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中国科学：材料科学（英文）
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中国科学：材料科学（英文）/EISCI
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    香菇多糖能够有效抑制α突触核蛋白聚集、解组装淀粉样蛋白聚集体并保护多巴胺能神经元

    孟凡玲李亚楠王思予潘彦妮...
    3898-3907页
    查看更多>>摘要：帕金森病(Parkinson's disease,PD)是全球第二大中枢神经系统退行性疾病.α-突触核蛋白(α-syn)是PD患者大脑中路易体淀粉样沉积的主要成分,并与PD的发病机制密切相关.α-syn聚集可以诱导神经元死亡并造成不可逆的神经系统损伤.因此,抑制α-syn的聚集和清除已形成的淀粉样聚集体对预防和治疗PD十分重要.然而,当前α-syn的聚集抑制剂有效性亟待提高.本文研究首次报道从香菇(Lentinula edodes)果体中提取的香菇多糖(LNT)可以有效预防α-syn的聚集,分解已形成的淀粉样聚集体,并抑制α-syn介导的细胞毒性和活性氧生成,且抑制效果受多糖分子量影响.体内研究进一步表明,LNT可显著抑制秀丽隐杆线虫中α-syn的积累,缓解PD线虫运动障碍的症状,并有效保护线虫PD模型中的多巴胺神经元,因此为设计和开发PD治疗的潜在药物提供了新思路.

    α-synucleinprotein aggregationinhibitionlenti-nandisassembly

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    宽带聚合物光波导放大器的制备策略:在聚合物基质中掺杂低晶场对称纳米晶体作为增益介质

    崔皓姜子炫杨育陶思亮...
    3908-3916页
    查看更多>>摘要：光波导放大器是集成光学系统中必不可少的器件.它们的增益带宽直接决定了集成光路的工作波长.以往掺杂Er3+的聚合物光波导放大器只能放大C波段的光信号.为了获得宽带聚合物光波导放大器,我们提出了一种策略:使用具有低晶体场对称性的纳米晶体来实现光波导放大器工作带宽的宽.采用LiYF4∶Yb,Er-PMMA复合聚合物作为增益介质的聚合物波导放大器可以实现整个(C+L)波段和大部分S波段的信号放大.由于LiYF4基质的晶体场对称性较低,Er3+离子的4I13/2和4I15/2能级在晶体场效应作用下发生了强烈的J劈裂,从而实现了Er3+离子的宽带发光.此外,荧光动力学分析证实了Er3+的宽带发光是由于晶体场效应导致的显著能级劈裂、子能级之间的跃迁而引起的.在980 nm激发下,放大器在1535 nm处的相对增益约为12.6 dB,在1480 nm处为7.4 dB,在1610 nm处为3.7 dB.本文成功实现了掺铒的聚合物光波导放大器工作带宽展宽.

    polymer optical waveguide amplifierscrystal field effectcrystal field symmetryenergy level splitting

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    可控温原位拉伸条件下聚合物半导体薄膜的掠入射X射线散射

    陈雨李赛萌沈治邦孙纯龙...
    3917-3924页
    查看更多>>摘要：近年来,随着同步辐射掠入射X射线散射(GIWAXS)技术的广泛应用,研究人员对聚合物半导体的理解取得了显著进展.然而,在拉伸条件下利用GIWAXS研究聚合物超薄膜仍面临诸多挑战,主要瓶颈在于新型原位实验装置的开发和数据解析方法的建立.为应对这一难题,本研究设计并开发了一种可控温、可旋转的原位拉伸样品台装置,能够在北京同步辐射装置和上海光源实现对聚合物超薄膜的动态结构表征.以代表性半导体聚合物为例,首次展示了变温拉伸条件下的原位GIWAXS实验结果.研究发现,随着应变和温度的增加,聚合物薄膜的分子排列和堆积发生了显著变化.该研究深化了对聚合物超薄膜在拉伸条件下行为的理解,有望推动可拉伸电子器件及薄膜结构表征方法的设计与优化.

    semiconducting polymersultrathin filmsgrazing incidence X-ray scatteringstretching devicestrain-induced microstructural evolution

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    采用中间态设计控制准二维钙钛矿薄膜晶粒尺寸实现高效束缚激子的产生

