1. PNAS：基于全納米纖維的超靈敏心臟信號監(jiān)測傳感器
長期連續(xù)監(jiān)測心臟信號的機(jī)械聲對于心血管疾病的早期診斷至關(guān)重要，但是這些人體聲學(xué)的強(qiáng)度和頻率都很低，并且長時間連續(xù)監(jiān)測它們需要超靈敏、輕巧和透氣的機(jī)械聲傳感器。為此，日本東京大學(xué)Takao Someya教授課題組設(shè)計了一種具有卓越性能的全納米纖維的機(jī)械聲傳感器，能夠長時間連續(xù)監(jiān)測機(jī)械聲心臟信號。
本文要點：
1）靈敏度高。這種全納米纖維機(jī)械聲傳感器，是通過制造超薄（2.5 μm）的納米纖維電極層并形成多層納米纖維傳感器結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，該傳感器結(jié)構(gòu)可在聲波施加期間產(chǎn)生較大的振動。它在低頻區(qū)域（<500 Hz）中靈敏度高達(dá)10050.6 mV Pa-1。
2）超輕，透氣性好。因為每層都是納米纖維結(jié)構(gòu)，其有效質(zhì)量密度顯著降低，傳感器的總重量可達(dá)5 mg甚至更小。并且，傳感器顯示出極好的透氣性（12.4 kg-m-2·d-1），適合長期穿戴。
3）耐用。納米纖維材質(zhì)足夠耐用、機(jī)械強(qiáng)度好，能夠抵抗重復(fù)彎曲（1,000次循環(huán)），并且可在110分貝的高強(qiáng)度連續(xù)施加聲波的情況下，穩(wěn)定運行27小時。對信噪比高達(dá)40.9 dB的機(jī)械聲心臟信號進(jìn)行連續(xù)長期（10 h）監(jiān)測的實驗證明，該全納米纖維傳感器具有用于長期心臟監(jiān)測的優(yōu)越性。
該研究工作報道的基于全納米纖維的，超靈敏、超輕、可透氣的機(jī)械聲傳感器的設(shè)計，顯示出卓越的性能，并可用于連續(xù)長期監(jiān)測心臟信號。將來，在高聲壓區(qū)域中使用超靈敏性能可能會為傳感器在語音控制安全性方面的應(yīng)用開辟新的機(jī)會，用于下一代人機(jī)界面（HMI）和環(huán)境噪聲聲音采集。
圖 | 超靈敏的全納米纖維機(jī)械聲傳感器。
圖 | 使用全納米纖維機(jī)械聲傳感器連續(xù)監(jiān)測心臟信號。
Md Osman Goni Nayeem et al. All-nanofiber–based,ultrasensitive, gas-permeable mechanoacoustic sensors for continuous long-termheart monitoring. PNAS. 2020.
https://doi.org/10.1073/pnas.1920911117
2. JACS：雙A位混合的溴基2D-DJ相鈣鈦礦
混合層狀鹵化物鈣鈦礦在光電方面取得了不錯的性能。由于層間距離短和獨特的層取向，二維（2D）鹵化物系統(tǒng)中的新結(jié)構(gòu)類型（例如Dion-Jacobson相）而引起了廣泛的研究關(guān)注，這些層間距離促進(jìn)了光電器件中更好的電荷傳輸和更高的穩(wěn)定性。美國西北大學(xué)Mercouri G. Kanatzidis和ConstantinosC. Stoumpos等人報道了一類2D DJ結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦，其中結(jié)合了A和A'陽離子，通式為(A')(A)Pb2Br7 ((A'=3-(氨基甲基)哌啶(3AMP)和4-(氨基甲基)哌啶(4AMP）；A＝甲銨(MA)和甲脒(FA))。
本文要點：
1)通過混合A'陽離子和A陽離子，會生成新的(3AMP)a(4AMP)1-a(FA)b(MA)1-bPb2Br7鈣鈦礦。使用單晶X射線衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行晶體學(xué)的晶體結(jié)構(gòu)表明，無機(jī)骨架的變形在很大程度上受到A'和A合金化程度的影響。結(jié)構(gòu)中4AMP的上升部分會減小Pb-Br-Pb角，使框架更扭曲。相反，較高的FA含量會增加Pb-Br-Pb角。這種結(jié)構(gòu)演變會微調(diào)光學(xué)特性，其中Pb-Br-Pb角度越大，帶隙越窄。光致發(fā)光發(fā)射能量反映了這一趨勢。
2）拉曼光譜顯示出類似于MAPbBr3的高動態(tài)晶格，并且與[Pb2Br7]框架的局部畸變環(huán)境一致。電子結(jié)構(gòu)的密度泛函理論（DFT）計算顯示出與實驗結(jié)果相同的趨勢，其中(3AMP)(FA) Pb2Br7具有最小的帶隙，而(4AMP)(MA)Pb2Br7具有最大的帶隙。在二維體系中，僅由有機(jī)陽離子引起的結(jié)構(gòu)效應(yīng)凸顯了理解此類廣泛材料中光電特性對結(jié)構(gòu)調(diào)諧的高靈敏度的重要性。
LinglingMao et al. Organic Cation Alloying on Intralayer A and Interlayer A' sites in2D Hybrid Dion-Jacobson Lead Bromide Perovskites (A')(A)Pb2Br7,J. Am. Chem. Soc. 2020.
