H因子均＞180，被引頻次均超過12+萬次的兩位華人科學家新晉為2021年中國科學院外籍院士

楊培東院士，美國加州大學伯克利分校化學和材料科學雙聘教授、美國藝術與科學院院士、上海科技大學物質科學與技術學院創始院長、美國國家科學院院士、中國科學院外籍院士。?楊培東教授主要研究方向一維納米結構及其在光學和能量轉化中的應用，包括人工光合作用、太陽能電池以及低維納米結構組裝等領域的研究，已經在國際頂級期刊如Science、?Nature、 Nature Materials、Nature Nanotechnology、?Nature Photonics、PNAS等發表了500多篇高水平論文。（內容參考自：楊培東教授實驗室官網http://nanowires.berkeley.edu/）

鮑哲南院士，是著名化學家，美國國家工程院院士，斯坦福大學化學工程系教授。自2004年進入斯坦福大學化學系任教以來，獲得了諸多獎項和榮譽；其中包括2007年獲得斯坦福大學工程教學女教師優秀獎、2011年獲得影響世界華人大獎、2015年被選為《自然》雜志年度十大人物、2016年當選美國國家工程院院士、2017年獲得世界杰出女科學家成就獎和2021年當選為中國科學院外籍院士。鮑哲南院士主要從事人造電子皮膚、有機半導體、生物電子學、鋰電池等領域的研究。在Nature、Science、Nature?Materials、Nature?Chemistry、Nature?Energy、Nature?Electronics、Nature?Biomedical?Engineering、J. Am. Chem. Soc、Adv. Mater等著名期刊共發表論文百余篇。（內容參考自：鮑哲南團隊官網https://baogroup.stanford.edu/）

近日，我們梳理了楊培東和鮑哲南兩位院士的最新研究成果。讓我們一起來領略一下學術大牛們的科研新思想。

1、J. Am. Chem. Soc：納米顆粒組裝誘導配體相互作用增強電催化CO₂轉化

在決定整體催化性能時，催化劑所處的微環境與活性中心一樣重要。最近，人們發現納米粒子（NP）表面配體可以積極參與創造有利的催化微環境，作為納米粒子/有序配體中間層（NOLI）的一部分，用于選擇性CO₂轉化。然而，大多數配體?配體相互作用被認為是形成這種催化中間層所必需的，這一點尚待理解。近日，加州大學伯克利分校楊培東教授通過改變NPs的初始尺寸并利用光譜和電化學技術，表明NPs的組裝導致NOLI形成所需的配體相互作用。小分子NPs表面曲率大，通過配體交錯作用促進相鄰NPs配體之間的非共價相互作用。這確保了它們在電化學條件下的集體行為，并產生了NOLI的結構有序配體層。因此，使用較小的NPs可產生更大的催化有效NOLI區域，該區域與去溶劑化陽離子和中間產物的靜電穩定有關，從而提高固有CO₂到CO的轉化率。作者的發現強調了定制微環境的潛在用途，通過控制其表面配體的相互作用NP催化。該成果以“Nanoparticle Assembly Induced Ligand Interactions for Enhanced Electrocatalytic CO₂?Conversion”為題，發表在J. Am. Chem. Soc.上。DOI: 10.1021/jacs.1c09777。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c09777.

2、Nano Lett：無配體可加工的鈣鈦礦半導體油墨

傳統的共價半導體由于其高的內聚能，需要復雜的加工方法來制造器件。近日，加州大學伯克利分校楊培東教授開發了一種穩定的，無配體的鈣鈦礦半導體墨水，可以用于一步制作基于半導體的光電子。鈣鈦礦墨水是通過在極性非質子溶劑中溶解空位有序雙鈣鈦礦Cs₂TeX₆?(X = Cl^?，Br^?，I^?)的晶體而形成的，導致孤立的[TeX₆]^2?八面體陰離子和自由的Cs⁺陽離子在沒有配體存在的情況下保持穩定。基本的鈣鈦礦離子八面體結構塊在溶液中的穩定性創造出多功能墨水，能夠在空氣中在液體墨水和固態鈣鈦礦晶體系統之間在幾分鐘內可逆轉換。這些易于加工的油墨可以通過滴鑄、噴涂或噴漆和沖壓在各種材料上，突出了溶劑化八面體絡合物對在環境條件下快速形成相純鈣鈦礦結構的關鍵作用。該成果以“Ligand-Free Processable Perovskite Semiconductor Ink.”為題，發表在Nano Lett上。DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03308。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c03308.

