2维原子晶体材料的研究现状与未来

近年来,以石墨烯为代表的2维原子晶体材料因其独特的2维结构、丰富而新奇的物理化学性质与广阔的应用前景,迅速成为凝聚态物理与材料科学领域的研究前沿。本文概要地介绍了石墨烯的制备、石墨烯的物理与物性、石墨烯的可能应用及其他2维原子晶体材料的研究进展,并对2维原子晶体材料的未来发展趋势进行了分析与讨论。     

Ti3SiC2与TiAl的显微结构与电子结构研究（英文）

现代高分辨电镜和高空间分辨分析电镜，使我们可以在纳米和原子尺度研究材料的显微结构和微区成份，从而极大地加深了我们对材料的结构与性能的理解。另一方面，随着信息技术的飞速发展，计算材料学也以前所未有的广度和深度，冲击着材料研究的模式。对显微结构的研究也是如此。材料的微结构，作为组成材料的大量原子在空间中的排列，本质上是由原子间的相互作用，即化学键决定的。借助第一原理总能与电子结构计算可给出原子间成键的详尽的信息，它在显微结构及其演变的研究中有很好的应用前景。本论文将先进电子显微术与计算材料学有机地结合起来，在从纳米、原子尺度到电子尺度等多个层次对钛基金属间化合物和陶瓷(Ti3SiC2, TiC, TiAl)的结构进行了研究。     

纳米技术孕育新的材料革命

纳米技术孕育新的材料革命.世间万物均由原子和分子组成,因而长期以来科学家投入了巨大精力研究原子和分子,并试图改变它们.     

高Tc超导电性中λ与θD的相互分离

在本文中,用电负性均衡原理研究了在高Tc超导材料中由于元素之间有化学键的形成对超导电性影响的特征,得出了在超导材料中由于元素之间有化学键的形成。在超导材料中承担超导电性的原子成键电子与承担超导超电性的库柏对电子具有分离的特征,从而在高Tc超导电性中λ与θD,相互分离,在超导材料中承担超导电性的原子的价电子中成键价电子λ与θD相关联,价电子中非成键价电子形成的库柏对电子与θD相关联。     

在超高时空分辨率原位超快电子探测与成像技术方面取得重要进展 ——南开大学付学文教授

纳米科技是当今研究的热点领域,其中的一个核心问题是在超高时间/空间分辨尺度下研究纳米材料的原子及载流子动力学特性与物性之间的关系.当材料进入到纳米尺度后,其原子和载流子等动力学特性都强烈依赖于它的结构和尺度,二者决定了其物性和相关的器件行为.目前研究传统宏观材料性质与动力学特性的技术存在很大的局限性,因为这些技术或缺少...     

过程工程所二维碳材料在光转换领域的应用研究取得进展

<正>中科院过程工程所王丹研究组在二维碳材料在光转换领域应用方面的研究取得进展。石墨烯材料,由于其特异的C原子六方排列的网状结构,拥有其他材料无法比拟的大比表面积,高的导电性和载流子流动性。基于此,石墨烯及其衍生物材料被广泛应用于提取和传导由吸收光子的半导体及高分子材料产生的载荷,从而大幅度提高光电及光催化器件的效率。石墨炔材料,类似于石墨烯,却含有以C原子三键结合为主的网络结构,被认为     

以科技领航 建成新一期高标准乙醇生产线——记四川光和能源技术开发有限公司总工程师刘锦超教授

刘锦超,1988年考入美国弗吉尼亚大学物理系（获杜邦奖学金）,师从世界著名物理学家H·P·凯利教授并取得博士学位。1982年开始从事原子分子物理研究,在对原子结构、分子结构、电磁场对原子分子的相互作用以及原子分子的光电离过程研究中取得了一系列重要成果。     

