1. Science：COVID-19冷凍電鏡結(jié)構(gòu)和remdesivir治療作用
COVID-19病毒爆發(fā)導致了全球范圍大量感染人群，并導致大量的致死人數(shù)。RNA聚合酶（nsp12）是COVID-19病毒中復制和轉(zhuǎn)運中關(guān)鍵部分，因此是抗病毒藥物（瑞地昔韋remdesivir）的主要的進攻靶點。清華大學饒子和、婁智勇，上海科技大學王權(quán)等報道了冷凍電子顯微鏡中觀測的COVID-19細菌中nsp12和輔因子nsp7、nsp8的高精度（0.29 nm）結(jié)構(gòu)。Nsp12的結(jié)構(gòu)結(jié)果顯示，其關(guān)鍵中心結(jié)構(gòu)和其他聚合酶類似，但是在N末端的β發(fā)夾結(jié)構(gòu)域展現(xiàn)了新的結(jié)構(gòu)。作者通過建立詳細的模型對remdesivir和nsp12之間的相互作用進行表征，這種結(jié)構(gòu)對設(shè)計新型抗病毒藥物的開發(fā)提供了重要依據(jù)。COVID-19病毒的全球肆虐導致開發(fā)抗病毒藥物和治療方案的迫切需求，對nsp12位點進攻是開發(fā)新型診療方案的重要方法。外端的核苷酸類似物起到功效需要RdRps的識別，并結(jié)合到位點上。當對病毒給藥remdesivir和Sofosbuvir后，nsp12和HCV ns5b結(jié)構(gòu)得以保留。作者對瑞地西韋二磷酸和COVID-19中的nsp12結(jié)合構(gòu)建模型。總之，在給藥后，D760, D761, D618催化殘基發(fā)生構(gòu)象變化并結(jié)合到陽離子上，之后和R555通過磷酸官能團結(jié)合。此外，remdesivir結(jié)合后保持了完整的核糖組，因此能夠通過氫鍵作用。同時COVID-19上的T680同樣能和Remdesivir上的羥基結(jié)合。此外，motif F上的V557疏水鏈能和+1模板RNA尿苷堿基和三磷酸化的remdesivir生成堿基對。由于核苷類似物的相似性，這種討論的結(jié)合位點和病毒抑制方法可能在Favipiravir法維拉韋藥物的作用方式中起到類似的作用。這種藥物和其他比如蛋白酶之類的潛在藥物配合，可能在雞尾酒療法治療病毒中展現(xiàn)應(yīng)用前景。
Yan Gao, et al. Structure of the RNA-dependent RNA polymerase from COVID-19 virus，Science 2020, 368 (6492), 779-782DOI：10.1126/science.abb7498https://science.sciencemag.org/content/368/6492/779
2. Science: 強烷基C-H鍵的無定向硼化作用用于官能化
在合成化學中，C-H鍵的功能化應(yīng)用的需求主要是在具有不同空間和電子特性的多個C-H鍵中直接進行選擇性的單個C-H鍵活化，以便合成復雜分子時有效減少副產(chǎn)物的生成。在有機分子的非反應(yīng)性C-H鍵上安裝官能團一直是合成化學的一項重要挑戰(zhàn)。無論是催化反應(yīng)還是非催化反應(yīng)，都發(fā)生在芐基、烯丙基、一級和二級C-H鍵上，但是一級C-H鍵的無定向官能化作用更強，電子含量更低，發(fā)展得更慢。一級C-H鍵比二級或三級C-H鍵均強得多。因此對能夠?qū)湓踊驓浠锓蛛x出來的催化劑或酶的活性最低。然而，催化劑可以改變化學反應(yīng)發(fā)生的部位，特定種類的碳烯的插入可能優(yōu)先發(fā)生在具有空間位阻催化劑的一級C-H鍵中，而不是二級C-H鍵中。由于烷基硼酸酯可以形成多種類型的產(chǎn)物，因此具有非常規(guī)的選擇性并具有潛在的合成價值，但一級C-H鍵的硼化通常要求底物為溶劑或大量過量，而且沒有在潛在反應(yīng)性官能團存在的情況下發(fā)生。有鑒于此，美國加州大學伯克利分校John Hartwig教授等人，設(shè)計制備了一種由2-甲基菲羅啉連接的銥催化劑，其活性使得底物為限制試劑進行主C-H鍵的無定向硼化，以及當主C-H鍵缺失或受阻時，強的二級C-H鍵的硼化。1）在生成的碳-硼鍵上的反應(yīng)說明，硼化作用導致在有機分子之前無法達到的位置上安裝大量的碳-碳和碳-雜原子鍵。以底物作為限制試劑，在有機分子中最強的烷基C-H鍵上以無定向的方式引入一系列官能團，并在βC-H鍵上引入雜原子。2）含有2-甲基菲咯啉配體的銥催化劑可以使反應(yīng)加速50-80倍，這種速率的提高使得主要的C–H鍵與作為限制劑的烴選擇性地發(fā)生硼化反應(yīng)。另外，該反應(yīng)對飽和雜環(huán)中的β-C-H鍵也具有異常的選擇性。在生成的碳-硼鍵上的反應(yīng)表明。3）當主C-H鍵缺失或被空間位阻阻斷時，含有乙醚、硅醚、亞胺、氨基甲酸酯、胺、酮和縮醛功能的底物在主C-H鍵或未激活的次級C-H鍵處進行了硼化。而且，該催化劑還能使大量處于β位置的飽和雜環(huán)以雜環(huán)作為限制試劑進行硼化反應(yīng)。總之，該工作提出了一種使主烷基C-H鍵無定向硼化的方法，擴展了無定向C-H鍵的硼化作用。