DOI:10.1021/jacs.0c01625.
https://doi.org/10.1021/jacs.0c01625
3. JACS：36％PLQY！水穩(wěn)定的一維雜化碘化錫發(fā)光體
錫基鹵化鈣鈦礦的光學(xué)和發(fā)光特性非常出色，原因是其寬波長可調(diào)性，高效率和良好的抗淬滅性。這些高度期望的屬性有望改變當(dāng)前的發(fā)光器件，磷光體和激光器。這些材料中的大多數(shù)的一個缺點是對水分的敏感性。美國西北大學(xué)Mercouri G. Kanatzidis等人報道了一種新型的空氣穩(wěn)定的一維（1D）雜化無鉛鹵化物材料 (DAO)Sn2I6（DAO：1,8-辛基二銨），其耐水s時間超過15小時。
本文要點：
1) 該材料在2.70 eV處顯示出尖銳的光吸收邊緣，并在634 nm處顯示出強(qiáng)的寬橙色發(fā)光，半峰全寬（FWHM）為142 nm（0.44 eV）。并具有582ns的長光致發(fā)光（PL）壽命，而強(qiáng)度在非常寬的溫度范圍（145-415K）內(nèi)保持恒定，RT處的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）至少為20.3％。高于415 K，材料經(jīng)歷從單斜晶（C2/c）到正交晶（Ibam）的結(jié)構(gòu)相變，伴隨著帶隙的紅移和光致發(fā)光發(fā)射的猝滅。
2）密度泛函理論計算支持結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)和一維電子性質(zhì)的趨勢，其中沿?zé)o機(jī)鏈計算的載流子有效質(zhì)量顯著低于垂直于鏈的質(zhì)量。易于從溶液中制備的化合物薄膜具有相同的光學(xué)性能，但對于60 nm厚的薄膜，PLQY可達(dá)了36％，是無鉛低維2D和1D鈣鈦礦和金屬鹵化物的最高報道值。
IoannisSpanopoulos et al. Water Stable 1D Hybrid Tin(II) Iodide Emits Broad Light with 36%Photoluminescence Quantum Efficiency, J. Am. Chem. Soc. 2020.
DOI:10.1021/jacs.0c03004.
https://doi.org/10.1021/jacs.0c03004
4. JACS：斯坦福大學(xué)Barry M. Trost報道烯烴與炔、醛反應(yīng)實現(xiàn)三官能團(tuán)化反應(yīng)
Ru基催化劑在烯烴和炔烴的加成反應(yīng)中展現(xiàn)了較高的催化活性，但是與分子內(nèi)的反應(yīng)相比，三取代的烯烴并不具有很好的反應(yīng)性，這是由于取代基的立體位阻作用影響了反應(yīng)活性。斯坦福大學(xué)的Barry M. Trost等報道了1，2-雙硼化烯烴底物，能夠與炔烴物種加成，隨后和醛反應(yīng)得到三取代的烯烴，底物拓展結(jié)果顯示生成了多種具有高對映選擇性的硼基取代的具有醇基結(jié)構(gòu)產(chǎn)物。
本文要點：
1）反應(yīng)條件優(yōu)化。二甲基乙炔、呋喃甲醛、Boc保護(hù)N的1，2-二硼化-1-甲胺之間的反應(yīng)，使用CpRu(CH3CN)3PF6作為催化劑。對反應(yīng)溶劑進(jìn)行篩選，分別在丙酮、DMF、二氯甲烷中反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)二氯甲烷中有最好的反應(yīng)活性，以89 %的收率得到產(chǎn)物。在DMF和丙酮中的收率分別為53 %和58%。
