• 科研动态 中国科大在水系锌离子电池研究领域取得重要进展 中国科学技术大学国家同步辐射实验室宋礼教授团队基于插层型锌离子电池正极材料的同步辐射谱学表征，提出了插层剂诱导V t2g轨道占据的概念，开发了具有快速充电性能的铵根插层五氧化二钒锌离子电池正极材料。相关成果以＂Intercalant-induced V t2gorbital occupation in vanadium oxide cathode toward fast-charging aqueous zinc-ion batteries＂为题，于3月20日发表于国际著名学术期刊《PNAS》上。水系锌离子电池（ZIBs）凭借安全、无毒，以及较高的理论容量，已经成为最具潜力的可持续储能技术之一。在众多ZIBs电极材料中，层状钒氧化物具有晶体结构可调、容量高等特点，是现阶段广泛研究的正极材料。基于离子或分子预插层策略可以有效解决正极材料的晶格空间不足、电子传导性低等问题，从而进一步提升电池性能。然而，目前对插层型正极材料的研究多关注于层间空间膨胀对容量的贡献。因此，发展先进的原位表征技术，从原子轨道方面深入理解由插层剂引起的电极材料内在结构变化是未来高性能正极材料设计和开发的关键所在。图 2023-03-24
• 科研动态 合肥光源用户在电催化硝酸盐与二氧化碳偶联合成尿素研究中获得新... Haber-Bosch合成氨工艺约占全球能源需求的2%，并导致1.44%的全球CO2排放，而约80%的合成氨通过Bosch-Mciser工艺用于尿素合成。化肥密集型农业和工业排放导致硝酸盐污染物日益积累，严重威胁着人类健康和环境。尽管通过可再生电力驱动的电催化还原反应可以将硝酸盐转化为氨，但工业过程仍需将其进一步转化为尿素。利用二氧化碳和硝酸盐之间的电催化C-N偶联反应合成尿素，为减少工业尿素生产的环境影响和提高各种工业过程中废弃物的价值提供了一条极具前景的途径。然而，电催化尿素合成是一个涉及多种反应物和反应的多步骤过程，因此实现高效C-N偶联和尿素合成仍面临重大挑战。单原子材料因其高原子利用 2023-03-13
• 科研动态 我实验室在低温燃烧研究取得重要进展 中国科学技术大学国家同步辐射实验室、火灾科学国家重点实验室王占东特任教授课题组在低温燃烧研究取得重要进展，实现低温燃烧链分支中间体—过氧化物的光电离截面的测量和准确定量分析，研究成果以“Elucidating the photodissociation fingerprint and quantifying the determination of organic hydroperoxides in gas-phase autoxidation”为题，发表在国际著名学术期刊美国科学院院刊《PNAS》。过氧化氢（H2O2）、烷基过氧化物和羰基过氧化物是低温燃烧的关键链分支中间体，控制点火过程。从 2023-03-01
• 科研动态 合肥光源用户在新型碳基晶体研究中获得重大进展 最著名的碳形式包括石墨和钻石，但也有其他更奇特的纳米级碳异构体。这些包括石墨烯和富勒烯，它们是具有零（扁平状）或正（球状）曲率的sp2杂化碳。碳材料研究领域近年来的诸多进展表明，从富勒烯这一具有明确结构的纳米单元出发，有望得到具有新奇性质和应用潜力的新型碳基晶体材料。然而，在已经报道的制备研究中，研究人员主要是利用高温高压等极限条件，或者是采用紫外光、电子束辐照等微观处理技术，产物的产率较低且多为混合相，难以获得具有明确结构和可调性质、可用于深入表征及广泛应用探索的碳基晶体，阻碍了人们对该类材料的性质与应用进行更深入探索。基于此，中国科学技术大学朱彦武教授团队联合韩国基础科学研究所Rodney 2023-01-13
• 科研动态 激光等离子体课题组在强矢量光自生磁场研究中取得进展 近日，等离子体物理与聚变工程系贾青特任教授课题组研究了全庞加莱光束在等离子体中传播时产生准静态自生磁场的现象。通过同时考虑非线性拍频电流及等离子体抗磁效应的作用，理论上给出了具有方位角分布的轴向磁场结构，并通过三维粒子模拟进行了验证。相关成果以“Inverse Faraday effect of weakly relativistic full Poincaré beamsin plasma”为题发表在《Matter and Radiation at Extremes》期刊上，第一作者是博士研究生刘伟。准静态自生磁场在粒子加速、新型辐射源、激光聚变等激光等离子体相互作用过程中发挥着重要作用。在众多准静态磁场产生机制中，逆法拉第效应(Inverse Faraday effect, IFE)尤其重要。在过去的IFE研究中，大多数研究者关注的是圆偏振标量光在等离子体中传播时产生的轴向磁场。近些年来，得益于快速发展的光场调控技术，偏振横向非均匀分布的矢量光引起了广泛关注，比如包含所有激光偏振态的全庞加莱光束(full Poincaré beams)，其可以通过在相互正交偏振上选取不同角向的拉盖 2023-01-13
