Najważniejsze postępy badawcze w dziedzinie materiałów w lutym 2018 r

1. Nauka: Mechanizmy kompensacji polaryzacji na powierzchni perowskitu KTaO3(001) Zastosowanie mikroskopii sond skanujących i teorii funkcjonału gęstości przez Martina Setvina (autor korespondent) z Politechniki Wiedeńskiej, et al. badali mechanizm kompensacji powierzchni niobianu potasu perowskitu (KTaO3) (001) z rosnącymi stopniami swobody. Powierzchnia cięta w próżni jest nieruchoma, ale może natychmiast reagować na przejścia izolator-metal i możliwe zniekształcenia sieci ferroelektrycznej. Wyżarzanie w próżni tworzy oddzielne luki tlenowe, a następnie górna warstwa jest całkowicie przeorganizowana w uporządkowane wzory pasków KO i TaO2. Ostatecznie najlepsze rozwiązanie znaleziono, tworząc hydroksylowaną warstwę przykrywającą o pożądanej geometrii i ładunku, a następnie umieszczając ją w parze wodnej. Mechanizmy kompensacji polaryzacji na powierzchni perowskitu KTaO3(001) (Science, 2018, DOI:10.1126/science.aar2287)2 . Nauka: Transmisyjna mikroskopia elektronowa o rozdzielczości atomowej materiałów krystalicznych wrażliwych na wiązkę elektronów. obrazowanie w wysokiej rozdzielczości materiałów wrażliwych na wiązkę elektronów. Metoda projektowa grupy wykorzystuje kamerę do obliczeń elektronicznych z bezpośrednią obserwacją (DDEC) do analizy serii materiałów wrażliwych na wiązkę elektronów, w tym różnych materiałów metaloorganicznych, pod warunkiem ograniczenia całkowitej dawki elektronów. Stosując tę strategię, naukowcy zaobserwowali współistnienie pierścieni benzenowych w UiO-66 oraz powierzchniowych i wolnych od ligandów zakrywania ligandów. Zatem wyniki pokazują, że obrazowanie za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej rozdzielczości atomowej dla materiałów wrażliwych na wiązkę elektronów można osiągnąć przy użyciu powyższej strategii. Transmisyjna mikroskopia elektronowa materiałów krystalicznych wrażliwych na wiązkę elektronów (Science, 2018, DOI: 10.1126/science). aao0865)3, Science: Podczerwień hiperboliczna metapowierzchnia oparta na nanostrukturalnych materiałach van der WaalsaRainer Hillenbrand (autor korespondujący) et al. z Uniwersytetu Baskijskiego w Hiszpanii opracował hiperboliczny aspekt średniej podczerwieni z nanostrukturalnych cienkich warstw sześciościennego azotku boru, które wspierają głębokie polarytony fononowe w skali subfalowej. Dyspersja hiperboliczna w płaszczyźnie rozprzestrzenia się razem. Dzięki zastosowaniu technologii nanoobrazowania w podczerwieni można zobaczyć wklęsłe (nieregularne) czoło fali rozbieżnych spolaryzowanych wiązek, które stanowią charakterystyczną sygnaturę polaronu hiperbolicznego. Wyniki te ilustrują, w jaki sposób mikroskopia bliskiego pola może być wykorzystywana do ujawniania zewnętrznych frontów falowych polarytonów w materiałach anizotropowych i pokazują, że nanostrukturalne materiały van der Waalsa mogą tworzyć wysoce zmienne i zwarte platformy dla hiperbolicznych urządzeń i obwodów konwersji w podczerwieni. Podczerwień hiperboliczna metapowierzchnia oparta na nanostrukturze Materiały van der Waalsa (Science, 2018, DOI:10.1126/science.aaq1704)4, Science: Owijanie z pluskiem: Szybkie kapsułkowanie z ultracienkimi arkuszamiElastyczna folia może polegać na ssaniu włosów, aby stworzyć niezależne opakowanie na kropelkach, a intuicyjna obserwacja procesu jest bardzo ważna. Narayanan Menon (Korespondent) z University of Massachusetts, USA, badał włączanie kropli oleju do ultracienkich folii polimerowych w fazie wodnej. Naukowcy uzyskali trójwymiarowy kształt warstwy powłoki poprzez polimeryzację krawędzi tnącej 2D folii i wykazali uniwersalność tej technologii zarówno w przypadku folii typu woda w oleju, jak i olej w wodzie. hermetyzacja za pomocą ultracienkich arkuszy (Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aao1290)5. Przyroda: katalityczna funkcjonalizacja ekwiwalentów karbinu w punkcie połączenia z substytutami chemikaliów Marcos G. Suero (autor do korespondencji) i inni z Instytutu Nauki i Technologii w Barcelonie zdali sobie sprawę, że nieodłączną cechą karbynu jest ciągłe tworzenie trzech nowych wiązań kowalencyjnych. Spekuluje się, że metody katalityczne, które wytwarzają węgiel alkin lub inne formy węgla, które są stosunkowo stabilne, można to osiągnąć poprzez skonstruowanie metody rozdzielania w miejscu połączenia dla centrum chiralnego. Grupa badawcza zaprojektowała nową metodę katalityczną, która wykorzystuje katalizator