Raphael Oeschger et al. Diverse functionalization of strong alkyl C–H bonds by undirected borylation. Science, 2020.DOI: 10.1126/science.aba6146http://doi.org/10.1126/science.aba6146
3. Science：對光的角動量進行測試
光具有多種調(diào)控參數(shù)（波長、極化、激光波長等），這些參數(shù)能應(yīng)用于信息編碼，通過光的結(jié)構(gòu)調(diào)控實現(xiàn)角動量的控制呢個夠形成渦旋，由于渦旋的回轉(zhuǎn)數(shù)是任意變化的，因此信道容量可以顯著提高。賓夕法尼亞大學Ritesh Agarwal等發(fā)展了一種納米光子學方法對任意軌道角動量的光的產(chǎn)生和檢測，這種納米光子學平臺為開發(fā)高容量光子器件提供了方案。1）通過鈦藍寶石激光器（波長: 1 μm）和純相位空間光調(diào)制器（phase-only spatial light modulator）產(chǎn)生極化光，隨后通過四分之一波片進行過濾并將其會聚為3~20 μm的光斑。通過方法測試光的角動量變化響應(yīng)，通過對稱性禁阻photogalvanic響應(yīng)能力的材料進行檢測（使用50~200 nm厚的II型Weyl半導體單晶Td WTe2材料）。2）光電流產(chǎn)生機理。光的角動量和能量隨著電子變化而改變，由于光學相位隨著角方向變化而改變，因此導致載流子的空間不均衡作用，生成了凈電流。這種過程和光子拖曳效應(yīng)類似，但是本文中光子角動量的空間變化起到關(guān)鍵作用，導致生成隨著螺旋相位梯度變化的OPGE電流。通過調(diào)控不同角動量的光（±4, ±3, ±2, ±1），對OPEG電流進行測試。隨后探索了OPEG電流和HOP（高階Poincare球）之間的對應(yīng)關(guān)系。作者發(fā)現(xiàn)通過對一個小的電極矩陣測試實現(xiàn)了對應(yīng)在HOP上的任意角動量進行測試。Zhurun Ji, et al. Photocurrent detection of the orbital angular momentum of light，Science 2020, 368 (6492), 763-767DOI: 10.1126/science.aba9192https://science.sciencemag.org/content/368/6492/763
4. Science Advances：通過離子交換逆負載制備的包圍催化劑
載體上具有高度分散的活性相的負載型催化劑是最重要的工業(yè)催化劑。大量研究表明，活性相和載體之間的界面相互作用/界面位點（催化作用）至關(guān)重要。然而，由于接觸面積的限制，通過傳統(tǒng)方法制備的負載型催化劑通常呈現(xiàn)低界面密度。有鑒于此，南京大學郭學鋒教授報道了一種離子交換逆負載（IEIL）方法，通過離子交換反應(yīng)將載體的前體可控地沉積在活性相的前體上，從而制備活性核被（載體）包圍的具有各種結(jié)構(gòu)的催化劑。1）將金屬氫氧化物前體（Ap，金屬離子Am+）添加到載體前體（Bp，金屬離子Bn+）的溶液中，并通過溶解度乘積（Ksp）的差異驅(qū)動離子交換（IE）反應(yīng)。通過在Ap表面上用Bn+取代金屬離子Am+形成Ap@Bp混合金屬氫氧化物（MMH），形成具有高金屬-金屬氧化物界面密度和高度分散金屬的核殼結(jié)構(gòu)A@B催化劑可以實現(xiàn)納米顆粒，隨后進行煅燒和還原Ap@BpMMH。2）離子交換的程度決定了Bp殼的厚度，更重要的是，豐富的Ap或Bp來源有助于催化劑的多樣性，這表明IEIL策略的普遍性。