3、Matter: 一種具有軟離子晶格的可重構半導體的制造

對于鹵化物鈣鈦礦的合成理解對于設計具有受控性質的鹵化物鈣鈦礦和為創建新的結構家族鋪平道路是至關重要的。隨著合成方法的擴展，特別有必要闡明鹵化物鈣鈦礦的形成，以及它如何影響它們的相關性質，以提供統一的設計原則。在此基礎上，加州大學伯克利分校楊培東教授總結了無機鹵化物鈣鈦礦納米結構合成領域的重要里程碑，并重點介紹了鹵化物鈣鈦礦的反應動力學和熱力學與傳統無機半導體的區別。然后，作者提出一個回顧的觀點，概念上統一物理化學理論和先進的合成，并解決該領域遺留的問題和可能的解決方案。這一觀點旨在闡明鹵化物鈣鈦礦的結構性質、合成可調性和環境穩定性之間的關系，并為新一代鹵化物鈣鈦礦納米結構的高效和穩定器件提供前景。該成果以“The making of a reconfigurable semiconductor with a soft ionic lattice”為題，發表在Matter上。DOI: 10.1016/j.matt.2021.09.023。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2590238521004689?via%3Dihub.

4、Nano Lett：揭示納米顆粒中熱力學不互溶元素的相分離行為

相分離是多金屬納米材料中常見的現象，但不混溶元素如何在熱力學穩定的納米顆粒中分布尚不清楚。加州大學伯克利分校楊培東教授利用電子顯微鏡和斷層掃描技術研究了Au和Rh在納米粒子中的相分離。納米粒子經過熱退火形成熱力學穩定的結構。HAADF-STEM和EDS表征表明，當Au和Rh的混溶性增加時，Au和Rh分離為兩個區域。利用像差校正的HAADF-STEM和原子電子層析成像技術，作者發現Au在Rh中的溶解度增加是通過在Rh疇內和Rh表面形成Au團簇和單個原子實現的。此外，基于AuRh納米粒子的三維重建，可以看到嵌入納米粒子的不均勻界面。這些結果促進了作者對納米尺度金屬混合物熱力學行為的理解，這對許多應用中多金屬納米結構的優化至關重要。該成果以“Revealing the Phase Separation Behavior of Thermodynamically Immiscible Elements in a Nanoparticle”為題，發表在Nano Lett上。DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02225。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c02225.

5、J. Am. Chem. Soc：空間效應調節離子溶劑化使高壓金屬鋰電池穩定循環

1,2-二甲基乙烷(DME)是金屬鋰電池常用的電解液溶劑。各種基于DME的電解液設計改善了高壓全電池的長期可循環性。然而，鋰負極的庫侖效率不足和高電壓穩定性差仍然是DME電解液的一個挑戰。近日，斯坦福大學鮑哲南教授和崔屹教授合作報告了利用空間位阻效應調節Li⁺離子溶劑化結構的分子設計原理。作者假設用較大尺寸的乙氧基取代二甲醚上的甲氧基，得到的1,2-二乙氧基乙烷(DEE)具有較弱的溶劑化能力，從而具有更富陰離子的內溶劑殼層，這兩者都增強了陰極和陽極界面的穩定性。實驗和計算證據表明，這種基于空間效應的設計導致了雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)/DEE電解質的電化學穩定性的顯著改善。在4.8 mAh cm^?2?NMC811、50 μm厚的Li箔和4.4 V高截止電壓的嚴格的全電池條件下，4M LiFSI/DEE可實現182次循環，直到80%的容量保持，而4M LiFSI/DME僅實現94次。這項工作為實際高壓鋰金屬電池所用的非氟醚基電解質溶劑的分子設計指明了一條有前途的道路。該成果以“Steric Effect Tuned Ion Solvation Enabling Stable Cycling of High-Voltage Lithium Metal Battery”為題，發表在J. Am. Chem. Soc.上。DOI: 10.1021/jacs.1c09006。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c09006.?