foto-utleniania-redukcji w świetle widzialnym do generowania wolnych rodników diazometylowych jako analogów karbinu. Te analogi karbinu mogą wywoływać selekcję miejsca rozszczepienia wiązania węgiel-wodór na pierścieniu aromatycznym, prowadząc do skutecznej reakcji metylacji diazometanu, która może stabilizować kontrolę sekwencjonowania funkcjonalizacji późnego etapu składania farmaceutycznych substancji chemicznych. Ta metoda zapewnia skuteczną ścieżkę dla bioaktywnych cząsteczek do dostosowania miejsca centrum chiralnego, a także może przeprowadzić skuteczny proces postfunkcjonalizacji. Katalityczna funkcjonalizacja punktu połączenia ekwiwalentów karbinu z substytutami chemikaliów (Nature, 2018, doi:10.1038/nature25185 )6. Natura: Przetwarzanie naturalnego drewna luzem w wysokowydajny materiał konstrukcyjny Uniwersytet Maryland Hu Liangbing i Teng Li (wspólna komunikacja) i inni opracowali prostą i skuteczną strategię bezpośredniego przekształcania naturalnego drewna o blokach w wysokowydajne materiały konstrukcyjne z dziesięciokrotnym wzrostem w wytrzymałości, wytrzymałości i odporności balistycznej. Większa stabilność wymiarowa. Częściowe usunięcie ligniny i hemicelulozy z naturalnego drewna przez gotowanie w wodnej mieszaninie NaOH i Na2SO3, a następnie prasowanie na gorąco, powoduje całkowite zapadnięcie się ścian komórkowych i całkowite zagęszczenie naturalnego drewna i wysoce jednorodnych nanowłókien celulozowych. . Ta strategia okazała się uniwersalna dla wszystkich rodzajów drewna, które ma wyższą wytrzymałość właściwą niż większość metali konstrukcyjnych i stopów, co czyni ją tanią, wydajną i lekką alternatywą. materiał konstrukcyjny (Nature, 2018, DOI:10.1038/nature25476)7. Natura: Nowe odkrycie krystalicznej nieuporządkowanej transformacji w celu wyeliminowania defektów Artykuł zatytułowany „Zamrażanie na kuli” zespołu Paula M. Chaikina (Korespondent) z New York University pokazuje, że zamrożenie powierzchni kuli powstaje w wyniku , „kontynent” zawierający kryształy, który na siłę dzieli defekty na części. 12 odizolowanych „oceanów”. Korzystając z tej złamanej symetrii – dopasuj wierzchołki dwudziestościanu do wadliwego „morza”, rozłóż te ściany na płaszczyźnie i skonstruuj nowy uporządkowany parametr, aby ujawnić potencjalną kolejność orientacji sieci na dalekie odległości. Wpływ geometrii na krystalizację można uwzględnić przy projektowaniu struktur w nanoskali i mikroskali, w których ruchome defekty są segregowane w samoustawne układy. Ponadto wykazano, że separacja defektów w miejscach symetrycznych i towarzysząca im ruchliwość w pobliżu tych lokalizacji są przydatne podczas projektowania określonych obszarów dla struktur wymagających sztywności i płynności. nature25468)8, Natura: Wielowarstwowe memtranzystory z polikrystalicznego jednowarstwowego dwusiarczku molibdenuNorthwestern University Mark C. Hersam (Korespondent) i inni użyli polikrystalicznego jednowarstwowego dwusiarczku molibdenu (MoS2) do eksperymentalnego wdrożenia wieloterminowych hybrydowych rezystorów pamięci i tranzystorów. Dwuwymiarowe memrystory MoS2 wykazują bramkowaną regulację w jednym stanie rezystancyjnym. Ponadto sześciokońcówkowy tranzystor memrystorowy MoS2 ma również funkcję bramkowanej synapsy niejednorodności. Urządzenie pomaga w badaniu złożonego uczenia neuromorfologicznego i dynamiki defektów w materiałach dwuwymiarowych. Wielozaciskowe memtranzystory z polikrystalicznego monowarstwowego dwusiarczku molibdenu (Nature, 2018, DOI:10.1038/nature25747)9, Nature: Elektronika skóry ze skalowalnego wytwarzania samoistnie rozciągliwego tablica tranzystorowaProf. Bao Zhennan (Korespondent) ze Stanford University opracował metodę masowej produkcji i jednolitego wytwarzania różnych samoistnie rozciągliwych polimerów elektronicznych. Tak przygotowany sprzęt elektroniczny może realizować macierze tranzystorów polimerowych z samoistnie elastycznymi polimerami. Gęstość do 347 tranzystorów na centymetr kwadratowy. Jednocześnie przewodność i czułość tranzystora, który rozciąga naprężenie 1000 razy, nie zmniejszyły się znacząco. Możliwe jest skonstruowanie elastycznej, rozciągliwej skóry elektronicznej z matrycami czujników i obwodami cyfrowymi. Opisywana metoda przygotowania może być również zastosowana do zastosowania innych samoistnie elastycznych materiałów polimerowych w celu przygotowania nowej generacji elastycznych, rozciągliwych elektronicznych urządzeń do skóry. )
Źródło: Carbide Meeyou