新型材料

高性能柔性傳感器

西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)王學(xué)文教授課題組提出在柔性襯底上低溫合成大面積、圖案化和高質(zhì)量二維（2D）過(guò)渡金屬硫族化合物（TMDs）材料的方法，這個(gè)方法為在柔性襯底上實(shí)現(xiàn)高性能柔性電子器件與系統(tǒng)提供了新的途徑。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》（Advanced?Materials）。柔性傳感器以其可折疊、可卷曲、可拉伸的特殊物理屬性和輕質(zhì)、便攜、低能耗等特點(diǎn)備受人們關(guān)注。研究成果不僅實(shí)現(xiàn)了在柔性襯底表面直接制備圖案化薄膜和柔性傳感器集成，也為其他2D?TMDs柔性材料的制備、柔性電子器件的設(shè)計(jì)與構(gòu)筑，以及2D材料在傳感領(lǐng)域和特殊環(huán)境的應(yīng)用提供了新思路。

高能物理用石榴石閃爍陶瓷

中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所李江研究員帶領(lǐng)透明與光功能陶瓷研究團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外合作者聯(lián)手，對(duì)鈰離子摻雜镥鋁石榴石（Ce：LuAG）閃爍陶瓷進(jìn)行組分設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化。相關(guān)成果發(fā)表于《歐洲陶瓷學(xué)會(huì)雜志》（Journal?of?the?European?Ceramic?Society）。閃爍體能夠?qū)⒏吣苌渚€或粒子轉(zhuǎn)化為紫外或可見(jiàn)光波段發(fā)光，是人類探索微觀物質(zhì)起源和宏觀宇宙演化的重要介質(zhì)，充當(dāng)著人類觀察高能粒子的“眼睛”角色。閃爍體被廣泛應(yīng)用于科研、醫(yī)療、國(guó)土安全和工業(yè)等領(lǐng)域。論文基于“缺陷工程”的策略，在Ce：LuAG透明陶瓷中引入二價(jià)Ca2+，并系統(tǒng)研究了Ca2+摻雜濃度對(duì)陶瓷微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)質(zhì)量和閃爍性能的影響。

基于共格界面鍵切換機(jī)制實(shí)現(xiàn)氮化硅陶瓷塑性變形

清華大學(xué)材料學(xué)院張杰等人通過(guò)在共價(jià)鍵氮化硅陶瓷材料中設(shè)計(jì)共格界面，創(chuàng)新性引入“共價(jià)鍵斷裂-旋轉(zhuǎn)-再鍵合”方式來(lái)實(shí)現(xiàn)類似金屬中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使得氮化硅陶瓷表現(xiàn)出前所未有的室溫壓縮塑性形變。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》（Science）。陶瓷是我國(guó)的重大發(fā)明，先進(jìn)陶瓷材料因具有耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、密度低等優(yōu)異性能而備受關(guān)注。陶瓷如能實(shí)現(xiàn)塑性，將成為比目前性能最好的合金還要更輕、更強(qiáng)的材料，但陶瓷塑性非常罕見(jiàn)。相關(guān)研究通過(guò)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新的相變機(jī)制，在氮化硅（綜合性能最優(yōu)異的工程陶瓷之一）中實(shí)現(xiàn)了室溫塑性，這為最終實(shí)現(xiàn)可變形陶瓷的夢(mèng)想提供了可行途徑。

顯著提升n型有機(jī)電化學(xué)晶體管性能

北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院雷霆研究員課題組提出了新的n型有機(jī)電化學(xué)晶體管材料設(shè)計(jì)策略——“摻雜態(tài)調(diào)控”。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。有機(jī)電化學(xué)晶體管（OECT）是一種基于有機(jī)半導(dǎo)體的三端器件，在生物化學(xué)傳感器、神經(jīng)接口器件和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。受到有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFET）材料設(shè)計(jì)的影響，傳統(tǒng)n型有機(jī)電化學(xué)晶體管材料設(shè)計(jì)常常通過(guò)引入更多的缺電子基團(tuán)來(lái)降低最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）能級(jí)。文章首次提出了理解并調(diào)控聚合物摻雜態(tài)下分子性質(zhì)的方法和重要意義。