在控制離子交換程度和Ap和Bp的各種組成的基礎(chǔ)上，催化劑的構(gòu)型可以從具有核殼結(jié)構(gòu)的A@B變?yōu)榫哂心娼Y(jié)構(gòu)，梯度結(jié)構(gòu)的A@B等。所有這些都屬于具有高界面面積/密度和穩(wěn)定性的包圍式（A包圍B）催化劑。3）研究人員以鎳基包圍催化劑為例，當Ap代表Ni(OH)2納米片時，用高交換度的Al3+代替Ni2+可得到具有核-殼結(jié)構(gòu)的Ni@Al2O3-IE包圍催化劑（環(huán)繞催化劑I），而與Ce3+的交換程度較小，則導致Ni@CeO2-IE包圍的催化劑具有相反的結(jié)構(gòu)（環(huán)繞的催化劑II）。4）在富含銅殼的情況下，將Ni2+替換為Cu2+以實現(xiàn)具有梯度結(jié)構(gòu)的Ni@Cu-IE包圍的催化劑（環(huán)繞的催化劑III）。與傳統(tǒng)的浸漬法合成的相應(yīng)的負載型催化劑相比，所得到的包圍催化劑在諸如CO甲烷化，轉(zhuǎn)移加氫反應(yīng)等催化反應(yīng)中表現(xiàn)出非常優(yōu)異的性能。Hao et al., Surrounded catalysts prepared by ion-exchange inverse loading, Sci. Adv. 2020DOI：10.1126 / sciadv.aay7031https://advances.sciencemag.org/content/6/20/eaay7031
5. Science Advances：受獵豹啟發(fā)的高速，高強度軟機器人
由于軟材料的固有局限性，軟機通常表現(xiàn)出較低的運動速度和較低的操縱強度。于此，受獵豹的啟發(fā)，北卡羅萊納州立大學尹杰等人提出了一種通用設(shè)計原理，該原理利用了各種脊柱式快速而堅固的軟機的機械不穩(wěn)定性。1）與當前設(shè)計為固有且單穩(wěn)態(tài)的大多數(shù)軟機器人不同，本文設(shè)計利用可調(diào)節(jié)的快速咬合雙穩(wěn)態(tài)來充分探索軟機器人在數(shù)十毫秒內(nèi)快速存儲和釋放能量的能力。2）通過三臺高性能軟機展示了這種通用的設(shè)計原理：運動速度為2.68體長/秒的高速獵豹狀的爬行器，高速水下游泳者（0.78體長/秒）和大范圍1到103（最大負載能力為11.4 kg）剛度調(diào)節(jié)的高力雙穩(wěn)態(tài)軟抓手。該研究建立了下一代高性能軟機器人的通用設(shè)計范例，該范例適用于多功能性，不同的致動方法和多尺度的材料。
Tang Y, et al. Leveraging elastic instabilities for amplified performance: Spine-inspired high-speed and high-force soft robots. Science Advances. 2020;6(19):eaaz6912.DOI: 10.1126/sciadv.aaz6912https://advances.sciencemag.org/content/6/19/eaaz6912
6. Science Advances：Au在SiN上的超晶格排列
納米粒子材料在固液界面上的超晶格薄膜對于介觀材料有重要意義，但是目前在原位上難以對其觀測，目前萊布尼茨新材料研究所T. Kraus、N. de Jonge等報道了在SiN膜上形成的油胺分子穩(wěn)定的Au納米粒子，結(jié)果顯示當選擇的非極性溶劑有所區(qū)別時，界面上的六方密堆積單層分子發(fā)生明顯變化。第二層分子的形貌在六方蜂窩結(jié)構(gòu)和準晶結(jié)構(gòu)之間發(fā)生變化，變化的情況隨著液體的介電系數(shù)變化。這種雙層結(jié)構(gòu)通過弱相互作用進行，通過材料的精細調(diào)控能實現(xiàn)超晶格三維材料形貌（包括準晶結(jié)構(gòu)）的控制。1）材料合成。通過7.2±0.7 nm大小的Au，表面被~2 nm厚的油胺分子修飾。SiN薄膜材料通過氧Plasma處理進行極化處理，隨后將樣品負載到SiN表面上。2）在不同的溶劑中顯示不同排列結(jié)構(gòu)的Au納米粒子：在甲苯中，單層Au表現(xiàn)為六方結(jié)構(gòu)，雙層Au表現(xiàn)為準晶結(jié)構(gòu)；在十六烷中，單層Au表現(xiàn)為六方結(jié)構(gòu)，雙層Au表現(xiàn)為立方結(jié)構(gòu)；在環(huán)己烷中，單層和雙層Au都表現(xiàn)為六方結(jié)構(gòu)；在辛烷中，單層Au表現(xiàn)為六方相，雙層Au表現(xiàn)為立方相。E. Cepeda-Perez, et al. Electron microscopy of nanoparticle superlattice formation at a solid-liquid interface in nonpolar liquids，Science Advances 2020，6 (20), eaba1404DOI：10.1126/sciadv.aba1404https://advances.sciencemag.org/content/6/20/eaba1404