6、Nat. Commun：空間效應調節離子溶劑化使高壓金屬鋰電池穩定循環

下一代可穿戴電子設備需要增強機械穩定性和設備復雜性。除了先前報道的柔軟性和延展性外，實際應用中期望的優點還包括彈性、耐溶劑性、可塑性和高載流子遷移率。近日，斯坦福大學鮑哲南教授團隊報道了一種分子設計概念，在不影響電性能的情況下，同時實現聚合物半導體和電介質的所有這些目標性能。這是通過將原位共價嵌入橡膠基體(iRUM)的前驅體與聚合物電子材料的良好混合形成的，以及基于疊氮化物交聯化學的精細控制復合膜形貌，從而促進了與C-H和C=C鍵的不同反應。高的共價交聯密度導致優異的彈性和耐溶劑性。在可拉伸晶體管中應用時，iRUM-半導體薄膜在拉伸至100%應變后仍保持遷移率，在50%應變下拉伸釋放1000次循環后，其遷移率保持率達到創紀錄的1 cm²?V^?1?s^?1。循環壽命穩定地延長到5000次，比所有報道的半導體長5倍。此外，作者通過連續的電介質層和半導體層的光圖制法制作了彈性晶體管，展示了溶液處理多層器件制造的潛力。該iRUM代表了一種分子水平的設計方法，以堅固的皮膚為靈感的電子產品。該成果以“A molecular design approach towards elastic and multifunctional polymer electronics”為題，發表在Nat. Commun上。DOI: 10.1038/s41467-021-25719-9。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25719-9.

7、Adv. Mater：空間效應調節離子溶劑化使高壓金屬鋰電池穩定循環

為了將聚合物半導體應用于可拉伸電子器件，它們需要在應變下容易變形而不會受損。據報道，少量共軛聚合物（通常具有半結晶堆積結構）具有優異的機械拉伸性能。近日，斯坦福大學鮑哲南教授課題組報告了一種使用分子添加劑鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）來修飾聚合物半導體填充結構的方法，該添加劑被發現作為分子間隔物插入非晶鏈網絡之間并破壞晶體填充。結果，大的晶體生長被抑制，而共軛聚合物的短程聚集被促進，從而在不影響電荷載流子傳輸的情況下提高了機械拉伸性能。由于共軛聚合物分子間相互作用的減少，觀察到了應變誘導的鏈排列和結晶。通過向已知的共軛聚合物poly[2,5-bis(4-decyltetradecyl)pyrrolo[3,4-c]

pyrrole-1,4-(2H,5H)-dione-(E)-1,2-di(2,2?-bithiophen-5-yl)ethene] (DPPTVT)中添加DOP，可獲得在應變下具有各向異性電荷載流子遷移率且在應變下具有高達100%的穩定電流輸出的可伸縮晶體管。該成果以“Tuning Conjugated Polymer Chain Packing for Stretchable Semiconductors”為題，發表在Adv. Mater上。DOI: 10.1002/adma.202104747。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202104747.

8、ACS Cent. Sci：基于應變誘導超分子納米結構的高能密度形狀記憶聚合物

形狀記憶聚合物由于具有良好的可擴展性和形狀恢復性，在許多新興應用領域具有廣闊的應用前景。然而，這些聚合物的實際應用受到其低能量密度（達到～1 MJ/m³）。近日，斯坦福大學鮑哲南教授研究團隊報告了一種基于應變誘導超分子納米結構形成的高能量密度單向形狀記憶聚合物的方法。當聚合物鏈在應變過程中排列時，就會形成強大的定向動態鍵，形成穩定的超分子納米結構，并將拉伸的鏈捕獲在高度拉長的狀態。加熱后，動態鍵斷裂，拉伸鏈收縮至其初始無序狀態。這種機制儲存了大量的熵能（高達19.6 MJ/m³或17.9 J/g），幾乎是之前報道的最好形狀記憶聚合物的六倍，同時保持接近100%的形狀恢復和固定。該作者所報道的應變誘導超分子結構現象為獲得高能量密度形狀記憶聚合物提供了新的途徑。該成果以“High Energy Density Shape Memory Polymers Using Strain-Induced Supramolecular Nanostructures”為題，發表在ACS Cent. Sci上。DOI: 10.1021/acscentsci.1c00829。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.1c00829.

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