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武漢大學Nature Catalysis,楊陽PNAS,馮新亮Science Advances丨頂刊日報20200819
納米人 2020-08-19
1. Nature Catalysis: Pd/降冰片烯催化一鍋合成雙芳基軸手性分子

軸手性雙芳基分子在多種功能性材料、生物活性天然產(chǎn)物、藥物分子、手性催化劑(配體)中都有重要應用,合成此類結(jié)構(gòu)的分子在有機化學中有重要意義。因此,開發(fā)普適有效的從易得到有機分子直接合成阻旋異構(gòu)體(atropisomeric)雙芳基分子受到了廣泛關(guān)注。有鑒于此,武漢大學周強輝等報道了以Pd/手性降冰片烯催化體系,對芳基碘、2,6-二取代芳基溴、烯烴(炔烴、硼酸)三組分級聯(lián)催化。該方法對大量的官能團有兼容性。此外,該方法同樣能夠通過較好保持度的軸手性-分子手性轉(zhuǎn)移,用于合成手性芴醇(fluorenols)。
 
本文要點:
1)反應優(yōu)化。將2-碘甲苯(1a)、2-溴-3-甲基-苯甲酸甲苯(2a)、丙烯酸叔丁酯(3a)作為反應物,考察降冰片烯的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),酯基化的降冰片烯有最好的反應產(chǎn)率(50 %)和手性選擇性(84 %)。反應溶劑篩選結(jié)果顯示在DMF中有最好的反應活性和手性選擇性。
2)反應機理。首先,芳基碘化物、降冰片烯NBE*對Pd0進行氧化加成生成Pd-ANP中間體(ANP:aryl-norbornyl-palladacycle),該過程中芳基碘化物中的Ar-I、鄰位Ar-H鍵活化,并且Ar-I加成到NBE上的烯烴低位阻端,Ar-H切斷并加成到Pd上,同時與芳基碘化物加成的NBE同時加成到Pd上,形成五元環(huán)Pd中間體。隨后芳基溴化物對Pd氧化加成并生成PdIV中間體。緊接著由于PdIV過高位阻效應發(fā)生還原消除NBE/β-C消除,生成手性PdII中間體物種。最后從Pd金屬上脫除得到產(chǎn)物。

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Ze-Shui Liu, et al. Construction of axial chirality via palladium/chiral norbornene cooperative catalysis. Nature Catalysis 2020
DOI: 10.1038/s41929-020-0494-1
https://www.nature.com/articles/s41929-020-0494-1
 

2. Nature Chemistry:雙(亞甲硅烷基)穩(wěn)定的二磷化合物及其作為單磷陰離子轉(zhuǎn)移劑的反應性

與公認的過渡金屬介導的白磷(P4)活化相反,關(guān)于P4的無金屬直接官能化作用研究仍然很少。事實證明,在不依賴金屬反應性的情況下,將P4轉(zhuǎn)化為反應性零價二磷化合物(P2)具有挑戰(zhàn)性。近日,德國柏林工業(yè)大學Matthias Driess報道了在雙(硅烯)支架中由兩個二價硅原子介導的P4的易降解性,從而得到了硅烯穩(wěn)定的零價P2配合物。
 
本文要點:
1)P4(0.5當量)處理雙(NHSi)黃蒽1。在室溫Et2O中,4 h后生成暗紅色溶液,P2配合物2以紅色晶體的形式分離出來,產(chǎn)率為91%。
2)在硅烯穩(wěn)定的P2配合物中,每個P原子上存在兩對孤對電子,使得對小分子具有豐富的反應性;P2物種分別與CO2、水或硼烷反應,形成P-C、P-H或P-B鍵。
3)值得注意的是,P2配合物還充當單個磷陰離子(P-)向金屬羰基和氯鍺化合物的轉(zhuǎn)移劑,分別導致合成有價值的磷酰基乙烯醚(PCO-)配體和亞膦烯鍺配合物。
 
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Wang, Y., Szilvási, T., Yao, S. et al. A bis(silylene)-stabilized diphosphorus compound and its reactivity as a monophosphorus anion transfer reagent. Nat. Chem. (2020)
DOI:10.1038/s41557-020-0518-0
https://doi.org/10.1038/s41557-020-0518-0
 

3. Nature Materials:一種天然抗沖擊雙連續(xù)復合納米顆粒涂料

大自然可以利用有限的環(huán)境條件下可用的資源來構(gòu)造輕質(zhì),堅固和堅韌的材料。例如,皮皮蝦中可快速擊打的dactyl club(類似“胳膊肘”)的撞擊面就是這樣一種復合材料;而且蝦已經(jīng)進化出了在其進食活動中進行定位破壞和避免高速碰撞造成災難性損傷的能力。近日,美國加州大學河濱分校David Kisailus報道了皮皮蝦的“胳膊肘”中含有一層抗沖擊涂層,由緊密堆積(約占體積的88%)~65 nm的雙連續(xù)羥基磷灰石納米顆粒集成在其有機基質(zhì)中。
 
本文要點:
1)這些中晶羥基磷灰石納米粒子是由小的,高度排列的納米晶體組裝而成。在高應變率(約104 s-1)的影響下,粒子旋轉(zhuǎn)和平移,而納米晶網(wǎng)絡(luò)在低角度晶界破裂,形成位錯并發(fā)生非晶化。
2)互穿的有機網(wǎng)絡(luò)提供了額外的增韌和大量的阻尼,損耗系數(shù)約為0.02。因此,實現(xiàn)了剛度和阻尼的不同尋常的組合,性能超過了許多工程材料。
 
通過將當前的合成和先進的制造方法與這些生物結(jié)構(gòu)的設(shè)計元素相結(jié)合,可以實現(xiàn)具有廣泛應用范圍的新一代先進材料的潛在藍圖,包括用于建筑、防彈衣、飛機和汽車的抗沖擊和振動涂層,以及用于耐磨和抗沖擊的風力渦輪機。

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Huang, W., Shishehbor, M., Guarín-Zapata, N. et al. A natural impact-resistant bicontinuous composite nanoparticle coating. Nat. Mater. (2020)
DOI:10.1038/s41563-020-0768-7
https://doi.org/10.1038/s41563-020-0768-7
 

4. Nature Materials:功能性氧化物中的微創(chuàng)弗倫克爾缺陷用于電導率控制

利用復合氧化物中的量子效應,例如磁性,多鐵性和超導電性,需要對材料的結(jié)構(gòu)和成分進行原子級控制。相反,能夠?qū)崿F(xiàn)基于人工氧化物結(jié)和多構(gòu)型器件的連續(xù)電導率變化是由氧化還原反應和域構(gòu)型重新配置驅(qū)動,這需要長程離子遷移以及化學計量比和結(jié)構(gòu)的變化。盡管這兩個概念都具有巨大的技術(shù)潛力,但由于相互排斥的要求,將其組合應用充滿了巨大挑戰(zhàn)。
 
近日,挪威科技大學Donald M. Evans?,Dennis Meier報道了一種克服這一限制的策略,即利用導電原子力顯微鏡微控功能氧化物Er(Mn,Ti)O3的電導率,以產(chǎn)生電場誘導的弗倫克爾缺陷,即電荷中性間隙陰離子和陰離子空位對。
 
本文要點:
1)這些缺陷以納米級的空間精度生成,以在不干擾鐵電有序的情況下將電子跳躍電導率局部提高幾個數(shù)量級。
2)研究人員建立一個微觀模型,使用密度泛函理論揭示了這些缺陷的穩(wěn)定性和電學特性,并討論了其適用性,為功能性氧化物提出了另一種選擇。此外,提出了為下一代納米技術(shù)開發(fā)多功能器件的建議。
 
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Evans, D.M., Holstad, T.S., Mosberg, A.B. et al. Conductivity control via minimally invasive anti-Frenkel defects in a functional oxide. Nat. Mater. (2020)
DOI:10.1038/s41563-020-0765-x
https://doi.org/10.1038/s41563-020-0765-x
 

5. PNAS:非共價π堆積的魯棒拓撲有機骨架

有機骨架(OFs)為有機半導體組裝成便于傳輸?shù)膹娊【W(wǎng)絡(luò)提供了一種新的策略,尤其是共價有機骨(COFs)。然而,由于共價鍵的導電性差以及COFs的不溶性,限制了其在有機電子產(chǎn)品中的實際應用。已知二維內(nèi)層的π???π可轉(zhuǎn)移控制有機半導體中的傳輸。但是,由于非共價π???π相互作用的內(nèi)在特性極其不穩(wěn)定,因此通過其相互作用直接構(gòu)建魯棒型骨架是一項艱巨的任務(wù)。
 
有鑒于此,加州大學洛杉磯分校楊陽教授,Zhenxing Li,K. N. Houk報道了一種強健的非共價π???π相互作用堆積的有機骨架,即πOF,其由層內(nèi)非共價π???π相互作用結(jié)合在一起的永久三維多孔結(jié)構(gòu)組成。
 
本文要點:
1)精細的多孔結(jié)構(gòu)具有1.69 nm的超最大微孔,由具有四個相同平臺的完全共軛的剛性芳香族四方-二苯型分子組成。
2)πOF具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和高可回收性,并表現(xiàn)出自修復特性,通過在室溫下進行溶劑退火可恢復母體孔隙率。
3)利用長程π???π相互作用,研究人員展示了πOF在有機場效應晶體管中的優(yōu)異傳輸特性,并且遷移率比傳統(tǒng)的COF具有明顯的優(yōu)勢。
 
該研究結(jié)果有望使具有πOF的多孔且導電材料用于高性能有機電子應用。

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Dong Meng, et al, Noncovalent π-stacked robust topological organic framework, Proceedings of the National Academy of Sciences Aug 2020, 20201073
DOI: 10.1073/pnas.2010733117
https://www.pnas.org/content/early/2020/08/10/2010733117
 

6. PNAS:形狀導向的納米晶體用于組裝器件級,可重新配置的超材料

將任意形狀的納米級構(gòu)建塊錨定在表面上的特定排列中,對于下一代基于芯片的納米光子器件的制造具有重要意義。目前制備納米晶陣列的方法缺乏制造器件質(zhì)量的納米晶超材料所需的精確度、通用性和合成后魯棒性。為了應對這一挑戰(zhàn),近日,美國西北大學Chad A. Mirkin,Koray Aydin報道了一種合成策略,使用淺模板輔助的DNA介導的組裝方法,可以在納米精度的表面上排列任意形狀的納米顆粒(NPs)。
 
本文要點:
1)研究發(fā)現(xiàn),幾乎所有具有任意形狀的各向異性NPs都可以以任何所需的排列方式錨定在表面上,同時可以精確控制其位置和方向。
2)這項技術(shù)實現(xiàn)了NPs在超大表面積上形成圖案,顆粒間的距離小到4 nm,從而為利用光與物質(zhì)的相互作用提供了前所未有的機會。
3)作為概念驗證,研究人員合成了一個基于納米晶體的、動態(tài)可調(diào)的超材料(反常反射器),并展示了這種基于納米顆粒的超材料合成平臺的應用潛力。
 
該研究工作有望實現(xiàn)按需制造具有精準結(jié)構(gòu)、動態(tài)響應的超材料,從而導致具有重要功能的難以制造的結(jié)構(gòu)的發(fā)展。此外,基于這種方法的基礎(chǔ)研究有望揭示結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系,闡明結(jié)構(gòu)參數(shù)對光學性能的作用,并使基于分層光學超材料的大規(guī)模器件的制造成為可能。

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Wenjie Zhou, et al, Device-quality, reconfigurable metamaterials from shape-directed nanocrystal assembly, Proceedings of the National Academy of Sciences Aug 2020, 202006797
DOI: 10.1073/pnas.2006797117
https://www.pnas.org/content/early/2020/08/11/2006797117
 

7. Science Advances:層疊二維聚合物中晶界的近原子尺度觀察

二維(2D)聚合物在為下一代應用量身定制的合理材料設(shè)計中具有廣闊的前景。然而,人們對二維聚合物中的晶界(GB)知之甚少,更不用說其形成機理和對材料功能的潛在影響。有鑒于此,德國烏爾姆大學Ute Kaiser,Haoyuan Qi,德累斯頓工業(yè)大學馮新亮教授,Thomas Heine報道了利用像差校正高分辨率透射電子顯微鏡(AC-HRTEM),直接觀察了分辨率為2.3 ?的層疊2D聚亞胺中的晶界,并揭示了其形成機制。
 
本文要點:
1)層疊2D聚亞胺(L-2D-PI)合成的關(guān)鍵是表面活性劑單分子層的應用,它為聚合提供了受限的2D模板。首先,將油基硫酸鈉(SOS)的氯仿溶液滴到水面上。在氯仿蒸發(fā)之后,SOS分子自組裝成縮合的單分子層,其陰離子SO4-頭基指向水相。隨后,將經(jīng)三氟酸質(zhì)子化的5,10,15,20-四(4-氨基苯基)-21H,23H-卟啉(TAPP)的水溶液注入50 °C的水相中。最后,在水相中加入2,5-二羥基對苯二甲醛(DhTPA),引發(fā)氨基和醛基的席夫堿縮合反應。
2)未經(jīng)處理的AC-HRTEM圖像不僅可以精準識別原始分子網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點和連接子,而且還可以識別缺陷位置上的節(jié)點和連接子。基于此,研究人員闡明了廣泛的GB結(jié)構(gòu),包括反相位晶界(APB),低角度GB(LAGB),高角度GB(HAGB)以及近原子尺度的晶界重構(gòu)。
3)量子力學計算表明,晶界重構(gòu)在能量上可以實現(xiàn),并且可以推廣到不同的二維聚合物體系。
這些研究結(jié)果有望為未來研究二維聚合物中的缺陷-性質(zhì)相關(guān)性提供指導。

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Haoyuan Qi, et al, Near–atomic-scale observation of grain boundaries in a layer-stacked two-dimensional polymer, Sci. Adv. 2020
DOI: 10.1126/sciadv.abb5976
http://advances.sciencemag.org/content/6/33/eabb5976
 

8. Matter:將不可能變?yōu)榭赡?打破極限

高熵合金的出現(xiàn)代表了向新穎材料研究的范式轉(zhuǎn)變。它們的優(yōu)異性能通常認為與熵最大化時的單相固溶體有關(guān)。但實際上,單純混合熵的作用往往不足以驅(qū)動合金化,目前最主要的難題1)是創(chuàng)制一種混合態(tài)并將其最終轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的合金相中;2)不混溶元素體系的正值混合焓阻滯熱力學穩(wěn)定的均相混合。
 
為了解決些難題,作者通過利用微妙級別震蕩的“人工閃電”蒸發(fā)母體材料,然后充分混合蒸氣云,并直接通過蒸氣-晶體轉(zhuǎn)化路徑,淬滅為納尺度下穩(wěn)定的奇異合金。對于二元體不互溶體系的合金顆粒只要低于臨界尺寸,任何比例都可形成穩(wěn)定的合金結(jié)構(gòu)。該納米尺寸效應給予了混合熵令人驚訝的超大增強因子,使二元合金的混合熵等同于25元塊體合金的混合熵。該發(fā)現(xiàn)與“越小越不穩(wěn)定”和“在納米顆粒中混合多種元素更為困難”的傳統(tǒng)趨勢相矛盾。另一有趣發(fā)現(xiàn)是,這種對混合熵的尺寸效應關(guān)系與霍金Hawking溫度與黑洞(稱為理想混合器)的尺寸之間的關(guān)系極為相似。這些新發(fā)現(xiàn)指明了未來高熵合金等奇異合金的全新前沿探索,賦予金屬材料領(lǐng)域新內(nèi)涵。在應用方面,將高熵合金納米顆粒作為構(gòu)建塊,用一項全新的“法拉第3D打印技術(shù)”制造納米結(jié)構(gòu)陣列,該打印技術(shù)巧妙將電場線轉(zhuǎn)化成了描畫納尺度3D物體的工具,與200年前法拉第用鉛筆創(chuàng)繪電場線是逆反的過程。打印的多種多樣的高熵合金3D納米結(jié)構(gòu)(納米花、納米柱陣列)有望誕生迄今為止不存在的物質(zhì)性能:結(jié)構(gòu)中緊密排列的超細微晶及其欒晶特性,有望解決導電性和機械強度不可兼得的矛盾,因此在微納器件等領(lǐng)域有核心競爭優(yōu)勢;創(chuàng)制的合金顆粒也展示了在MOR, EOR和FAOR中的卓越催化性能。該系統(tǒng)性的工作提出了創(chuàng)制奇異合金的突破性概念,發(fā)明了創(chuàng)制任何合金的通用方法,解決了傳統(tǒng)冶金和增材制造中的重大技術(shù)難題,指出了高熵合金和奇異合金的前沿研究方向,為發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)、打印新結(jié)構(gòu)、探索新性能趟出了一條特殊的有效途徑。

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Jicheng Feng, Dong Chen, Peter V. Pikhitsa,Yoon-ho Jung,Jun Yang,Mansoo Choi,Show footnotes. Unconventional Alloys Confined in Nanoparticles: Building Blocks for New Matter
DOI: 10.1016/j.matt.2020.07.027
https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(20)30385-4
 
Matter到現(xiàn)在為止僅僅發(fā)表了7篇文章,歸類于最高級別的“材料前沿進展”Materials advancement progression (MAP)。該工作有幸成為其中之一。
MAP 介紹:https://www.cell.com/matter/map-scale
7篇最高MAP級別文章鏈接:
https://www.cell.com/action/doSearch?searchType=quick&occurrences=all<rlSrch=true&searchScope=series&searchText=MAP1:%20Discovery&seriesISSN=2590-2393
 

9. Chem: Co@C催化劑的雙活性位點設(shè)計用于N-雜芳烴超高選擇性加氫

理想的多相金屬加氫催化劑是同時具有活性高、選擇性好、穩(wěn)定性好等特點,然而這仍是一項較大的挑戰(zhàn)。有鑒于此,西北工業(yè)大學瞿永泉教授和華東理工大學段學志教授等人,報告了一種設(shè)計和構(gòu)建雙活性位點的Co@C核殼納米顆粒的通用策略,用于促進不同N-雜芳烴的選擇性加氫。
 
本文要點:
1)它突破了傳統(tǒng)金屬表面上比例關(guān)系的限制,具有前所未有的高選擇性、高活性和高穩(wěn)定性。
2)動力學分析和DFT計算與多種技術(shù)相結(jié)合研究發(fā)現(xiàn),孔徑為0.53 nm的多孔碳殼不僅允許H2擴散到Co位點進行活化,并阻止N-雜芳烴的可及性,而且還可以通過Co位點的氫溢流催化N-雜芳烴的氫化。
3)此外,Co位點上表面/亞表面碳的存在表現(xiàn)出高的抗硫中毒和抗氧化能力。該工作為N-雜芳烴加氫提供了一種高性能的催化劑,有助于大大降低資源和能源消耗,減少廢物的排放和水污染,實現(xiàn)聯(lián)合國10項可持續(xù)發(fā)展目標中的“清潔用水和衛(wèi)生設(shè)施”目標。
 
總之,該工作對于指導設(shè)計具有地成本效益的高穩(wěn)定性加氫催化劑具有重要意義。

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Sai Zhang et al. Dual-Active-Sites Design of Co@C Catalysts for Ultrahigh Selective Hydrogenation of N-Heteroarenes. Chem, 2020.
DOI: 10.1016/j.chempr.2020.07.023
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.07.023
 

10. AM: 木材衍生的纖維素骨架材料-加工工藝與力學性能

通過結(jié)構(gòu)保持去木質(zhì)素獲得的木材衍生的纖維素材料,由于其優(yōu)異的機械性能以及用作具有嵌入式功能的高級雜化材料的可再生纖維素的巨大潛力,受到了越來越多的關(guān)注。各種脫木質(zhì)素方法和大量的進一步處理步驟,包括聚合物浸漬和致密化的應用,賦予了纖維素基材料優(yōu)異的性能。然而,優(yōu)化處理需要對所開發(fā)材料的結(jié)構(gòu)、化學成分和力學性能進行更全面的表征,才能加快該領(lǐng)域的進展。
 
有鑒于此,蘇黎世聯(lián)邦理工學院Ingo Burgert教授等人,回顧了目前用于結(jié)構(gòu)保持去木質(zhì)素的方法,重點是通過實驗和建模對纖維素骨架在不同層次水平上的機械特性進行表征,以揭示潛在的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。
 
本文要點:
1)著重介紹了結(jié)構(gòu)保持脫木質(zhì)素和隨后的致密化工藝,以及通過實驗研究和建模方法檢驗它們對力學性能的影響。未涵蓋對纖維素骨架的改性處理以生產(chǎn)具有新功能的木質(zhì)混合材料。強調(diào)結(jié)構(gòu)保持去木質(zhì)素化方面還排除了所有基于分解納米纖維素結(jié)構(gòu)單元的自下而上的組裝過程。
2)更好地了解原料,化學處理和后續(xù)工藝的選擇對結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的影響,對于新興的木材和纖維素材料的功能化至關(guān)重要,這些材料可用于各種領(lǐng)域,例如柔性電子,能量存儲和轉(zhuǎn)化,催化,氣體存儲和分離以及熱管理或傳感。進一步的發(fā)展,特別是在工程應用中使用這些功能性木材和纖維素材料,將很大程度上取決于可靠的長期性能,這需要對所有工藝參數(shù)的深入了解和控制。
3)由于工藝參數(shù)的多樣性和木材材料的多樣性,直接比較基于結(jié)構(gòu)保持脫木質(zhì)素處理的纖維素材料的力學試驗結(jié)果一直是一個挑戰(zhàn)。但是為了有效地優(yōu)化工藝,為了獲得高度可靠的高性能材料,必須在所有長度尺度范圍內(nèi)揭示結(jié)構(gòu)與特性之間的關(guān)系,并且需要通過機械表征來確定最重要的機械參數(shù)。因此,很明顯,這種分析不能局限于實驗測量,而是需要互補的多尺度建模和仿真方法。

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Tobias Keplinger et al. Wood Derived Cellulose Scaffolds—Processing and Mechanics. Advanced Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adma.202001375
https://doi.org/10.1002/adma.202001375
 

11. AM:一種高性價比、水溶液處理的有機硅納米碘基高效穩(wěn)定有機太陽能電池正極中間層

界面層功能性和穩(wěn)定性對有機光伏的性能和工業(yè)可行性具有很大的影響。一般來說,實驗室中最常用的許多界面材料由于操作穩(wěn)定性以及材料成本等方面的限制,因此不會轉(zhuǎn)移到大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)應用中。近日,華南師范大學Li Nian,李娜,吉林大學王興華教授,鄭州大學Ning Li報道了通過簡單的一步水熱反應合成了高性價比的有機硅納米點(OSiNDs),展示了一種先進的水溶液處理陰極界面層。
 
本文要點:
1)與優(yōu)化用于倒置有機太陽能電池(I-OSCs)的界面層相比,OsiNDs正極中間層在各種型號的光敏系統(tǒng)中表現(xiàn)出更好的電荷載流子獲取和良好的工作穩(wěn)定性,獲得了高達17.15%的功率轉(zhuǎn)換效率。更重要的是,OSiNDs的中間層在熱應力或光照射下(UV和AM 1.5G)具有優(yōu)異的穩(wěn)定性,并且與使用的光敏材料不發(fā)生光化學反應。
2)結(jié)果顯示,通過使用基于OSiND的界面替換常用的ZnO中間層,可以顯著提高連續(xù)1次太陽照射(AM 1.5G,100 mW cm-2)下I-OSCs的操作穩(wěn)定性。
 
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Mengqi Cui, et al, A Cost-Effective, Aqueous-Solution-Processed Cathode Interlayer Based on Organosilica Nanodots for Highly Efficient and Stable Organic Solar Cells, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202002973
https://doi.org/10.1002/adma.202002973
 

12. AM:石墨烯量子點誘導生長厘米級單層有機晶體用于高性能晶體管

單層有機晶體因其非凡的光電性能而備受關(guān)注。在水表面進行溶液自組裝是制備單層有機晶體的有效方法。但是,由于難以控制有機溶液在水表面的擴散以及有機分子之間的弱分子間相互作用,單層有機晶體的大面積生長仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。近日,蘇州大學Jiansheng Jie等報道了石墨烯量子點(GQDs)誘導的自組裝方法,用于在GQDs溶液表面上生長厘米級單層有機晶體。
 
本文要點:
1)研究發(fā)現(xiàn),通過調(diào)節(jié)GQDs溶液的pH值可以很容易地控制有機溶液的擴散面積。同時,GQDs與有機分子之間的π–π堆積相互作用可以有效降低有機分子的成核能,并提供內(nèi)聚力來鍵合晶體,從而實現(xiàn)大面積單層有機晶體的生長。
2)2,7‐didecyl benzothienobenzothiopene(C10-BTBT)為例,作者獲得了具有一致的分子堆積和晶體取向的厘米大小的單層C10-BTBT晶體。
3)基于單層C10-BTBT晶體的有機場效應晶體管具有高達2.6 cm2 V-1 s-1的高遷移率,是溶液組裝的單層有機晶體的最高遷移率值。
這項工作為大規(guī)模制備單層有機晶體用于高性能有機器件提供了一條可行的途徑。

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Jinwen Wang, et al. Graphene‐Quantum‐Dots‐Induced Centimeter‐Sized Growth of Monolayer Organic Crystals for High‐Performance Transistors. Adv. Mater., 2020
DOI: 10.1002/adma.202003315
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202003315

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