7. Science Advances：硅鋁分子篩/雙核Fe位點用于甲烷制備甲醇反應(yīng)
通過活化O2分子實現(xiàn)對甲烷的氧化或者其他分子的得到了廣泛關(guān)注。J.Heyrovsky物理化學研究所（捷克共和國) Stepan Sklenak等報道了在室溫中通過負載于硅鋁分子篩中的雙核Fe(II)對O2活化，作者發(fā)現(xiàn)O2活化后生成α-氧物種[(Fe(IV)=O)2+]在甲烷氧化為甲醇的反應(yīng)中展現(xiàn)出非常高的活性。對這種人工催化劑的設(shè)計模仿了酶在活化O2中的作用過程，該活化氧氣分子的機理和催化中心的結(jié)構(gòu)以前未見報道，本工作為工業(yè)催化劑的開發(fā)和應(yīng)用提供了重要經(jīng)驗。該催化劑有多種優(yōu)勢：Fe(II)/Fe(IV)是可循環(huán)的，催化反應(yīng)過程中的Fe催化位點穩(wěn)定，反應(yīng)生成的甲醇能夠釋放到氣相中（該過程無需水/有機溶劑進行萃取操作）。1）催化劑合成。通過Si/Al 8.6的分子篩材料和1 M NH4NO3進行離子交換處理，生成NH4型的分子篩。通過NH4化的分子篩和FeCl3在乙酰丙酮溶劑中進行離子交換，隨后分別在100 ℃和350 ℃中處理1 h和3 h。最后將材料在420 ℃空氣氛圍中煅燒。通過穆斯堡爾譜對Fe的價態(tài)進行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)本征為Fe(II)，氧氣氧化后變成Fe(IV)。2）催化反應(yīng)。對催化劑循環(huán)催化反應(yīng)表征，結(jié)果顯示通過在200 ℃中真空處理實現(xiàn)了催化位點的重生。首次催化反應(yīng)過程中，CH3OH的生成量為75 μmol/gcat，CH3OH/Fe的摩爾比值為0.44；第二次催化反應(yīng)過程中的CH3OH生成量為52 μmol/gcat，CH3OH/Fe的摩爾比值為0.30。催化劑重生后，反應(yīng)活性有30 %的降低。
Edyta Tabor, et al. Dioxygen dissociation over man-made system at room temperature to form the active α-oxygen for methane oxidation，Science Advances 2020, 6(20), aaz9776DOI：10.1126/sciadv.aaz9776https://advances.sciencemag.org/content/6/20/eaaz9776
8. Science Advances：開發(fā)自動合成機器人用于材料/有機合成領(lǐng)域
對商業(yè)可得的各種材料的相關(guān)能源應(yīng)用的研究發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)十年，該過程較漫長。通過實驗室中完全自主循環(huán)過程對材料科學的設(shè)計和學習能顯著改善和加速該過程，英屬哥倫比亞大學J. E. Hein, C. P. Berlinguette，哈佛大學A. Aspuru-Guzik等通過一種模塊化機器平臺，通過基于模型的能力自主優(yōu)化的算法通過調(diào)控薄膜材料的組成/處理方法，實現(xiàn)了對薄膜材料光學/電子學性質(zhì)的調(diào)控。通過這種方法對用于鈣鈦礦電池和電子學器件中的有機空穴傳輸材料中的空穴遷移率進行調(diào)控，并發(fā)展了清潔能源相關(guān)的有機/無機材料。1）通過自動的實驗室機器人對薄膜材料中的組成/處理過程進行優(yōu)化，在對有機半導體薄膜材料優(yōu)化過程中，通過軟件設(shè)置，能夠在薄膜材料中加入特定的組分，或者快速實施新實驗、新技術(shù)、分析硬件和算法，這個自動機器人甚至能夠在有機合成方法學中得以應(yīng)用加速新型藥物的開發(fā)，下一步該平臺的開發(fā)能夠在多組分多步多層薄膜合成等方面實現(xiàn)突破。