2） 反應(yīng)底物拓展：對醛反應(yīng)物的拓展顯示，該反應(yīng)對苯環(huán)、呋喃環(huán)有兼容性，對α-羰基烯烴有兼容性，對炔基取代的三氟甲基化的羰基有兼容性，產(chǎn)率顯示該反應(yīng)對多種底物有中等到較高的收率；對炔底物進(jìn)行拓展顯示，具有位阻效應(yīng)的炔取代物同樣能以中等收率（~70 %）進(jìn)行反應(yīng)；對手性炔基底物反應(yīng)結(jié)果顯示，反應(yīng)能以中等收率（47~86 %）進(jìn)行，并且炔基底物中的手性結(jié)構(gòu)能很好的保持。
BarryM. Trost, et al. Ruthenium-CatalyzedIntermolecular Coupling of Vinylic 1,2-Bisboronates with Alkynes:Stereoselective Access to Boryl-Substituted Homoallylic Alcohols.J. Am. Chem. Soc. 2020,
DOI：10.1021/jacs.0c01755
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c01755
5. JACS：雙光子熒光壽命探針實時成像和量化線粒體H2O2和ATP
線粒體的氧化應(yīng)激和能量代謝是至關(guān)重要的生物學(xué)事件，并參與各種生理和病理過程，例如細(xì)胞凋亡和壞死。然而，在這些事件中線粒體過氧化氫（H2O2）和三磷酸腺苷（ATP）的動態(tài)模式如何變化尚不清楚，更重要的是，它們之間如何相互影響也未知。
近日，華東師范大學(xué)田陽教授課題組開發(fā)了一種基于雙光子熒光壽命探針（TFP），可實時成像并同時測定兩個單獨的熒光通道中線粒體H2O2和ATP的變化，而不會發(fā)生光譜串?dāng)_。
本文要點：
1）研究人員設(shè)計開發(fā)了雙光子熒光壽命探針（TFP）。由于熒光壽命成像的準(zhǔn)確性和定量能力，TFP的熒光壽命在0.4-10μM H2O2和0.5-15 mM ATP的檢測范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的響應(yīng)性和選擇性。
2）研究人員使用這種探針，研究了線粒體中H2O2和ATP之間的關(guān)系，并觀察到超氧陰離子（O2?-）誘導(dǎo)的線粒體H2O2和ATP的動態(tài)水平變化。發(fā)現(xiàn)在短時間內(nèi)（8分鐘）的O2?-刺激會暫時改變線粒體中H2O2和ATP的水平，并且神經(jīng)元能夠在短時間內(nèi)恢復(fù)到初始狀態(tài)。但是，將O2?-刺激時間增加到50分鐘則會導(dǎo)致永久性氧化損傷和能量缺乏。
3）研究人員還首次發(fā)現(xiàn)O2?-和H2O2的外源性刺激對線粒體H2O2和ATP的水平有不同的影響，其中O2?-表現(xiàn)出更嚴(yán)重的負(fù)面影響。
總結(jié)一下，該項工作不僅為多物種成像提供了一種通用的分子設(shè)計方法，同時，基于這種方法的TFP探針還能揭示線粒體中氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的與H2O2和ATP相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)功能。
Zhou Wu et al. Real-Time Imaging and Simultaneous Quantificationof Mitochondrial H2O2 and ATP in Neurons with aSingle Two-Photon Fluorescence-Lifetime-Based Probe. JACS. 2020.
