《材料研究述评》封面图文集锦

ON2021-07-06文章来源 ob体育网址CATEGORY新闻

《材料研究述评》(Accounts of Materials Research,AMR)是ob体育网址主办的首个国际学术期刊,2020年10月创刊(月刊),2021年5月被ESCI收录。为方便读者进一步了解AMR刊出的材料科学与工程优秀研究成果,AMR编辑部推出“《材料研究述评》封面图文集锦”,通过科学与视觉设计的交融促进学术交流。首期集锦介绍AMR创刊以来出版的9期的封面文章,这些文章聚焦催化材料、金属材料、有机半导体、二维材料、液滴超控材料以及水处理材料。

AMR编委、美国国家科学院院士、加州大学伯克利分校杨培东教授表示:尽管还刚刚起步,AMR的高水平和独特风格已经得到广大材料界科研人员的认可和欢迎,相信AMR会越办越好。

由ob体育网址主办、ob体育网址与美国化学会共同出版的AMR于2020年获“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目”支持,主要发表简明扼要的评论性综述文章,概述材料科学和工程各领域的基础和应用研究——这些综述聚焦于作者自己的研究,旨在向读者介绍系统的研究工作;也发表前瞻性观点。AMR致力于促进材料领域内不同分支的交融、助力全球材料科学与工程的发展和材料人的成长,与美国化学会综述期刊Accounts of Chemical ResearchChemical Reviews一起组成新的高影响力综述期刊平台。期刊免费开放阅读至2021年底。


图一:AMR创刊号封面文章:Nanostructured Catalysts toward Efficient Propane Dehydrogenation (Sai Chen, Chunlei Pei, Guodong Sun, Zhi-Jian Zhao, and Jinlong Gong*. Acc. Mater. Res. 2020, 1, 1, 30–40. https://doi.org/10.1021/accountsmr.0c00012)


天津大学巩金龙教授等的述评文章“Nanostructured Catalysts toward Efficient Propane Dehydrogenation”作为AMR创刊号封面文章发表。针对丙烷脱氢反应丙烯中间体吸附过强、催化剂失活的问题,作者通过系统性地对金属和氧化物纳米结构催化剂的精准设计与构建,实现了对丙烷C-H键的高效选择性活化和反应动力学的精准调变,提炼出丙烷脱氢反应的热力学和动力学的一般性原理,并以此为催化剂结构的设计依据,概括性地提出了金属和氧化物纳米结构催化剂几何结构和电子状态对反应性能的影响规律以及助剂、载体、气氛预处理等制备和调控策略,有望为低碳烷烃活化直接制取化学品提供新的研究思路。  


图二:AMR 2020年第二期封面文章:Axially Segmented Semiconductor Heteronanowires (Yi Li, Tao-Tao Zhuang, Chong Zhang, Liang Wu, Shi-Kui Han, and Shu-Hong Yu*. Acc. Mater. Res. 2020, 1, 2, 126–136. https://doi.org/10.1021/accountsmr.0c00004)


中国科学技术大学俞书宏院士团队在AMR 2020年第二期封面文章“Axially Segmented Semiconductor Heteronanowires” 中,总结了通过控制化学反应选择性实现轴向分段纳米线精准制备的最新合成策略:(i)单向/双向次序添加,其中包括区域选择性外延、催化生长和端面晶种诱导生长;(ii)区域特异性一次性转化,其中包括离子交换反应、应力/热诱导的相分离和转变过程、Plateau-Rayleigh不稳定性、轴向区域选择性异质成核、以及纳米掩膜法。进一步分析了原子尺度精准的轴向分段纳米线与其应用相关的基本物理特性,包括载流子/光子/声子限域、混合维度效应、量子点-纳米线相互作用和量子点耦合效应等,突显出了材料组分与结构的精准调控对其特性和功能的重要性。通过原子尺度精准制备轴向分段纳米线,最终有望实现具有精细电子和声子结构的高性能一维纳米材料,并应用于太阳能转换、催化、热电、光电以及量子通信等各个领域。


图三:AMR 2020年第三期封面文章:Microstructured Ultrathin Organic Semiconductor Film via Dip-Coating: Precise Assembly and Diverse Applications (Zhongwu Wang, Shuguang Wang, Lizhen Huang, Liqiang Li*, and Lifeng Chi*. Acc. Mater. Res. 2020, 1, 3, 201–212. https://doi.org/10.1021/accountsmr.0c00042


天津大学李立强教授团队与苏州大学迟力峰教授团队合作的述评文章“Microstructured Ultrathin Organic Semiconductor Film via Dip-Coating: Precise Assembly and Diverse Applications”作为AMR 2020年第三期封面文章发表。有机半导体是有机电子学的核心材料之一,该述评总结了提拉法(Dip-coating)生长微结构化有机半导体超薄膜(Micro-structured ultrathin organic semiconductor films, MUOSFs)的操作方法,从提拉速度、分子结构以及溶液性质三个方面,详细阐述了提拉法的生长动力学过程。提出了一种具有高普适性的“平衡策略”,将提拉法推广到多种有机半导体分子中,均成功生长出具有单分子层精度的有机半导体超薄膜。该系列工作实现了分子层数可调的“真实精度”。作者利用微结构化有机超薄膜的单分子层精度和高比表面积等性质,将其应用于有机场效应晶体管输运机制研究、高性能氨气传感器以及有机超薄膜的选区生长等领域,证明了该生长策略在理论和实践方面都具有重要的价值。


