期刊,中国科学：材料科学（英文） 2024年卷6期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

中国科学：材料科学（英文）

中国科学：材料科学（英文）/EISCI

正式出版

收录年代

基于侧基多通道和对称性破缺效应的分子电导调控

郝杰汪博宇赵璁霍雅妮...

1994-1999页

查看更多>>摘要：化学取代是有效调节分子电导,产生多通道输运、量子干涉效应和其他机制的关键方法.但分子骨架和侧基之间存在复杂的相互作用,目前仍未被研究清楚.在本工作中,我们结合扫描隧道显微镜裂结实验技术和第一性原理计算方法,深入研究了具有不同σ和π侧基的分子电导.实验结果及理论分析表明,σ侧基的加入引起了分子前线轨道的对称性破缺并加剧了分子内散射,从而导致电导的降低.相反,π侧基引入了额外的电荷传输通道,实现了电荷传输的多通道效应,增加了分子的电导.这些发现为未来分子功能化和分子电子器件的设计提供了坚实的基础.

关键词：

side substituentmultiple-channel effectsymmetry-breaking effectsingle-molecule junction

原文链接:

NETL
NSTL
万方数据

通过聚阳离子取代策略实现压缩黄铜矿型硒化物[Rb3BaCl][In8Se14]以获得优异的非线性光学性能

吴帆陈文发吴子璇姜小明...

2000-2007页

查看更多>>摘要：单价Ag+或Li+引入到类金刚石结构的MQ22-(M=Ga,In;Q=S,Se)阴离子基团中能合成出良好的二阶非线性光学(NLO)晶体材料.然而,这些晶体分别面临着较低的抗激光损伤阈值(LIDT)或二氧化硅易被腐蚀等缺点,严重限制了其在高功率激光应用中的实用性.在本研究中,基于类金刚石结构的ZnSe,我们采用[Se4Zn13]Se24→[ClRb3Ba]Se24非常规的聚阳离子取代策略,设计并合成了一种新型的盐包硫属化合物[Rb3BaCl][In8Se14](1).化合物1属于压缩黄铜矿型硒化物并保持了与AgInSe2相同的晶体对称性(I-42d空间群).值得注意的是,由于InSe4四面体结构单元的平行排列,化合物1具有相位匹配的强二次谐波(SHG)响应(2.0倍于AgGaS2@2.90 µm).此外,聚阳离子[Rb3BaCl]4+的引入促进了光学带隙(2.02 eV)的增强,有效地避免了对2.09 μm激光的双光子吸收;同时结合较低的热膨胀系数,使得化合物1表现出高的LIDT(3.2倍于AgGaS2@2.09 μm).本研究验证了在类金刚石结构中进行聚阳离子取代的可行性,并成功获得了性能优异的中远红外NLO材料.

关键词：

chalcogenidenonlinear optical materialsubstitution strategydiamond-like structurestructure-property relationship

原文链接:

NETL
NSTL
万方数据

用于损耗型集成光子器件的相变材料评价标准和设计策略

夏剑董云潇龚俊桀王子炫...

2008-2015页

查看更多>>摘要：相变材料(PCM)具有优异的光学性质,在多种集成光子器件中极具应用前景,如光存储器、光开关和光神经形态计算器件.然而,由于集成光子器件相变材料光学性能评价标准的缺乏,新型相变材料的设计主要依赖于研究者的研究经验.本文基于相变光子器件的性能需求,引入材料品质因子(FOM2=△k/kamor)来评价相变材料的光学性能,建立了针对损耗调制型相变光子器件相变材料的光学性能评价标准.FOM值的大小代表相变材料在构建高性能相变光子器件中的应用潜力,FOM值越大,相变材料应用于光子器件的限制就越小.在此基础上,本文基于光学带隙理论,建立了相变材料光学参数与FOM值之间的关系,开发了三种基于GST的新型光学相变材料.结果表明,氮等非金属元素掺杂可以提高GST的FOM值,有利于开发低损耗、高调制空间的损耗型相变光子器件和大规模损耗型相变光子阵列.除了FOM之外,相变材料的结晶温度也会影响器件的编程功耗、循环寿命和稳定性,这要求我们在实际应用场景中根据器件的需求选择合适的相变材料.总之,本文为相变材料的光学性能提供了评价标准,促进了集成光子器件应用中相变材料的定制设计.