https://doi.org/10.1021/jacs.0c00771
6. JACS：AgN3催化炔烴的加氫疊氮化反應(yīng)
通過炔烴的疊氮化反應(yīng)能夠生成疊氮取代烯烴，這種疊氮烯烴物種在有機(jī)反應(yīng)中是重要的合成結(jié)構(gòu)，東北師范大學(xué)畢錫合等之前實現(xiàn)了通過Ag2CO3催化的端基炔烴掛能拿團(tuán)化反應(yīng)，但是該反應(yīng)中需要高負(fù)載量的催化劑，嚴(yán)重影響了其實際應(yīng)用。最近，東北師范大學(xué)畢錫和、張景萍，長春應(yīng)化所逄茂林報道了AgN3作為催化劑用于端基炔烴的加氫疊氮化反應(yīng)，通過X射線方法給出了反應(yīng)中間體的結(jié)構(gòu)。
本文要點：
1）作者測試了Ag2CO3催化甲苯乙炔的氫化疊氮化反應(yīng)，通過XRD表征了反應(yīng)中的固體物種變化，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)過程中固體Ag2CO3在5 min內(nèi)快速轉(zhuǎn)變?yōu)锳gN3，并且在該時間內(nèi)反應(yīng)未檢測到產(chǎn)物生成，說明了AgN3是催化劑，而非Ag2CO3。通過NMR監(jiān)測反應(yīng)，海岸產(chǎn)物經(jīng)過20 min才會生成。作者使用TMSN3和Ag2CO3反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)快速生成了AgN3，驗證了AgN3的催化劑生成過程。NMR測試和MS結(jié)果顯示TMSN3反應(yīng)過程中生成了(TMS)2O，密度泛函理論計算顯示，Ag2CO3轉(zhuǎn)化為AgN3的過程在熱力學(xué)上具有優(yōu)勢，能夠迅速進(jìn)行。
2）反應(yīng)情況。端炔和2倍量的TMSN3在5 mol % AgN3催化作用中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)加入2倍量H2O，在DMSO溶劑中在80 ℃中反應(yīng)90~120 min。產(chǎn)物拓展結(jié)果顯示，該反應(yīng)對烷基取代、芳基取代、芳胺取代、芐基醇取代、羧酸取代底物有很好的兼容性。該反應(yīng)對VA-Clodinafop-propargyl、VA-Ethisterone生物活性分子有很好的反應(yīng)性，能以較高的產(chǎn)率（~80 %）進(jìn)行反應(yīng)。克級反應(yīng)發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)的放大性較好，產(chǎn)率沒有明顯降低。
3）通過控制實驗對反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行研究。對反應(yīng)中加入的H2O使用D2O標(biāo)記，對D在產(chǎn)物中的分布進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)D取代在烯烴上的取代基上，雙D取代的產(chǎn)物為36 %，單D取代的產(chǎn)物分別為36 %和14 %。通過密度泛函理論方法對催化反應(yīng)過程中的過渡態(tài)能量變化進(jìn)行模擬。
Shanshan Cao, et al. AgN3-Catalyzed Hydroazidation of Terminal Alkynes and MechanisticStudies. J. Am. Chem. Soc. 2020,
DOI：10.1021/jacs.0c00836
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c00836
7. JACS：染料敏化金屬氧化物納米片在可見光催化下的總水分解
數(shù)十年來，已經(jīng)研究了利用可見光吸收染料敏化寬禁帶氧化物半導(dǎo)體作為從水中制H2的方法。然而，使用染料敏化的氧化物光催化劑進(jìn)行有效的總水分解仍然是懸而未決的挑戰(zhàn)。
有鑒于此，東京工業(yè)大學(xué)Kazuhiko Maeda，賓夕法尼亞大學(xué)，日本國立材料研究所Thomas E. Mallouk報道了使用釕（II）三亞胺型光敏劑敏化的HCa2Nb3O10納米片，結(jié)合WO3基水氧化光催化劑和三碘化物/碘化物氧化還原對，進(jìn)行可見光催化的總水分解為H2和O2。
文章要點：
1）以Pt插層的HCa2Nb3O10納米片為析氫組分，進(jìn)一步用非晶態(tài)Al2O3團(tuán)簇改性，染料的析氫轉(zhuǎn)化率和析氫頻率分別達(dá)到4580和1960 h-1。
2）用420 nm光進(jìn)行水分解的表觀量子產(chǎn)率為2.4%，是迄今為止報道的染料敏化水分解體系中最高的。
該研究精心設(shè)計的染料/氧化物雜化物在光催化制氫方面具有巨大的潛力，代表了太陽能驅(qū)動的水分解系統(tǒng)發(fā)展的一個巨大飛躍。
TakayoshiOshima, et al, An Artificial Z-scheme Constructed from Dye-Sensitized MetalOxide Nanosheets for Visible Light-Driven Overall Water Splitting, J. Am. Chem.Soc., 2020
DOI:10.1021/jacs.0c02053
https://doi.org/10.1021/jacs.0c02053
8. JACS: 有史以來最方便，成本最低的AuNP生物探針標(biāo)記技術(shù)
最近報道的用于構(gòu)建DNA-AuNP探針的基于冷凍的標(biāo)記方法是快速的，但仍需要硫醇修飾。于此，華南師范大學(xué)周小明和Erhu Xiong等人使用基于冷凍的標(biāo)記方法評估了帶有poly（A）標(biāo)簽的DNA序列，結(jié)果表明在序列末端大約有10 個A堿基是必不可少的。
本文要點：
1）更詳細(xì)的觀察結(jié)果表明，某些DNA序列傾向于形成二級結(jié)構(gòu)，從而屏蔽了暴露的A堿基，導(dǎo)致標(biāo)記效率低下或失敗。但是，僅通過增加poly（A）堿基數(shù)即可恢復(fù)成功的標(biāo)記。基于這些發(fā)現(xiàn)，該課題組使用基于冷凍的標(biāo)記方法開發(fā)了三種基于AuNP的生物探針：DNA-AuNP，RNA-AuNP和DNA-酶-AuNP。該方法在單一混合步驟中完成，無需硫醇修飾，代表了有史以來最方便，成本最低的AuNP生物探針標(biāo)記技術(shù)之一。
2）此外，通過開發(fā)容易操作的比色法，熒光法和側(cè)向流檢測策略，所得的AuNP生物探針被進(jìn)一步用于推進(jìn)基于CRISPR的診斷。
MengluHu, et al. Single-Step, Salt-Aging-Free, and Thiol-Free Freezing Constructionof AuNP-Based Bioprobes for Advancing CRISPR-Based Diagnostics. Journal of theAmerican Chemical Society 2020.