基于原子/分子团簇结构的材料与器件制造

原子/分子团簇是物质结构的一种新形态,具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造,将为国防高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向,主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇,将有助于占领原子级制造研究的制高点,引领原子级制造方法的变革。本文从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展,总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战,并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。     

动态

正外尔物理量子模拟取得重要进展中国科学技术大学潘建伟团队与北京大学团队合作,在超冷原子模拟拓扑量子材料方面取得重要进展。研究团队在国际上首次利用超冷原子体系实现了三维自旋轨道耦合,并构造出有且仅有一对外尔点的理想外尔半金属能带结构。研究成果于4月16日以研究长文的形式发表在国际学术期刊《科学》杂志上。外尔半金属是一类重要的拓扑物态,其能带中的外尔点结构具有许多奇异的性质:它是一种拓扑磁单极子,且总是成对出现,在其附近的低能激发的运动模式符合"外尔费米子"的方程,最早于1929年由德国科学家赫尔曼·外尔提出。有且仅有两个外尔点的外尔半金属——理想外尔半金属,     

磁、光功能材料的界面设计、调控和构效关系研究

磁、光功能材料是信息科技和能源领域的基础材料,界面精细结构表征和调控是其研究的关键.在国家自然科学基金委员会、国家科技主管部门、国家教育主管部门以及北京市有关单位的支持下,北京科技大学王荣明教授及其合作者围绕"材料结构与性能相关性"理论,选择具有重要应用前景的具有磁性、表面等离子体共振效应、磁光效应及催化性能的过渡金属材料为主要研究对象,发展在原子或纳米尺度上的合金化和异质结构化以及纳米尺度层次化、梯度化和结构阵列化等材料的设计策略和制备方法,对该类材料的表界面结构和性能进行调控,在磁、光功能材料设计体系、表界面结构和组成可控制备、结构与性能相关性机理及应用等基础研究方面取得了一些创新性研究成果,对纳米材料的合成、微结构和特性研究产生了积极的推动作用.     

为国家重要科学与工程的发展提供创新工具与研究平台 ——我国中子散射科研平台

中子散射技术是利用低能中子的散射效应获取物质相关信息的一种实验技术,是在原子、分子尺度上研究物质微观结构和运动规律的重要手段.中子作为物质探针具有许多独特的优点,如高穿透性、具有自旋磁矩、对同位素/近邻元素敏感等,因而基于弹性中子散射可获取材料的微观组织、成分及分布等静态结构信息,基于非弹性中子散射则可获取原子或分子在其平衡位置附近的振动、转动等微观动力学信息.     

原子分子物理学科自然科学基金资助情况分析与探讨

原子分子物理学是研究原子分子结构、性质、相互作用和运动规律,阐明物理学基本定律,提供各种原子分子信息和数据的一门科学,它是人类认识物质世界的重要基础,对阐明物理学的基本规律和检验物理学定律起着重大作用。原子分子物理既是一门非常基础的学科,同时也在国家需求中扮演着重要角色。     

电子显微技术及其在材料科学中的应用

为了深入研究功能材料和新型器件的性能,必须对材料的原子结构有系统的了解,同时发展先进的电子显微学方法。现代电子显微镜技术可以揭示材料和器件的多种重要结构现象,包括界面原子结构、结构相变和局域电子结构等。超导和多铁材料是目前材料科学及凝聚态物理研究热门课题,“电子显微技术及其在材料科学中的应用”项目重点关注了电子和几何铁电材料的微结构,深入分析了电荷序和铁电性,局域原子排布和拓扑畴的关联;系统研究了微观结构对新型铁基超导体物理性质的影响。项目获得基金委重大研究计划、国家自然科学基金面上项目、973国家重大科学研究计划支持,由中国科学院物理研究所主持完成,主要完成人有李建奇、杨槐馨、田焕芳、马超。     