作者認為該自動機器人能實現(xiàn)加速材料科學研究領(lǐng)域的實驗相關(guān)發(fā)展。2）在有機空穴層優(yōu)化中的應(yīng)用，自動合成過程：空穴傳輸層材料摻雜、添加劑；旋涂空穴傳輸層；進行不同時間的煅燒處理；照相機拍照；測試UV-VIS-NIR范圍的吸收光譜；測試薄膜材料電壓-電流性質(zhì)；計算輸出功率；軟件通過得到的數(shù)據(jù)判斷下一輪自動合成實驗B. P. MacLeod, et al. Self-driving laboratory for accelerated discovery of thin-film materials，Science Advances 2020, 6 (20), eaaz8867DOI：10.1126/sciadv.aaz8867https://advances.sciencemag.org/content/6/20/eaaz8867
9. Science Advances: WS2/石墨烯異質(zhì)結(jié)中的超快電荷分離
馬克斯·普朗克物質(zhì)結(jié)構(gòu)與動力學研究所Sven Aeschlimann、Isabella Gierz等通過時間分辨、角分辨光電子能譜（tr-ARPES）對單層WS2/石墨烯外延異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中超快電子傳輸過程進行表征，這種異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出直接半導體的強自旋軌道耦合，同時展現(xiàn)出非常強的光-物質(zhì)相互作用，半金屬攜帶的質(zhì)量較低的載流子展現(xiàn)非常高的遷移率和提高的自旋壽命。作者發(fā)現(xiàn)，在光激發(fā)作用實現(xiàn)WS2中的A激子發(fā)生諧振時，光激發(fā)生成的空穴快速傳輸?shù)绞又校瑫r光激發(fā)生成的電子保留在WS2中，結(jié)果導致的電荷/空穴分離態(tài)的壽命達到~1 ps。作者認為這種作用由于WS2和石墨烯之間能帶的對齊作用，并通過ARPES驗證了該機理。通過結(jié)合自旋選擇性光激發(fā)測試，作者認為這種WS2/石墨烯符合結(jié)構(gòu)體系為觀測石墨烯中的自旋注入過程提供了非常好的平臺。通過tr-ARPES對WS2/石墨烯復合材料中的超快界面電荷傳輸過程進行表征，當通過2 eV的光激發(fā)WS2中的A激子的諧振，實現(xiàn)將WS2中光生空穴快速傳輸?shù)绞┲校@種快速的傳輸過程空穴傳輸終態(tài)高于電子態(tài)。通過自旋選擇性光激發(fā)過程，能夠在電荷傳輸過程中同時實現(xiàn)自旋傳輸。這種過程可能應(yīng)用于新型光自旋量子器件的研制中。Sven Aeschlimann, et al. Direct evidence for efficient ultrafast charge separation in epitaxial WS2/graphene heterostructures，Science Advances 2020, 6(20), eaay0761DOI：10.1126/sciadv.aay0761https://advances.sciencemag.org/content/6/20/eaay0761
10. Science Advances：植物病毒納米粒防治自身免疫性疾病
植物病毒是一種天然的、自組裝的納米結(jié)構(gòu)，具有多用途和基因可編程的外殼，使其在從開發(fā)新材料到診斷和治療等多種應(yīng)用中都很有用。于此，意大利維羅納大學Linda Avesani等人描述了植物病毒納米粒的設(shè)計和合成，顯示了與兩種不同的與自身免疫疾病相關(guān)的肽。1）利用動物模型，研究人員證明了重組納米顆粒可以預防自身免疫性糖尿病和改善類風濕關(guān)節(jié)炎。2）在這兩種情況下，這種作用都是基于一種嚴格的肽相關(guān)機制，其中病毒納米粒子既作為肽支架又作為佐劑，顯示出重疊的作用機制。這項成功的臨床前試驗可以為植物病毒在人類自身免疫性疾病的臨床治療中的應(yīng)用鋪平道路。Zampieri R, et al. Prevention and treatment of autoimmune diseases with plant virus nanoparticles. Science Advances. 2020;6(19):eaaz0295.DOI: 10.1126/sciadv.aaz0295https://advances.sciencemag.org/content/6/19/eaaz0295