DOI:10.1021/jacs.0c00217
https://doi.org/10.1021/jacs.0c00217
9. JACS: 雙金屬PdCuH4-簇催化CO2加氫的研究
將CO2轉(zhuǎn)化為增值分子具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義，已引起人們極大的研究興趣。對于CO2催化還原，雙金屬催化劑具有比單組分催化劑更好的活性和選擇性，因為雙金屬催化劑的晶格工程可調(diào)整其表面和電子結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)其性能。近日，約翰·霍普金斯大學(xué)Kit H. Bowen，加州大學(xué)洛杉磯分校Anastassia N. Alexandrova，南開大學(xué)Xinxing Zhang等研究了陰離子雙金屬鈀銅氫簇PdCuH4-催化的CO2還原反應(yīng)。
本文要點：
1）作者對反應(yīng)池中PdCuH4-與CO2相互作用的陰離子產(chǎn)物進(jìn)行質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)過程高效生成了PdCuCO2H4-中間體和甲酸鹽/甲酸絡(luò)合物。
2）作者通過陰離子光電子能譜和量子化學(xué)計算之間的協(xié)同作用，鑒定出了PdCuH4-和PdCuCO2H4-的多種結(jié)構(gòu)。
3）研究發(fā)現(xiàn)，高能量的PdCuH4-異構(gòu)體可以驅(qū)動CO2的催化加氫，這表明了研究團(tuán)簇催化活性時考慮高能量的異構(gòu)體的重要性。
該工作是通過雙金屬氫化物團(tuán)簇進(jìn)行CO2加氫的第一個例子，具有重要的借鑒意義。
GaoxiangLiu, et al. CO2 Hydrogenation to Formate and Formic Acid byBimetallic Palladium-Copper Hydride Clusters. J. Am. Chem. Soc. 2020,
DOI: 10.1021/jacs.0c01855
https://doi.org/10.1021/jacs.0c01855
10. JACS: MOF六邊形納米板：自下而上法合成、拓?fù)滢D(zhuǎn)化和高效OER
具有擴(kuò)展側(cè)表面和原子厚度的二維（2D）納米材料由于其有趣的理化性質(zhì)而受到越來越多的關(guān)注。基于結(jié)構(gòu)拓?fù)浜侠碓O(shè)計和自下而上合成是一種獲得定義明確的幾何形態(tài)的二維金屬有機(jī)框架（2D MOFs）的有希望的方法。近日，中南大學(xué)Xiaohe Liu，鄭州大學(xué)曹亦俊，日本國立材料科學(xué)研究所Renzhi Ma等合作，報道了一種新穎的六角形二維MOF納米板的拓?fù)湟龑?dǎo)自下而上法合成。
本文要點：
1）作者通過扭曲的（3,4）連接的Ni2（BDC）2（DABCO）（BDC = 1,4-benzenedicar-boxylic acid，DABCO =diazabicyclo[2.2.2]octane）構(gòu)筑六邊形通道，并用作模板。在吡啶的抑制和調(diào)節(jié)下，通過取代抑制過程實現(xiàn)了該新型的二維鎳基MOF六角形納米板合成，并通過調(diào)控吡啶的劑量來控制納米板的厚度。
2）作者進(jìn)一步經(jīng)過熱解處理將該MOF納米板轉(zhuǎn)變?yōu)镹摻雜的Ni @碳電催化劑，實驗表明，在析氧反應(yīng)（OER）中，達(dá)到10 mA cm-2的電流密度，過電位低至307 mV。
該工作為拓?fù)鋵W(xué)指導(dǎo)的自下而上法合成具有獨特形態(tài)的MOF材料鋪平了道路，為合理設(shè)計2D氮摻雜金屬合金@碳催化劑提供了新的策略。