• 科研动态 合肥光源用户在层状金属超原子晶体的电子结构研究取得新进展 超原子是表现出单个原子的某些性质的原子团簇，当通过非共价键结合而排列成晶体时，它们可以组装成纳米结构。非共价键结合的内聚能较低，使得该材料更容易被切割。目前尚不清楚超原子之间被抑制的电子相互作用是否导致减弱的内聚能，这类材料中奇异的电子行为也是人们关注的热点。最近，中国人民大学物理学系的程志海教授课题组、季威课题组、王善才课题组以及中国科学院物理研究所郭建刚课题组组成合作团队，对一种新型超原子晶体Au6Te12Se8进行了研究。该材料是一种特殊的层状金属性超原子晶体，由超原子立方体Au6Te12Se8三维立体堆叠而成，立方体间通过Te…Te类共价准键连接而成，也是一种二维金基超导体。该研究团队 2023-01-03
• 科研动态 准二维钼基氧化物中的拉庭格液体行为 一维电子系统是典型的非费米液体系统，不能用朗道的费米液体理论来描述，通常会表现出自旋电荷分离和幂律物理行为等奇异的现象。拉庭格液体（Luttinger liquid，简写为LL）概念可以描述一维费米子系统，但它被认为与二维和三维量子材料中的诸多现象相关，包括铜氧化物高温超导体的正常状态、非常规金属和量子临界中的各种异常的物理行为，涉及量子材料中许多悬而未决的谜团。当不同方向的一维链在交叉排列时，可以实现二维的体系，此时系统仍然可能表现出LL液体行为，有助于为理解量子材料中的非费米液体行为提供了新的视角。准二维η-Mo4O11晶体中存在沿三个不同方向的准一维原子链，有利于研究交叉一维电子结构的LL液体行为。清华大学物理系杨乐仙副教授和上海科技大学陈宇林教授等利用包括国家同步辐射实验室ARPES实验站在内的多个同步辐射实验系统对η-Mo4O11中的LL液体行为开展了研究。研究发现，η-Mo4O11的角分辨电子能谱与LL液体理论描述相一致。结合理论计算，该研究进一步揭示了不同原子链的轨道分量之间的正交性较弱，该体系自然地吻合交叉滑移LL液体理论模型。这种行为在高维晶体材料中首次被发现，为理解 2022-12-15
• 科研动态 拓扑半金属材料TaNiTe5中类铁电极化与类狄拉克表面态共存研究 铁电材料具有非中心对称的晶体结构并且能够产生自发极化。一般来说，铁电性存在于绝缘体或者半导体中，由于自由电子的屏蔽效应，在金属中不存在铁电性。在上世纪六十年代，Anderson和Blount提出在反演不对称晶体结构的金属体系中可能存在铁电金属，此后研究人员不断尝试探索金属体系中的铁电性，但一直以来对具有铁电性的金属材料仍发掘较少，缺少有突破性的研究成果。拓扑半金属是一种无能隙电子态的材料，可以分为狄拉克半金属、外尔半金属、节线半金属以及三重简并半金属等。理论预言TaNiTe5是拓扑节线半金属，具有典型的节线能带。上海交通大学的张文涛教授、罗卫东教授和钱冬教授等结合角分辨光电子能谱、扫描隧道显微镜、原子力显微镜以及第一性原理计算，在TaNiTe5的（010）面观察到了狄拉克表面态和铁电极化，并提出了在该材料中非中心对称的表面弛豫可能是其铁电性质的起因。该项研究为铁电表面的电荷分布和新型表面态的共存提供了重要依据。在研究过程中，研究人员利用国家同步辐射实验室BL13U角分辨光电子能谱站对TaNiTe5进行了高分辨能带结构测试，揭示了TaNiTe5（010）面的类狄拉克表面态，与第一性原理计 2022-12-08
• 科研动态 Kagome金属CoSn 的平带电荷输运和轨道磁性研究 Kagome 晶格因其结构的特殊性，电子会发生布洛赫波函数的相消干涉，进而导致几近无色散的平带。在平带中，电子态高度简并且无色散，电子有效质量非常大。在理想平带中，电子动能淬灭，电子间的库仑相互作用占主导地位。CoSn 是顺磁性Kagome 晶体，具有准二维结构，且没有长程磁有序。它是探索Kagome 系统中奇异电子行为的的理想平台。近期，中国科学技术大学的李林教授、吴涛教授和曾长淦教授等利用国家同步辐射实验室BL13U角分辨光电子能谱，对CoSn 的电子能带结构进行了精确测量，结合核磁共振和第一性原理计算等，对其输运性质和磁性进行了研究，发现了反常的各向异性的电荷输运和轨道磁性。该研究揭示了CoSn 的电子能带结构，发现Kagome 晶格导致的FB1平带（图e，f）位于费米能级附近，且分布于大部分布里渊区，这对确定CoSn 的宏观物理性质至关重要。该材料平面内的电阻率比层间电阻率高一个数量级以上，与一般的（准）二维层状材料形成鲜明对比。与平面内情况相比，平面外磁场的磁化率较小，可归因于该系统中独特的轨道磁性。CoSn中反常的各向异性输运性质和特殊磁行为起源于平带的独特性质。图：CoS 2022-12-08
