一種新型大π共軛碳空穴傳輸材料，被用作膠體量子點太陽能電池的陽極緩沖層。與其相同的期間結構相比，功率轉換效率從9.49%顯著提升到10.64%。從量子點固體活性層到陽極的空穴傳輸只能通過石墨炔來降低量子點固體的功函數來達到目的。中科院有機固體重點實驗室的李玉良、Jizheng Wang以及多倫多大學的Edward H. Sargent等（共同通訊）的研究表明全碳緩沖層延長了載流子壽命，降低了先前被忽視的表面光伏背面的重組裝置。值得注意的是，該裝置還表現出了較高的穩定性。結果表明，石墨炔有望應用在光電材料的各種方面，從而增強材料性能。

以石墨炔為陽極的PbS膠體量子點太陽能電池原理圖及其光電性能

Graphdiyne: An Efficient Hole Transporter for Stable High-Performance Colloidal Quantum Dot Solar Cells（Adv. Funct. Mater. 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601570）

8.高速度、低能量的氮化物憶阻器

美國休利特帕卡德實驗室的R. Stanley Williams及J. Joshua Yang等（共同通訊）采用AlN薄膜作為高性能憶阻器，展示出超快的開關時間（在光導中的微器件為85 ps）以及較低的開關電流（50 nm器件中約15 μA），其快速的開關特性可能與帶正電的氮空位的運動有關。

憶阻器的快速響應特性及機理簡圖

High-Speed and Low-Energy Nitride Memristors（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201600680）

9.有機-無機雜化的鈣鈦礦材料中各向異性的超聲子熱輸運

佛羅里達州立大學的Shangchao Lin等采用平衡分子動力學模擬發現：甲基碘化鉛（MAPbI₃）在不同晶相中的熱導率小于1 W m^?¹ K^?¹，在室溫下低至0.31 W m^?1 K^?1。同時探究了導致這種超低導熱性、聲子壽命和平均自由程短以及在低溫下熱導率的各向異性產生原因等。

不同晶相的熱導性能圖

Anisotropic and Ultralow Phonon Thermal Transport in Organic–Inorganic Hybrid Perovskites: Atomistic Insights into Solar Cell Thermal Management and Thermoelectric Energy Conversion Efficiency（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI:?10.1002/adfm.201600284）

10.鄭州大學：竹纖維狀氮化鎵納米線構成的壓電式憶阻材料

鄭州大學材料物理實驗室的劉海濤等人通過化學氣相沉積法合成了竹纖維狀氮化鎵納米線來制作壓電式憶阻材料。實驗結果表明所制成的器件在斷開電源時可以記憶近期所有的電阻狀態，而且通過轉換延遲效應調整波形，該實驗表明可以使用納米結構壓電材料的壓電性質來設計或者修正憶阻器。

憶阻元件的記憶性能

A Bamboo-Like GaN Microwire-Based Piezotronic Memristor(Adv. Funct. Mater. 2016,DOI: 10.1002/adfm.201600962）

11.浙江大學：普魯士藍（PB）@ C復合材料作為高倍率和長壽命的鈉離子電池正極材料

浙江大學材料學院姜銀珠、Yunhao Lu團隊和澳大利亞Wollongong大學孫文平研究員等（共同通訊）為了研究空位對鈉儲存的影響以及嵌鈉反應動力學，提出了用普魯士藍@C作為鈉離子電池正極材料。形狀完美的納米PB立方體直接生長在碳鏈上，保證了電荷的轉移和鈉離子的擴散。在形狀與結構的協同作用下，PB@C復合材料表現出前所未有的倍率性能和循環穩定性——在90 C倍率下，容量為77.5 mAh g^?1；在20 C倍率下循環2000次，容量為90 mAh g^?1，容量保持率達到90%。

PB@C的形貌表征

Prussian Blue@C Composite as an Ultrahigh-Rate and Long-Life Sodium-Ion Battery Cathode （Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201600747）

12.光敏光纖陣列：用于物體輸運

埃因霍溫科技大學的Dirk J. Broer等人仿照呼吸系統里的纖毛，使用液晶聚合物與偶氮苯制備得到光敏纖維，并且在制備過程中可以控制纖維的尺寸以及數量，纖維會彎向紫外光側且該過程可逆。這種材料適用于高效地輸運物體。