11. Acc. Chem. Res.: Zr-MOF中的電荷傳輸
功能化的MOF可以呈現(xiàn)高密度且分離良好的活性位點的三維陣列。根據(jù)應(yīng)用和相應(yīng)的形態(tài)學要求，MOF材料可以薄膜形式，顆粒形式，分離的單晶形式，多晶粉末形式，混合基質(zhì)膜形式或其他形式制備。最明顯的應(yīng)用是催化水解和電催化或光催化水分解，另外的要求是水穩(wěn)定性。具有六鋯（IV）-氧基節(jié)點的MOF能夠滿足此要求。對于涉及電催化，電荷存儲，光電化學能量轉(zhuǎn)換和化學感應(yīng)的應(yīng)用，進一步的要求是電導率，如電子或空穴傳輸中所體現(xiàn)的。由于大多數(shù)MOF在大多數(shù)情況下都是電絕緣的，因此賦予可控的電荷傳輸行為既是化學上的挑戰(zhàn)，也是化學上的強制性挑戰(zhàn)。美國西北大學Joseph T. Hupp等人描述了三種使鋯基MOF導電的方法，能夠?qū)㈦姾蓮膸准{米（即，幾個分子單元）轉(zhuǎn)移到幾微米（即，MOF的典型尺寸）微晶規(guī)模。1）第一種策略集中在周期性排列的化學等效位點之間的氧化還原跳躍，本質(zhì)上是重復的電子（或空穴）自交換。鋯節(jié)點是電絕緣的，但它們可以充當（a）氧化還原活性無機簇或（b）分子氧化還原對的接枝位點。在MOF環(huán)境中，電荷通過氧化還原跳躍的傳播必然伴隨著電荷補償離子的運動。因此，氧化還原跳躍的速率可能取決于透過MOF的離子的身份和濃度。在電催化的背景下，一個重要的目標是足夠快地傳輸電子電荷，以匹配或超過基于MOF的催化劑或固定有MOF的催化劑的固有活性。2）第二種策略重點是帶狀電子電導率，是一種基于引入能與宿主框架形成供體-受體電荷轉(zhuǎn)移復合物的分子客體的策略。該理論可以再次預測性地應(yīng)用于改變電導率。3）第三種策略強調(diào)電子導電性，它利用分子低聚物或無機簇形式的添加橋，然后可以將其連接以跨越MOF晶體的長度。對于所有策略，都強調(diào)保留分子尺度的孔隙度，因為它是許多應(yīng)用的關(guān)鍵。雖然文章重點是Zr-MOF，但所描述的方法顯然可以擴展到其他MOF成分。
Chung-Wei Kung, et al. Charge Transport in Zirconium-Based Metal–Organic Frameworks, Acc. Chem. Res. 2020DOI: 10.1002/adma.202001740https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.0c00106
12. AM: 基于二維Fe3O4納米片的光電探測器實現(xiàn)高達10.6 μm的超寬帶
從紫外（UV）到長波長紅外（LWIR）的超寬帶光譜檢測技術(shù)有望在成像，傳感和通信的多種光電應(yīng)用中使用。但是，當前的LWIR檢測設(shè)備受光響應(yīng)度低，成本高和低溫環(huán)境的困擾。中國科學院微電子研究所Chaobo Li和電子科技大學Jie Xiong等人展示了一種高性能超寬帶光電探測器。1）該探測器基于通過空間限制CVD法合成了空氣穩(wěn)定的非層狀超薄Fe3O4納米片，檢測范圍從UV到LWIR。2） 在10.6 μm的波長下，實現(xiàn)了561.2 A W-1的超高光響應(yīng)度（R），6.6×103％的外部量子效率（EQE）和7.42×108 Jones的探測度（D *）。光電導效應(yīng)和輻射熱效應(yīng)的多機制協(xié)同效應(yīng)表明，該探測器對于任何光強度的光都具有高靈敏度。3）出色的器件性能和互補的混合光響應(yīng)機制為未來的紅外光電器件打開了非分層2D材料的新潛在應(yīng)用領(lǐng)域。
Chujun Yin, et al. Ultrabroadband Photodetectors up to 10.6 μm Based on 2D Fe3O4 Nanosheets, Adv. Mater., 2020.DOI: 10.1002/adma.202002237https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202002237