心向功能应用 快乐坚守科研——记湖南大学特聘教授、美国加州大学洛杉机分校终身教授段镶锋

正2017年8月初,段镶锋又登上了热搜。他和湖南大学段曦东作为共同通讯作者在Science上在线公布了二维材料领域的一个重要突破,在国际上首次报道了一种能控制异质结、多重异质结和超晶格二维原子晶体生长的普适性合成方法。这种外延生长法可以巧妙地制备出多种多样的二维材料异质结构,为进一步研究二维材料的特异性能,实现其应用潜力提供了一个可靠的合成手段。在很多相关媒体报道中,段镶锋被称为"大家熟悉的段镶锋教授"。     

具有创新性的我国原子操纵研究

中国科学院北京真空物理实验室庞世瑾教授及其领导的研究小组开展的用超高真空扫描隧道显微镜(STM)进行原子操纵的研究项目,在1994年取得了突破性的进展,使我国的原子操纵研究处于国际前沿。原子操纵是纳米科技的重要研究领域之一,它的主要应用背景是纳米电子学。要研制纳米量子器件,必须具备形成任意原子级和纳米级图案的能力。     

中韩学者制备出碳纳米管夹持的金属原子链

近期,中国科学院金属研究所先进炭材料研究部博士研究生汤代明和助理研究员尹利长在研究员成会明、刘畅的指导下,与金属所固体原子像研究部马秀良研究员、韩国成钧馆大学Young Hee Lee教授等合作,设计并制备出一种碳纳米管夹持的金属原子链器件,实现了金属原子链与碳纳米管的有效连接,为金属原子链的装配提供了一条新途径。     

最强铝合金

正美国科学家研发了一种全新材质的铝合金,他们在铝合金金属的基础上引入了新结构(同时还用激光轰击超薄铝片和二氧化硅粒子),杜绝了晶体原子易被错位的现象,在增加材料的强度和延展性的同时,还改善了它的热稳定性。科学家将铁原子引入铝的晶体结构中,打造出迄今为止强度最高的铝合金材料。     

纳米技术孕育传感器革命

一、纳米技术与纳米薄膜压力传感器纳米技术是一门在纳米空间(0.1～100nm)内研究电子、原子和分子的运动规律及特性,通过操作单个原子以制造具有特定功能材料或器件为最终目的的崭新技术。由于纳米材料的新特征现象和引发的新技术,不仅涉及到当前科学技术的前沿研究,而且其应用也渗透到国民经济的各个部门,纳米技术由此被誉为“引导下次工业革命”的高新技术。目前,应用纳米技术研究开发纳米传感器,有两种情况:一是采用纳米结构的材料(包括粉粒状纳米材料和薄膜状的纳米材料)制作传感器;二是研究操作单个或多个纳米原子有序排列成所需结构而…     

原子沉积构筑全新未来--记武汉大学工业科学研究院研究员李照东

2018年5月,芬兰技术学会宣布将“千年技术奖”授予芬兰物理学家图奥莫·松托拉,以表彰他研发了在信息技术领域发挥重要作用的原子层沉积技术。原子层沉积技术可以将物质以单原子膜形式一层一层镀在基底表面,在许多高科技领域发挥着重要作用。当前,几乎所有的计算机和智能手机中都会使用通过原子层沉积技术制成的薄膜元件。不仅如此,原子层沉积技术的优点也引起了其他领域的重视,且已经广泛应用于如光伏太阳能板、光学镜头镀膜、柔性电子、新能源电池、航空航天等相关领域中,并已初步实现产业化论证。目前,武汉大学工业科学研究院研究员李照东正致力于研究其沉积过程中的原子结晶行为,并将其应用于界面调控及绿色能源转化器件.     

钛修饰石墨烯储氢性能研究

利用密度泛函理论的第一性原理,研究了N、B杂质原子及各类空位缺陷的引入对Ti修饰的石墨烯体系储氢性能的影响。结果表明:Ti修饰的空位石墨烯有望于作为储氢的材料,推测减小单胞内的C原子数目,质量储氢密度可达3.23%。