模仿纖毛的光敏纖維

Photoresponsive Fiber Array: Toward Mimicking the Collective Motion of Cilia for Transport Applications (Adv. Funct. Mater. 2016, DOI: 10.1002/adfm.201601221)

13.Mxene電極用于集成WSe₂以及MoS₂的場效應管

韓國成均館大學的Jin-Hong Park及Sungjoo Lee等（共同通訊）將Mxene家族的Ti₂C(OH)_xF_y應用于WSe₂及MoS₂場效應管中，功函數達4.98 eV。將Ti₂C(OH)_xF_y和WSe₂及MoS₂組成金屬-氧化物-半導體換流器，在未來納米電子器件領域有廣泛應用。

Ti₂C(OH)_xF_y片的制備流程圖和TEM、AFM圖

MXene Electrode for the Integration of WSe2 and MoS2 Field Effect Transistors（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201600771）

14.蘇州大學&中科院化學所：Bi₂S₃納米顆粒用于腫瘤成像及熱療

蘇州大學的Leshuai W. Zhang、李楨以及中科院化學所的高明遠等（共同通訊）通過一種牛血清白蛋白（BSA）調節的生物化作用合成了10 nm以下的Bi₂S₃。該納米顆粒可以進行有效的血液循環以及腫瘤靶向的能力。另外，其在光熱及放射治療方面的應用也有令人驚喜的效果。

Bi₂S₃納米顆粒制備流程和在多種腫瘤診斷治療方面的應用

BSA-Mediated Synthesis of Bismuth Sulfde Nanotheranostic Agents for Tumor Multimodal Imaging and Thermoradiotherapy（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601341）

15.柔性可拉伸電子：設計極限應變的彈性基底

美國西北大學的Yonggang Huang及伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的John A. Rogers等人（共同通訊）提出了一個簡單的路線，將薄膜或網格狀的高模量材料轉移到一個預拉伸柔性襯底上，形成褶皺的幾何圖形。由這個過程所形成的結構表現出低的彈性模量，其是由于小的有效剛度的起皺膜或網格而產生的，在大應變產生時，它表現出了高的切線模量（例如>1000倍的彈性模量）。

二軸拉伸的原理圖、電鏡圖以及拉伸性能

Design of Strain-Limiting Substrate Materials for Stretchable and Flexible Electronics（Adv. Funct. Mater. 2016,DOI: 10.1002/adfm.201600713）

16.南京大學&北京大學：鋸齒形硅納米線生長中的面內自整定和孿生動力學表現出的強伸縮性

南京大學固體微結構物理國家重點實驗室的Linwei Yu及北京大學的陳清等人（共同通訊）報道了錫面內催化的晶體硅納米線在低能量下循環自整定結晶和孿生動力學，其不需要外部參量調停就可以周期性生長成鋸齒形晶體硅納米線，新方法合成的類單晶硅納米線為設計高性能柔性電子元件提供了新思路。

SINWs生長示意圖和機理

In-Plane Self-Turning and Twin Dynamics Renders Large Stretchability to Mono-Like Zigzag Silicon Nanowire Springs(Adv. Funct. Mater. 2016,DOI: 10.1002/adfm.201600780）

17.武漢理工大學&上海大學：鉍堆疊結構拓撲絕緣體薄片的最小熱導率

武漢理工大學的張清杰、上海大學的張文清以及盛頓大學Jihui Yang等人（共同通訊）報道了交替堆疊旋涂拓撲絕緣體和普通絕緣體的方法，可以獲得合適的熱電性質。它憑借自身特點較好的達到了所期望的低晶格熱導電性，為發展高性能拓撲絕緣體熱電材料提供了希望。

拓撲絕緣體結構設計圖及熱電性能

Minimum Thermal Conductivity in Weak Topological Insulators with Bismuth-Based Stack Structure(Adv. Funct. Mater. 2016,DOI: 10.1002/adfm.201600718）

18.華東理工大學：具有優異的油吸附和光-熱蒸發性能的空心碳球

華東理工大學的龍東輝教授等提出了一種制備統一空心碳球（HCSs）的方法。所制備的HCSs具有毫米尺度、相互貫穿、開孔、碳殼以及外部的巨大空洞的層狀結構，允許分子從空心結構中快速地運輸和貫穿。另外，通過將碳納米管均勻分散在前驅體溶液中得到碳納米管加固的 HCSs，材料的機械強度、疏水性以及電、熱性質得到顯著提高。