光重構(gòu)非均勻螺距軟物質(zhì)超結(jié)構(gòu)研究

華東理工大學(xué)材料生物學(xué)與動(dòng)態(tài)化學(xué)教育部前沿科學(xué)中心朱為宏教授和物理學(xué)院鄭致剛教授合作，開(kāi)展了液晶軟結(jié)構(gòu)多自由度調(diào)控研究。相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（JACS）。論文基于液晶材料的獨(dú)特性質(zhì)，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)并引入一種具備寬吸收光譜的光控吸收劑，結(jié)合內(nèi)源手性光開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶螺旋超結(jié)構(gòu)的多自由度（螺距和螺距分布）的可逆光操控。手性光開(kāi)關(guān)賦予液晶螺旋結(jié)構(gòu)的螺距可調(diào)性，光控吸收劑具有可變的寬光譜吸收、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的抗疲勞性和與液晶良好的相容性等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)液晶盒內(nèi)部透射的光強(qiáng)，可進(jìn)一步對(duì)螺距分布的調(diào)控實(shí)現(xiàn)液晶螺旋從均勻螺距到非均勻螺距的可逆重構(gòu)。

缺陷結(jié)構(gòu)演化實(shí)現(xiàn)高性能熱電材料

中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所低溫材料及應(yīng)用超導(dǎo)研究中心周敏與清華大學(xué)、日本國(guó)立材料研究所等國(guó)內(nèi)外多個(gè)研究機(jī)構(gòu)合作，提出缺陷結(jié)構(gòu)演化調(diào)控?zé)犭娸斶\(yùn)性能、提升ZT值的策略，為實(shí)現(xiàn)高性能熱電材料研究提供基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。熱電轉(zhuǎn)換效率主要由材料的無(wú)量綱熱電優(yōu)值（ZT值）決定。為了獲得高ZT值，熱電材料需要同時(shí)具有高的溫差電動(dòng)勢(shì)和電導(dǎo)率及低熱導(dǎo)率，但3個(gè)參數(shù)協(xié)同調(diào)控困難。文章通過(guò)調(diào)控制備工藝誘導(dǎo)本征Ge空位進(jìn)行高維定向演化，在碲化鍺材料中構(gòu)建了從原子尺度的點(diǎn)缺陷、納米尺度的位錯(cuò)和電疇到微觀尺度的晶界的多級(jí)結(jié)構(gòu)。

自旋交叉材料后合成修飾研究

中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院童明良教授和倪兆平副教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了對(duì)自旋交叉框架主體進(jìn)行可逆氧化還原后合成修飾的探索研究。相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（JACS）。自旋交叉（Spin-Crossover，SCO）配合物作為典型的刺激響應(yīng)性材料，在物理（如溫度、光照、壓力）和化學(xué)刺激下可以實(shí)現(xiàn)高自旋態(tài)和低自旋態(tài)之間的可逆切換，并伴隨著光、電、磁等物理性質(zhì)的改變，在信息存儲(chǔ)、分子開(kāi)關(guān)、顯色器件等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛能。文章首次在自旋交叉材料中建立起普適的可逆氧化還原后合成修飾方法，實(shí)現(xiàn)SCO材料在滯回型一步/兩步/三步自旋交叉性質(zhì)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，為設(shè)計(jì)多刺激響應(yīng)型分子開(kāi)關(guān)提供了新思路。

柔性MOF膜制備研究

北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院趙之平教授團(tuán)隊(duì)提出了一種在聚合物基底中包埋晶種進(jìn)而通過(guò)表面晶體誘導(dǎo)生長(zhǎng)法精確構(gòu)筑MOF納米片膜的新構(gòu)想，在聚合物基底表面實(shí)現(xiàn)高柔性超疏水MOF膜的層次構(gòu)建。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》（Science）。基底負(fù)載的異質(zhì)外延金屬有機(jī)骨架（MOF）膜在分離方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力?，F(xiàn)有方法多在剛性無(wú)機(jī)基底上制備MOF膜，為突破膜放大制備難度大、膜組件加工制作靈活性差的技術(shù)瓶頸，文章解析了納米片的晶體結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部的傳質(zhì)通道，揭示聚合物與納米片層在分離過(guò)程中的協(xié)同機(jī)制，突破了柔性MOF膜制備瓶頸，為規(guī)?；苽浜蛻?yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。