YifanLin, et al. Metal-organic Frameworks Hexagonal Nanoplates: Bottom-up Synthesis,Topotactic Transformation and Efficient Oxygen Evolution Reaction. J. Am. Chem. Soc.2020,
DOI: 10.1021/jacs.0c01916
https://doi.org/10.1021/jacs.0c01916
11. AM：半導(dǎo)體滑動界面的摩擦伏特效應(yīng)
半導(dǎo)體材料作為摩擦層的摩擦納米發(fā)電機(jī)的電學(xué)輸出特點有別于傳統(tǒng)的摩擦納米發(fā)電機(jī)，能夠不借助整流橋或整流結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電輸出。然而，其摩擦起電機(jī)理依然不清楚。有鑒于此，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所，國科大王中林院士提出摩擦伏特效應(yīng)來解釋半導(dǎo)體之間的摩擦起電行為（Mater.Today 30, 34-51, 2019），認(rèn)為P/N半導(dǎo)體之間摩擦電流的產(chǎn)生類似于光生伏特效應(yīng)。并使用導(dǎo)電原子力顯微鏡（C-AFM）從微觀尺度研究了不同摻雜濃度的半導(dǎo)體硅與金剛石半導(dǎo)體探針滑動摩擦過程中的電子輸運過程。
在摩擦伏特效應(yīng)中， P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸時，界面電子轉(zhuǎn)移和原子間鍵合作用會釋放能量，激發(fā)半導(dǎo)體中的電子-空穴對。隨后，電子-空穴對在P/N結(jié)內(nèi)建電場的作用下分離，電子流向N型半導(dǎo)體而空穴流向P型半導(dǎo)體，形成穩(wěn)定的直流電輸出。
本文要點：
1）根據(jù)摩擦伏特效應(yīng)的原理，電子-空穴對的激發(fā)效率很大程度上取決于半導(dǎo)體之間的相互鍵合作用和半導(dǎo)體的表面態(tài)密度。作者測試了不同摻雜濃度的硅與N型金剛石探針在不同滑動載荷下的電流輸出。發(fā)現(xiàn)N型金剛石探針與P型硅滑動摩擦?xí)r，摩擦電流為正（從P型硅流向N型金剛石探針）。并且，隨著滑動載荷的增加，峰值摩擦電流密度也隨之增大。實驗結(jié)果表明，電子-空穴對的激發(fā)效率與半導(dǎo)體之間的互相鍵合作用有著密切的聯(lián)系。
2）通過ICP刻蝕在硅表面引入缺陷或摻雜，增加硅的表面態(tài)密度。發(fā)現(xiàn)ICP刻蝕后的半導(dǎo)體硅與金剛石半導(dǎo)體探針之間的摩擦電流增加。這表明，隨著半導(dǎo)體表面態(tài)的增加，摩擦伏特效應(yīng)中電子-空穴對的激發(fā)效率能夠有效地增大，形成更大的摩擦電流。
3）光生伏特效應(yīng)不僅能夠在半導(dǎo)體/半導(dǎo)體的界面中產(chǎn)生，也能夠在金屬/半導(dǎo)體的肖特基勢壘中產(chǎn)生。同樣地，摩擦伏特效應(yīng)也能夠在具有肖特基勢壘的金屬/半導(dǎo)體界面摩擦過程中產(chǎn)生。作者測量了鉑探針與不同摻雜濃度硅片的摩擦電流，發(fā)現(xiàn)探針與P型硅滑動摩擦?xí)r，摩擦電流為正，與N型硅摩擦?xí)r電流為負(fù)，方向與摩擦伏特效應(yīng)一致，表明了摩擦伏特效應(yīng)也存在于肖特基勢壘界面中。
總之，這一研究證實了摩擦伏特效應(yīng)，同時提供了一種基于摩擦伏特效應(yīng)提高摩擦納米發(fā)電機(jī)電學(xué)輸出的方法。
Mingli Zheng, et al, Scanning probing of the tribovoltaic effect at the slidinginterface of two semiconductors, Adv. Mat., 2020
DOI:10.1002/adma.202000928
https://doi.org/10.1002/adma.202000928