• 科研动态 合肥光源用户基于空位簇介导的受阻路易斯酸碱对设计及其CO2化学... 近日，中国科学技术大学张晓东教授、谢毅教授团队与叶邦角教授团队合作，以氧化铈作为模型催化剂，报道了一种基于表面空位簇介导的受阻路易斯酸碱对（FLP）设计，并将其应用在CO2化学转化直接合成DMC反应中，实现了100%原子经济的高效催化反应活性。利用过量排放的CO2制备高附加值多碳化合物，被认为是实现“双碳”路径的绿色、可行方案，也引起了研究者的广泛关注。在各种反应路径中，通过CO2与甲醇直接耦合制备具有重要工业价值和广泛用途的碳酸二甲酯（DMC）呈现出极大的潜力。DMC作为一种环境友好的化学品，被广泛用作为甲基化和羰基化反应的原料，以及制备聚酯材料的重要单体，同时也常作为高性能电池中的电解液被 2022-12-07
• 科研动态 合肥光源用户在新型广谱抗新冠病毒纳米材料研发方面取得进展 新型冠状病毒肺炎（COVID-19）的全球大流行已对人类健康和世界经济造成了巨大打击。随着新型变异株病毒接连出现，研发高效且广谱抗新冠突变病毒药物迫在眉睫。国家纳米科学中心、中国科学院高能物理研究所、中国科学院深圳先进技术研究院和中国科学院昆明动物研究所等单位科研人员基于新冠病毒的宿主侵染机制和“纳米蛋白冠”的原理和性质，合作研发了铜铟磷硫二维纳米材料（CIPS），该纳米材料可选择性高效结合新冠病毒及以及4种VOC变异株（Alpha、Beta、Delta、Omicron）的刺突蛋白(S蛋白），进而阻断新冠病毒S蛋白与宿主细胞受体蛋白ACE2的识别和结合，从而高效地抑制病毒侵染宿主细胞。在细胞、 2022-12-07
• 科研动态 合肥光源用户在光催化反应体系研究中取得新进展 随着页岩气和可燃冰的开发和“双碳目标”的提出，甲烷作为碳资源的可能性越来越大，但将甲烷高活性和高选择性转化为高值化学品是多相催化中的长期挑战，近期，光催化表现出巨大的潜力。双氧水是光催化甲烷液相氧化制高值化学品常用的氧化剂，其与光生电子反应生成羟基自由基或过氧化氢自由基是有效的活化方式，但同时存在其与光生空穴反应生成水和氧气的副反应，极大降低了双氧水的利用效率。基于此中国科学技术大学化学与材料科学学院/合肥微尺度物质科学国家研究中心黄伟新教授课题组观察到适量氧气的加入普适性地将氧化物半导体光催化甲烷和双氧水反应体系中双氧水的利用率提高1.30–1.78倍，从而将甲烷转化率提高1.4–2.0倍。 2022-12-01
• 科研动态 合肥光源用户在非易失性磁性调控领域取得新进展 随着现代技术的不断发展，铁磁材料薄膜被广泛应用于存储器中。其中通过对电子自旋属性的调控将逻辑运算和高密度信息存储相结合，是电子信息领域的重大关键技术。然而，传统的电流驱动自旋翻转不可避免地存在高温发热问题，限制了器件制备的微型化与性能的稳定性。时至今日，尽管电压调控磁各向异性技术（VCMA）得到了快速发展，但仍存在一些问题，比如高工作电压、压电材料难以集成化以及存在界面化学腐蚀等。由此可见，寻找新的自旋调控方式，设计新的低功耗自旋存储单元是自旋电子学器件的重要研究热点。最近，西安交通大学电信学部电子科学与工程学院周子尧教授、西安交通大学材料学院王蕾副教授和中国科学技术大学李倩研究员等团队开发了 2022-11-30
• 科研动态 合肥光源用户在氧八面体倾转的钴自旋态调控研究中取得新进展 异质结界面是由化学组份不相同的材料通过化学键构成的。在具有钙钛矿结构的过渡金属氧化物中，共顶点的氧八面体是通过金属离子与氧离子之间化学键连接构成了整个氧化物界面的骨架，同时也为氧化物界面物性的调控提供了得天独厚的条件。过去十多年，研究者们已经熟练掌握了通过衬底传递的失配应力、薄膜厚度引起的晶格弛豫应力以及结构对称性不同的剪切应力等调控氧化物界面的物性。科学家已经认识到界面处发生的电荷转移、轨道重构、自旋耦合等物理效应可以改变氧化物界面两侧的母体材料的本征物理特性。这些方法已成为氧化物界面物理研究的范式。随着薄膜制备技术的精进，科学家们已经可以利用高能电子衍射仪或者光学手段实时监控功能氧 2022-11-30