    李国辉赵文慧林凯赵柯帆...
    3925-3931页
    查看更多>>摘要：准二维钙钛矿因其高激子结合能而具有优异的光致发光效率,已成为一种极具前景的新型材料.将激子束缚在更小尺寸的晶粒中可以促进双激子的形成,并提高辐射复合效率.然而,合成具有可控晶粒尺寸的高品质准二维钙钛矿薄膜仍然面临挑战.本研究通过在薄膜制备过程中进行中间相设计来实现晶粒尺寸从500至900 nm可控的准二维钙钛矿薄膜的制备.结果表明,具有更小晶粒的准二维钙钛矿能更高效地产生束缚激子,并具有低至15.89 μJ cm-2的受激辐射阈值.此外,飞秒瞬态吸收光谱显示在相同的泵浦能量密度下,束缚激子的衰减时间在具有更小晶粒的二维钙钛矿中更短,约为230.5 ps.证实了更小的晶粒使二维钙钛矿具有更高效的激子复合过程.本研究结果有望用于开发高效束缚激子激光.

    quasi-2D perovskiteintermediate phase engineeringbound exciton generationgrain size control

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    黄光与近红外发射的Ce3+,Cr3+共掺杂石榴石荧光粉用于白光与近红外双模式pc-LEDs

    吴其芃唐嘉丽韩跃廖淑珍...
    3932-3940页
    查看更多>>摘要：具有可调近红外(NIR)发射的Cr3+激活荧光粉因其在多个领域的应用而备受关注.通过改变Cr3+的配位环境可改变其发射波长,但其宇称禁阻的d-d跃迁阻碍了吸收,降低了外量子效率(EQE).此外,较长的发射波长通常伴随着较差的热稳定性.为了解决这些问题,本文提出了通过敏化剂到Cr3+的能量传递提高近红外发射的EQE和热稳定性的策略.其中,选择合适的基质结构至关重要.本文以石榴石结构Ca2LuMgScSi3O12作为候选,来实现在蓝光激发下的高效宽带NIR发射.具体来说,Ca2LuMgScSi3O12∶Ce3+发射黄光,其内量子效率(IQE)和EQE分别高达94.6％和64.8％.利用从Ce3+到Cr3+的高效能量传递,Ca2LuMgScSi3O12∶Ce3+,Cr3+荧光粉具有从黄色到NIR的可调发光.值得注意的是,Ca2LuMgScSi3O12∶Ce3+,Cr3+的最高EQE为56.9％,远高于Cr3+单掺杂样品的EQE值.共掺杂荧光粉具有与Ce3+单掺杂荧光粉相当的热稳定性.所制备的原型pc-LED可同时发射宽带白光和近红外光,展示了其在类太阳光、食品分析和生物医学成像等方面的潜在应用.

    garnetphosphorenergy transferCr3+near-infrared

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    图神经网络指导新型深紫外大双折射晶体材料的设计

    克鲁格洛夫伊万柳德米拉别列兹尼科娃谢聪伟储冬冬...
    3941-3947页
    查看更多>>摘要：寻找具有大双折射率(Δn)的晶体材料,尤其是深紫外大双折射晶体材料,对于制备光纤传感器等偏振器件非常重要.具有大双折射率的晶体材料通常需借助实验技术发现.然而,大量耗时的实验并不利于高效寻找具有大双折射率的晶体材料.在本文中,我们收集了一个包含数千晶体结构及其光学性质的数据集,并采用原子线图神经网络(ALIGNN)训练了可用于快速预测晶体材料双折射率的机器学习模型.我们采用D-optimality准则评估所构建机器学习模型的预测可信度.基于该双折射率机器学习模型,我们从Materials Project数据库中搜索了具有大双折射率的晶体材料,发现了两种新型深紫外大双折射候选材料NaYCO3F2和SC1O2F,它们的双折射率分别为0.202和0.101@1064 nm.进一步分析表明,具有强各向异性的多阴离子基团和π共轭平面基团有利于产生大的双折射率.

    machine learningbirefringenceoptical materialsD-optimality

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    基于无铅压电纳米纤维的柔性自发电眨眼和眼球转动传感器

    姜蕾梅旭邵婷婷杨欣然...
    3948-3955页
    查看更多>>摘要：铌酸钾钠(KNN)基纳米纤维兼具高压电响应、柔性和生物相容性,在电子皮肤和可穿戴器件等领域具有巨大的应用潜力,但其有限的压电性能制约了其检测眨眼、眼球转动等微小人体运动的灵敏度.本文采用静电纺丝法制备了Li和Ta掺杂的KNN纳米纤维.对A位和B位的Li、Ta共掺杂引起了晶格畸变和正交(O)-四方(T)相变,显著增强了材料的压电响应,其平均压电常数d33*达到110.7 pm/V.得益于掺杂KNN纳米纤维的优异压电响应,将其进行PDMS封装所得的柔性自供电传感器表现出良好的压力传感灵敏度(0.3365 V/(N cm2)).将该传感器简单贴敷于太阳穴附近,可检测因眨眼动作而造成的微小皮肤形变,可用于识别因精神疲劳或用眼过度而造成的异常眨眼行为.该器件还可实现实时、连续和非侵入性地眼球跟踪功能,在人机交互和人工智能等领域显示出应用潜力.