关键词：

phase change materialsfigure of meritoptical bandgapphotonic devices

原文链接:

NETL
NSTL
万方数据

揭示鱼鳞降低冰黏附力的奥秘

王锋刘思琪肖森波Bj?rn Skallerud...

2016-2022页

查看更多>>摘要：近几十年来,大量的研究文献表明,研究人员一直在探究静态表面特性(包括自由能、韧性和弹性)对疏冰性的影响.然而,对于动态表面特性在辅助除冰方面的理解非常有限.在本工作中,我们重点研究了北三文鱼表皮的冰黏附强度,并且观察到了有趣的各向异性的冰黏附行为.与顺着鱼鳞生长方向的冰黏附强度(353±95 kPa)相比,逆着鱼鳞生长方向的冰黏附强度(141±47 kPa)降低了60％.我们发现,鱼鳞在受到剪切力的过程中,会发生独特的结构演变,从而导致界面连续断裂,有利于降低冰的黏附性.研究发现,鱼鳞的张开和剥离能力(描述了鳞片在外力下与其下部鳞片和黏结物分离的趋势)可以调控冰的脱落.通过提高鱼鳞的张开和剥离能力,可以在鱼鳞上实现更低的冰黏附强度(66±15 kPa)和更为容易的除冰过程.由于鱼鳞具有出色的机械鲁棒性,这一发现为设计坚硬耐用的防覆冰表面提供了新的视角.

关键词：

fish scaleice adhesiondynamic behaviorssequential ruptureanti-icing

原文链接:

NETL
NSTL
万方数据

基于氧等离子体辐照处理的缺陷工程策略调控石墨烯性能

裴家云宋爱生陈锦淙金炜烨...

2023-2031页

查看更多>>摘要：从石墨烯的制备到实际应用的整个过程中,缺陷的存在或引入不可避免.因此,阐明缺陷如何影响石墨烯的性能至关重要.本研究通过实验研究和理论计算的方法研究了石墨烯的结构变化、缺陷演变及性能调控.结果表明,当处于sp3缺陷状态时,石墨烯能够较好的保持其原始的机械性能,而随着缺陷数量迅速增加,石墨烯的机械性能显著下降,整体结构最终被破坏.此外,氧等离子体辐照引入的空位缺陷的散射效应增加了电子散射的概率,但掺杂效应有利于石墨烯的电传输;同时,石墨烯面内导电性与氧等离子体处理引起的石墨烯表面起伏程度呈负相关.本工作为基于缺陷工程的石墨烯和其它二维材料的改性研究提供了指导方向.

关键词：

defect engineeringgrapheneoxygen plasmame-chanical and electrical properties

原文链接:

NETL
NSTL
万方数据

基于第一性原理的β-C3N2笼中原子嵌入引起的超硬磁性新材料设计

孙丽萍付波涛常景

2032-2038页

查看更多>>摘要：基于第一性原理计算,我们通过将客体原子嵌入β-C3N2笼状结构的内在空腔中,预测了机械超硬和可控磁性的共存.以氢掺杂(H@β-C3N2)和氟掺杂(F@β-C3N2)为例,我们的研究表明两种掺杂构型是稳定的,并发现它们分别属于反铁磁半导体和铁磁半金属.这些有趣的磁相变源于它们在费米能级周围独特的能带结构,并可通过具有半填充占据的3D Hubbard模型和Stoner模型很好地解释.此外,H@β-C3N2和F@β-C3N2的高维氏硬度(49.0和48.2 GPa)表明它们具有笼状超硬材料特征.因此,氢和氟在β-C3N2笼中的掺杂分别产生了一种新型的超硬反铁磁半导体和超硬铁磁半金属,这些材料在极端条件下具有潜在的应用前景.我们的工作为设计具有优异机械性能和磁性的新型高性能多功能材料提供了一种有效的策略,这可能会为超硬材料未来在自旋电子学的应用提供理论依据.

关键词：

first-principles calculationsclathrate β-C3N2super-hard materialsferromagnetic semi-metal

原文链接: