1. Chem. Soc. Rev.綜述：共價(jià)有機(jī)骨架作為多功能化學(xué)檢測(cè)材料
化學(xué)和生物分析物的靈敏和選擇性檢測(cè)在各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域都至關(guān)重要。共價(jià)有機(jī)骨架（COFs）作為一類新興的多功能材料，具有化學(xué)模塊性、大比表面積、高穩(wěn)定性、低密度以及孔徑和功能可調(diào)等特點(diǎn)，在化學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近日，達(dá)特茅斯學(xué)院Katherine A. Mirica綜述了化學(xué)檢測(cè)的最新進(jìn)展，其中COF是已實(shí)現(xiàn)其功能的一個(gè)組成部分。
本文要點(diǎn)：
1）作者著重總結(jié)了如何利用COFs的獨(dú)特性質(zhì)，基于顯色、發(fā)光、電轉(zhuǎn)換、色譜、光譜等原理開(kāi)發(fā)不同類型的化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)從氣體、揮發(fā)物、離子到生物分子等各種分析物的高靈敏度和選擇性檢測(cè)。
2）作者從COFs的檢測(cè)機(jī)理和結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的角度出發(fā)，對(duì)影響目標(biāo)分析物檢測(cè)性能的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了總結(jié)、比較和分析。
3）作者最后總結(jié)了目前的研究成果，分析了化學(xué)檢測(cè)在不同機(jī)制下仍存在的挑戰(zhàn)和局限性。此外，展望了未來(lái)的研究方向如何通過(guò)創(chuàng)新COFs的設(shè)計(jì)和合成、器件制造的進(jìn)展以及探索新的檢測(cè)模式來(lái)推進(jìn)基于COF的化學(xué)檢測(cè)的發(fā)展。
Zheng Meng, Katherine A. Mirica, Covalent organic frameworks as multifunctional materials for chemical detection, Chem. Soc. Rev., 2021
DOI: 10.1039/d1cs00600b
https://doi.org/10.1039/d1cs00600b
2. Matter：具有可切換缺陷控制的濕化學(xué)摻氫TiO2用于光催化析氫
缺陷工程是提高二氧化鈦（TiO2）光催化性能的一種很有前途的方法。氫化TiO2通常通過(guò)兩步策略制備，即通過(guò)劇烈的氫還原對(duì)銳鈦礦型TiO2納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行后處理。此外，氫摻雜的TiO2也可以通過(guò)氫等離子體、MgH2還原和TiO2納米粒子的金屬酸處理來(lái)制備。開(kāi)發(fā)更簡(jiǎn)單的TiO2氫化策略，使用更溫和的條件合成金紅石和銳鈦礦相氫化TiO2，并控制可轉(zhuǎn)換缺陷的引入，對(duì)于進(jìn)一步提高催化性能和實(shí)用性至關(guān)重要。近日，吉林大學(xué)崔小強(qiáng)教授報(bào)道了提出了一種新的TiO2原位氫化的濕化學(xué)方法。
本文要點(diǎn)：
1）研究發(fā)現(xiàn)，鈦酸四丁酯在三氟甲磺酸（TfOH）溶液中水解時(shí)，醇脫氫生成的氫原子被引入到TiO2中。當(dāng)氫原子取代氧原子時(shí)，H-TiO2中形成了Ti-H缺陷，同時(shí)保持了原有的TiO2晶體結(jié)構(gòu)。
2）這種H-TiO2的合成方法也為可切換缺陷工程提供了前所未有的機(jī)會(huì)：分別在Ar氣氛和O2氣氛中退火可控制地獲得含氧缺位或不含氧缺位的TiO2。
3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，H-TiO2具有較高的光催化析氫活性，是商品金紅石（C-金紅石）的60倍。研究發(fā)現(xiàn)，H摻雜通過(guò)引入帶隙狀態(tài)改變了TiO2的能帶結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展了可見(jiàn)光吸收。H缺陷改變了Ti和O周圍的電荷分布，促進(jìn)了光載流子的有效分離。
這項(xiàng)工作為制備高效的TiO2光催化劑提供了一條途徑，也為氧化物缺陷工程提供了一條很有前途的途徑。
Jia et al., Wet-chemistry hydrogen doped TiO2 with switchable defects control for photocatalytic hydrogen evolution, Matter (2021)
DOI：10.1016/j.matt.2021.10.027
https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.10.027
3. JACS：金屬酞菁基二維共軛共價(jià)有機(jī)骨架用于電催化氮還原為氨
通過(guò)常溫下的電化學(xué)氮還原反應(yīng)（NRR）合成氨（NH3）在替代目前的Haber-Bosch工藝，對(duì)于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的NH3合成具有重要意義。摻雜金屬雜原子的富碳材料已成為最有前途的NRR電催化劑。然而，同時(shí)提高電催化劑的NRR活性和選擇性仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，而精確調(diào)整活性位點(diǎn)一直難以捉摸。
近日，德累斯頓工業(yè)大學(xué)馮新亮教授，Renhao Dong報(bào)道了首次將錨定M-Nx-C中心的二維共軛共價(jià)有機(jī)骨架（2D c-COFs）作為NRR電催化劑。這些2D c-COFs （MPc-pz，M=Fe，Co，Ni，Mn，Zn和Cu）由金屬酞菁（MPC）和芘單元組成，它們通過(guò)化學(xué)上穩(wěn)定的吡嗪鍵合在一起。結(jié)果顯示，2D c-COFs用于電化學(xué)NRR合成氨，同時(shí)提高了活性和選擇性。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員揭示了不同金屬活性組分對(duì)催化性能的影響。在不同的具有M?N4?C中心的MPc-pz催化劑中，得到的FePc-pz表現(xiàn)出最好的NRR性能，在?0.1 V時(shí)，NH3產(chǎn)率為33.6 μg h?1 mgcat?1，法拉第效率為31.9%，是最佳的NRR電催化劑（>30 μg h?1 mgcat?1和FE>30%）之一。
2）原位X射線吸收光譜（XAS）、原位拉曼光譜電化學(xué)和理論計(jì)算結(jié)果表明，FePc-pz的NRR活性來(lái)源于骨架中的工程化Fe原子。與其他金屬原子相比，F(xiàn)e-N4-C中的Fe原子具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，在費(fèi)米能級(jí)上具有局域電子態(tài)，使N2在Fe-N4-C上具有較高的親和力和較強(qiáng)的結(jié)合能，從而表現(xiàn)出較低的勢(shì)壘和較快的整體NRR動(dòng)力學(xué)。
工作突出了2D c-COF作為高效富碳電催化劑用于N2轉(zhuǎn)化為NH3的潛力，并提供了對(duì)不同M?N4?C基序下NRR過(guò)程的原子理解，為合理設(shè)計(jì)有效的NRR電催化劑提供了啟示。
Haixia Zhong, et al, Boosting the Electrocatalytic Conversion of Nitrogen to Ammonia on Metal-Phthalocyanine-Based Two-Dimensional Conjugated Covalent Organic Frameworks, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c11158
https://doi.org/10.1021/jacs.1c11158
4. JACS：不對(duì)稱插層有機(jī)分子實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效藍(lán)色鈣鈦礦LED器件
藍(lán)色鈣鈦礦發(fā)光二極管面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是穩(wěn)定性，鈣鈦礦Dion–Jacobson (DJ)相是實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)藍(lán)色鈣鈦礦發(fā)光二極管一種具有前景的解決方案，但是在目前DJ型鈣鈦礦材料的研究中，人們主要關(guān)注和使用結(jié)構(gòu)對(duì)稱的二價(jià)陽(yáng)離子，這導(dǎo)致形成的鈣鈦礦藍(lán)色發(fā)光二極管的效率低于綠色或者紅色發(fā)光二極管器件。
有鑒于此，沖繩科技大學(xué)戚亞冰等報(bào)道通過(guò)使用不對(duì)稱分子結(jié)構(gòu)有機(jī)插層分子，實(shí)現(xiàn)了一種新型DJ相CsPb(Br/Cl)3鈣鈦礦。這種不對(duì)稱DJ相鈣鈦礦是通過(guò)使用不對(duì)稱有機(jī)分子作為有機(jī)插層陽(yáng)離子實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)不對(duì)稱陽(yáng)離子橋的一級(jí)、三級(jí)氨離子與鉛鹵化物八面體形成DJ晶相。
本文要點(diǎn)：
1）通過(guò)抑制鹵化物偏析，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的鈣鈦礦熒光。因此，通過(guò)限域效應(yīng)、鈍化電荷捕獲位點(diǎn)，電池的電荷的輻射復(fù)合效率顯著的得到改善，因此當(dāng)外加穩(wěn)定偏壓時(shí)，藍(lán)色鈣鈦礦LED實(shí)現(xiàn)了2.65 %的外量子效率。
2）本文研究首次在鈣鈦礦LED中引入不對(duì)稱陽(yáng)離子用于提升LED器件的性能，為解決鈣鈦礦LED器件中鹵元素的偏析現(xiàn)象提供了一種簡(jiǎn)單且有效的方法。
Yuqiang Liu, et al, Spectral Stable Blue-Light-Emitting Diodes via Asymmetric Organic Diamine Based Dion–Jacobson Perovskites, J. Am. Chem. Soc. 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c07757
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07757
5. EES：一種具有剪切結(jié)構(gòu)和平面缺陷的鈮氧化物用于高功率鋰離子電池
高倍率鋰電池負(fù)極材料的開(kāi)發(fā)是高功率鋰電池的關(guān)鍵。大量研究表明，T-Nb2O5具有贗電容行為和快速儲(chǔ)鋰性能。然而，在較高溫度下制備的Nb2O5的其他晶型有可能獲得比T-Nb2O5更高的比容量和振實(shí)密度，從而提供更高的體積功率和能量密度。近日，佐治亞理工學(xué)院劉美林教授，Bote Zhao，東北大學(xué)宋焱焱教授，浦項(xiàng)科技大學(xué)Min Gyu Kim報(bào)道了設(shè)計(jì)了一種具有豐富Wadsley平面缺陷的微米級(jí)H-Nb2O5（記為d-H-Nb2O5），用于快速儲(chǔ)鋰。結(jié)果顯示，[NbO6]八面體塊體局部重排的H-Nb2O5在比容量、倍率性能和穩(wěn)定性方面都超過(guò)了T-Nb2O5。
本文要點(diǎn)：
1）Operando X射線吸收光譜結(jié)果顯示，缺陷H-Nb2O5在鋰化過(guò)程中，鈮離子的價(jià)態(tài)發(fā)生了很大的變化。Operando擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)和非原位拉曼光譜顯示該結(jié)構(gòu)在兩相區(qū)存在較大的可逆畸變。
2）計(jì)算和X射線衍射分析表明，剪切結(jié)構(gòu)沿鋰的主要擴(kuò)散路徑擴(kuò)展，在垂直于剪切面的方向收縮。平面缺陷通過(guò)垂直排列塊體來(lái)緩解應(yīng)變，最大限度地減小體積變化，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外，鋰在平面缺陷上的強(qiáng)吸附提高了插層容量。因此，與納米結(jié)構(gòu)工程不同的是，這種在體相中對(duì)平面缺陷進(jìn)行修飾的策略可以有效地提高材料的本征性能。
這項(xiàng)工作的發(fā)現(xiàn)為通過(guò)缺陷工程設(shè)計(jì)微米級(jí)快速儲(chǔ)鋰材料提供了新的見(jiàn)解，同時(shí)，該策略也適用于其他能源相關(guān)應(yīng)用的材料開(kāi)發(fā)。
Tongtong Li, et al, A Niobium Oxide with Shear Structure and Planar Defects for High-Power Lithium Ion Batteries, Energy Environ. Sci., 2021,
DOI: 10.1039/D1EE02664J
https://doi.org/10.1039/D1EE02664J
6. EES: 通過(guò)生產(chǎn)碳酸鈉，在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)碳酸鈣脫碳，同時(shí)捕獲 CO2
碳酸鈣(CaCO3)的煅燒是二氧化碳(CO2)排放的一個(gè)主要因素，而二氧化碳排放正在改變我們的氣候。此外，煅燒過(guò)程需要較高的溫度(~900°C)。有鑒于此，謝菲爾德大學(xué)Hajime Kinoshita和John L Provis等人，測(cè)試了一種用于 CaCO3 脫碳的新型低溫工藝，其中 CO2直接隔離/礦化在碳酸鈉中。
本文要點(diǎn)：
1）CaCO3 在常溫常壓下通過(guò)混合與氫氧化鈉水溶液反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物是氫氧化鈣（熟石灰；Ca(OH)2）和碳酸鈉（純堿；Na2CO3）。首次研究了該反應(yīng)在環(huán)境條件下的程度以及對(duì)NaOH的要求。
2）概念過(guò)程設(shè)計(jì)，其中包括分離和回收材料的程序，以及能量計(jì)算，也被提出來(lái)證明該過(guò)程的技術(shù)/工業(yè)可行性。該技術(shù)還成功地在工業(yè)來(lái)源的石灰石白堊上進(jìn)行了測(cè)試，二氧化硅雜質(zhì)在整個(gè)過(guò)程中保持惰性。
3）該工作通過(guò)將高溫石灰和碳酸鈉生產(chǎn)過(guò)程結(jié)合成一個(gè)單一的低溫過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)共生，并大大減少與水泥和石灰生產(chǎn)相關(guān)的化學(xué)(原材料)二氧化碳排放。
Theodore Hanein et al. Decarbonisation of calcium carbonate at atmospheric temperatures and pressures, with simultaneous CO2 capture, through production of sodium carbonate. Energy Environ. Sci., 2021.
DOI: 10.1039/D1EE02637B
https://doi.org/10.1039/D1EE02637B
7. AM：通過(guò)臨近Fe NPs對(duì)單原子Fe位點(diǎn)進(jìn)行電子和幾何修飾以增強(qiáng)氧還原
Fe-N-C材料對(duì)氧還原反應(yīng)(ORR)表現(xiàn)出優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性，是替代商業(yè)Pt/C催化劑的最有希望的候選材料之一。然而，理解Fe-N-C材料的優(yōu)異ORR活性還具有挑戰(zhàn)性。近日，鄭州大學(xué)臧雙全等通過(guò)改變經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)的N摻雜C（NC）負(fù)載的Fe單原子催化劑（SAC）的二次熱活化溫度，研究了孤立的Fe-N-C位點(diǎn)的電子和幾何結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性，包括相應(yīng)的ORR活性。
本文要點(diǎn)：
1）作者系統(tǒng)分析證明了SA和金屬Fe納米粒子(NPs)的配位原子在改變孤立的Fe-N-C位點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)方面的重要作用。同時(shí)，孤立的Fe-N-C位點(diǎn)與相鄰的Fe NPs之間的強(qiáng)相互作用可以改變孤立的Fe-N-C位點(diǎn)的幾何結(jié)構(gòu)。
2）理論計(jì)算表明，F(xiàn)e NPs的共存調(diào)節(jié)了孤立的Fe-N-C位點(diǎn)的電子和幾何結(jié)構(gòu)，縮小了ORR限速步驟的能壘，從而產(chǎn)生了出色的ORR性能。
該工作不僅提供了對(duì)潛在構(gòu)效關(guān)系的基本理解，而且為設(shè)計(jì)高效的 Fe-N-C 催化劑提供了啟示。
Shu-Na Zhao, et al. Electronically and Geometrically Modified Single-Atom Fe Sites by Adjacent Fe NPs for Enhanced Oxygen Reduction. Adv. Mater., 2021
DOI: 10.1002/adma.202107291
https://doi.org/10.1002/adma.202107291
8. AM：分級(jí)多孔SiO2膜作為隔膜用于高性能鋰離子電池
商用聚合物隔膜在鋰離子電池（LIBs）中通常存在孔隙率有限、電解液潤(rùn)濕性低、熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性差等問(wèn)題，這會(huì)降低電池的性能，特別是在高電流密度下。基于此，復(fù)旦大學(xué)楊東教授報(bào)道了通過(guò)中空介孔SiO2（HMS）粒子在正極表面的組裝，設(shè)計(jì)了一種用于高性能LIBs的層狀多孔超輕質(zhì)SiO2膜。
本文要點(diǎn)：
1）研究發(fā)現(xiàn)，單個(gè)HMS顆粒豐富的中孔和較大的空腔為離子傳輸提供了低曲折的通道，同時(shí)也作為電解液儲(chǔ)存庫(kù)進(jìn)一步促進(jìn)了電化學(xué)動(dòng)力學(xué)。此外，得益于其無(wú)機(jī)和分級(jí)多孔的性質(zhì)，這種HMS隔膜表現(xiàn)出比商業(yè)聚丙烯(PP)隔膜更好的電解質(zhì)親和力、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。
2）作為示范，基于涂有HMS隔膜的LiFePO4正極的LIBs表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，表現(xiàn)出優(yōu)于基于PP和Al2O3改性PP隔膜以及由固體SiO2顆粒制成的隔膜的LIBs。
考慮到可以廣泛調(diào)節(jié)HMS顆粒的大小和孔隙率，這種組裝的HMS隔膜有望應(yīng)用于其他類型的電池，如鈉離子電池和鋰-硫電池。
Jing Wang, et al, Hierarchically Porous Silica Membrane as Separator for High-Performance Lithium-Ion Batteries, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202107957
https://doi.org/10.1002/adma.202107957
9. AM：用于電磁干擾屏蔽的Ti3C2 Mxene功能化導(dǎo)電聚合物水凝膠的增材制造
隨著設(shè)備的不斷小型化以及無(wú)線和植入式技術(shù)的發(fā)展，需要可定制的電磁干擾（EMI）屏蔽材料。具有良好導(dǎo)電性和生物相容性的導(dǎo)電聚合物水凝膠的增材制造可以為EMI屏蔽應(yīng)用提供新的機(jī)會(huì)。然而，在導(dǎo)電聚合物水凝膠的3D打印中同時(shí)實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電性、設(shè)計(jì)自由度和形狀保真度仍然極具挑戰(zhàn)性。
近日，柏林圣三一大學(xué)Valeria Nicolosi，Ji Liu報(bào)道了開(kāi)發(fā)了一種具有優(yōu)異3D打印適宜性的Ti3C2 MXene功能化PEDOT：PSS水性油墨，并利用凍融協(xié)議將印刷結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)化為宏觀和微觀尺度上均具有高形狀保真度的高導(dǎo)電和堅(jiān)固的水凝膠，為添加導(dǎo)電聚合物水凝膠提供了一條簡(jiǎn)單且高度可重復(fù)的路線。
本文要點(diǎn)：
1）親水性的Ti3C2 MXene不僅可以作為油墨改性劑，在不需要有機(jī)溶劑的情況下顯著改善3D打印用PEDOT：PSS水性油墨的流變性能，而且還可以提高水凝膠的導(dǎo)電性。
2）3D打印的水凝膠在含水量高達(dá)96.6 wt%時(shí)表現(xiàn)出前所未有的1525.8 S m-1的電導(dǎo)率，出色的耐久性，以及令人滿意的機(jī)械性能，如柔韌性、延伸性和抗疲勞性。
3）研究人員進(jìn)一步論證了增材制造的可定制EMI屏蔽的概念，并揭示了高導(dǎo)電性水凝膠中的多孔結(jié)構(gòu)與富水環(huán)境相結(jié)合可以極大地提高最終的EMI屏蔽效率（EMI SE），確保出色的千兆赫茲屏蔽性能。
所提出的易于制造的方法，加上突出的優(yōu)異性能，擴(kuò)大了導(dǎo)電聚合物水凝膠在未來(lái)可定制應(yīng)用中的潛力，代表著對(duì)當(dāng)前最先進(jìn)技術(shù)的真正突破。
Ji Liu, et al, Additive Manufacturing of Ti3C2 MXene-Functionalized Conductive Polymer Hydrogels for Electromagnetic-Interference Shielding, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202106253
https://doi.org/ 10.1002/adma.202106253
10. AM：具有雙儲(chǔ)能機(jī)制的有機(jī)-無(wú)機(jī)混合正極助力超高倍率和超長(zhǎng)壽命的水系鋅離子電池
開(kāi)發(fā)高容量、高工作電壓的正極材料對(duì)鋅離子電池（ZIBs）的發(fā)展至關(guān)重要。然而經(jīng)典的高容量材料（如釩基材料）僅提供低放電電壓，而具有高工作電壓的有機(jī)正極通常受到低容量的影響。近日，中南大學(xué)梁叔全教授，周江教授報(bào)道了設(shè)計(jì)了一種具有雙儲(chǔ)能機(jī)制的有機(jī)(乙二胺)-無(wú)機(jī)(氧化釩)混合正極，即EDA-VO，用于超高倍率和超長(zhǎng)壽命ZIBs。
本文要點(diǎn)：
1）嵌入的乙二胺(EDA)不僅可以增加氧化釩的層間距，改善V-O層狀結(jié)構(gòu)中Zn離子的遷移率，而且可以作為雙齒螯合配體參與Zn離子的存儲(chǔ)。這一混合實(shí)現(xiàn)了高比容量（0.5 A g-1下，容量達(dá)到382 mA h g-1），高電壓（0.82 V）和出色的長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性（5 A g-1超過(guò)10000次）。
2）輔助的密度泛函理論（DFT）計(jì)算結(jié)果表明，正極具有良好的電子導(dǎo)電性，在EDA-VO中具有0.78 eV的極低擴(kuò)散勢(shì)壘，是最佳的鋅離子擴(kuò)散路徑。
這種構(gòu)建具有雙重儲(chǔ)能機(jī)制的有機(jī)-無(wú)機(jī)混合正極材料的獨(dú)特想法，為高性能可充電電池的研究開(kāi)辟了新的方向。
Xuemei Ma, et al, Organic-Inorganic Hybrid Cathode with Dual Energy Storage Mechanism for Ultra-High-Rate and Ultra-Long-Life Aqueous Zinc-Ion Batteries, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202105452
https://doi.org/10.1002/adma.202105452
11. Nano Lett.：超導(dǎo)模板中的半導(dǎo)體外延
將高質(zhì)量的半導(dǎo)體-超導(dǎo)體器件集成到可擴(kuò)展且互補(bǔ)型金屬-氧化物-半導(dǎo)體兼容架構(gòu)中仍然是一個(gè)突出的挑戰(zhàn)，目前阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。近日，IBM 歐洲研究中心Fabrizio Nichele等報(bào)道了InAs 納米線在超導(dǎo) TiN/SiO2 橫向腔內(nèi)的 Si 上的外延生長(zhǎng)。
本文要點(diǎn)：
1）晶體半導(dǎo)體在絕緣 SiO2 模板腔內(nèi)生長(zhǎng)，該腔具有集成的超導(dǎo)元件，從而形成平坦的半導(dǎo)體-超導(dǎo)體混合界面。該技術(shù)具有可擴(kuò)展性和互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體兼容性，因?yàn)樗谀０遢o助選擇性外延(TASE)平臺(tái)，其中 III-V 族半導(dǎo)體在絕緣腔內(nèi)生長(zhǎng)。
2）納米線在襯底上橫向排列并沿任意晶體方向生長(zhǎng)。作者通過(guò)掃描透射電子顯微鏡研究了混合界面，并詳細(xì)研究了各種模板中的 InAs 外延生長(zhǎng)。作者還展示了鄰近雜化TASE NW 的隧道光譜。
3) 傳輸光譜揭示了半導(dǎo)體中的鄰近感應(yīng)超導(dǎo)性，具有透明的混合界面。
Markus F. Ritter, et al. Semiconductor Epitaxy in Superconducting Templates. Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03133
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03133
12. Nano Lett.：半導(dǎo)體雙曲超材料中的強(qiáng)耦合
半導(dǎo)體基層狀雙曲超材料 (HMMs) 在紅外光譜范圍內(nèi)具有高波矢量體積等離子體激元 (VPP) 模式。VPP模式已通過(guò)增強(qiáng)的Purcell效應(yīng)在弱耦合機(jī)制中得到成功利用。近日，特拉華大學(xué)Stephanie Law等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了半導(dǎo)體 HMM 中的 VPP 模式與外延嵌入量子阱的子帶間躍遷之間的強(qiáng)耦合。
本文要點(diǎn)：
1）雙曲超材料的每個(gè)介電層中嵌入了一個(gè)子帶間躍遷約為 14.6 μm 的單量子阱。作者使用金屬光柵將入射光耦合到 VPP 模式并繪制這些模式的色散。
2）作者將結(jié)果與具有相同結(jié)構(gòu)但沒(méi)有量子阱的對(duì)照雙曲超材料進(jìn)行比較。僅在具有量子阱的樣品中觀察到抗交叉行為，證明了觀察到強(qiáng)耦合。
該工作為創(chuàng)建將 HMM 與嵌入式外延發(fā)射器或探測(cè)器結(jié)構(gòu)相結(jié)合的新型紅外光電結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
Patrick Sohr, et al. Strong Coupling in Semiconductor Hyperbolic Metamaterials. Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03290
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03290