    flexible sensorseye movement sensingpiezoelectric nanofiberspotassium sodium niobateelectrospinning

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    纠缠水凝胶驱动器能量转化效率的增强

    张斌邱建辉孟雪芬境英一...
    3956-3965页
    查看更多>>摘要：传统基于水凝胶的驱动器面临诸多限制,例如低输出力(约2 kPa)和缓慢的驱动速率,因而导致其功密度低(约0.01 kJ/m3)的问题长期存在.此外,在水凝胶合成和应用中,实现低滞后和高强度也面临重大挑战.本文中,我们开发了一种稀疏交联且高纠缠的聚丙烯酸水凝胶(PAAc),有效解决了这些问题.受到哺乳动物肌肉纤维能量转换机制的启发,该水凝胶被用于储存和释放聚合物网络中的弹性势能.值得注意的是,我们实现了60.6 kPa的强收缩力、30.8kJ/m3的超高功密度,以及高达53.8％的能量转换效率.此外,该水凝胶展现出独特的双态功能,能够在弹性和塑性之间无缝转换,为可调节和精准控制能量释放机制奠定了基础.这些特性使得水凝胶驱动器有望实现多样化实际应用.

    hydrogelentanglementenergystoragerelease

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    二维还原氧化石墨烯/聚吡咯基有序共轭体系中电各向异性确保多刺激响应信号适配

    柴玉俏陈若琪马欣蕾贺咏霖...
    3966-3975页
    查看更多>>摘要：基于电压刺激诱导信号转换的电子技术是现代先进智能设备、工具和仪器的核心基础之一.然而,此类转换仅由外加电压刺激引起,导致其信号输出一般为二进制,难以满足众多新兴前沿应用场景的需求.在此,我们开发了一种由二维还原氧化石墨烯/聚吡咯(rGO/PPy)构成的有序共轭体系,并利用其电学各向异性构建了可响应多种刺激的信号适配器.rGO/PPy的准二维几何结构产生的电学各向异性确保了设备能够在不同刺激下产生不同类型的电信号.通过对光和压力输入(除了电压之外的两种最常见输入刺激)的有效识别,该信号适配器实现了四进制/十进制信号和可视化光信号的输出,并进一步实现了基于无源器件的信息加密.此外,该信号适配器在多次压力/光刺激过程中展现出高循环稳定性.这种低成本、便于大规模生产的信号适配器开启了新一代智能系统构建的大门,并有望推动人机交互、电子皮肤、生物植入设备等领域的发展.

    electrical anisotropysignal adapterspolypyrrolegraphenetwo-dimensional conjugated system

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    用于解决柔性传感器件中电磁干扰的多功能液态金属电磁波屏蔽和吸收薄膜

    张禧龙邓中山宋惠泽郭明辉...
    3976-3985页
    查看更多>>摘要：电磁干扰(EMI)的存在会导致电流和电压波形失真,从而降低传感器设备的精度和稳定性.柔性电子设备的出现打破了物理空间的限制,可以随意弯曲和扭曲,这一特性加剧了其内部传感元件之间不必要的耦合,从而导致相互干扰.目前,解决电磁干扰的方法主要是采用电磁屏蔽(EMS),但仅靠这种方法无法解决柔性传感器件内部EMI.本研究将镓基液态金属(LM)电路印制在Ecoflex@Fe薄膜上,设计出兼具EMS和吸波功能的可拉伸电磁波屏蔽和吸收(EWSA)薄膜,可有效解决内部和外部EMI的影响.结果表明,EWSA薄膜一侧的屏蔽效能高达54.5 dB,而另一侧的反射损耗则低至-43.5dB.此外,基于LM的EWSA薄膜在不同方向的拉伸过程中都能保持良好的EMS和吸波性能,在拉伸1000次后还能有效避免EMI.总之,基于LM的EWSA薄膜实现了宽频带的EMS和吸波功能,为开发能够消除内部和外部EMI的新一代柔性电子皮肤提供了解决方案.

    liquid metalwave absorbingelectromagnetic shieldingelectromagnetic interference

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