图四:AMR 2021年第一期封面文章:Chemical Vapor Deposition Growth of Two-Dimensional Compound Materials: Controllability, Material Quality, and Growth Mechanism (Lei Tang, Junyang Tan, Huiyu Nong, Bilu Liu*, and Hui-Ming Cheng*. Acc. Mater. Res. 2021, 2, 1, 36–47. https://doi.org/10.1021/accountsmr.0c00063)


清华-伯克利深圳学院/清华大学深圳国际研究生院成会明院士-刘碧录副教授团队的述评文章“Chemical Vapor Deposition Growth of Two-Dimensional Compound Materials: Controllability, Material Quality, and Growth Mechanism”作为AMR 2021年第一期封面文章发表。化学气相沉积(CVD)是制备二维材料的重要方法,该述评以二维过渡金属硫族化合物(TMDCs)为例,回顾了CVD生长二维材料的进展,总结了近年来研究人员发展的具有前景的生长策略,重点讨论了CVD生长二维材料中涉及的关键科学和技术难题,包括非金属前驱体、金属前驱体、衬底工程、温度、气流等的控制策略和方法,并对CVD生长二维材料的机理研究进行了总结。文章指出CVD生长二维材料领域未来的研究方向,包括:新型二维材料的制备(如稳定p型半导体材料、高迁移率二维材料、宽带隙二维材料、窄带隙二维材料),CVD生长结合后处理以获得新型二维材料和异质结构,新奇物性与应用探索。该论文对设计CVD生长系统、提高生长可控性、制备高质量二维材料及理解相关材料制备机理等具有指导意义。


图五:AMR 2021年第二期封面文章:Refining Grains of Metals through Plastic Deformation: Toward Grain Size Limits (Xiuyan Li* and Ke Lu*. Acc. Mater. Res. 2021, 2, 2, 108–113. https://doi.org/10.1021/accountsmr.0c00075)


沈阳材料科学国家研究中心卢柯院士-李秀艳研究员团队在AMR 2021年第二期封面文章 “Refining Grains of Metals through Plastic Deformation: Toward Grain Size Limits” 中述评了近年来金属及合金塑性变形诱导晶粒细化的研究进展,重点讨论了纳米金属晶粒结构的变化、晶粒尺寸效应以及对其热稳定性和机械稳定性的影响。与传统的“更小、更不稳定”的趋势不同,当晶粒小于临界尺寸时,通过塑性变形制备的纳米晶粒金属的稳定性增加,使得制备更小的稳定晶粒成为可能,提出了一种与传统合金不同的材料开发策略,即通过构造稳定边界来实现材料素化。


图六:AMR 2021年第三期封面文章:Active Site Engineering in Transition Metal Based Electrocatalysts for Green Energy Applications (Feng Li*, Gao-Feng Han*, and Jong-Beom Baek*. Acc. Mater. Res. 2021, 2, 3, 147–158. https://doi.org/10.1021/accountsmr.0c00110)


韩国蔚山国家科学技术研究院Jong-Beom Baek教授-Feng Li研究员-Gaofeng Han研究员团队在AMR 2021年第三期封面文章“Active Site Engineering in Transition Metal Based Electrocatalysts for Green Energy Applications” 中着重介绍了过渡金属基电催化剂中有效活性中心的工程设计。作者从金属纳米粒子电催化剂开始,将钌纳米粒子负载在不同的载体上,以获得更有效的电催化性能。在理论上预测了铱(Ir)上的氢吸附/脱附可以被环境碳/氮原子平衡后,将Ir纳米粒子锚定在含氮碳载体上,加速了酸性析氢催化。文章介绍了如何在金属单原子电催化剂中设计具有不同结构的活性中心来增强氧还原催化作用,以及在具有特定缺陷、表面原子排列和杂原子的金属碳化物/磷化物电催化剂中,活性中心工程也可以提高活性中心的催化活性,为合理设计和合成各种能源应用的高效电催化剂提供了新的机会。


图七:AMR 2021年第四期封面文章:Precise Droplet Manipulation Based on Surface Heterogeneity (Huizeng Li, An Li, Zhipeng Zhao, Luanluan Xue, Mingzhu Li, and Yanlin Song*. Acc. Mater. Res. 2021, 2, 4, 230–241. https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00005)


中科院化学所宋延林研究员团队的述评文章“Precise Droplet Manipulation Based on Surface Heterogeneity”作为AMR 2021年第四期封面文章发表。由于液滴的易流动性以及可变形性,对液滴行为的控制一直以来都是具有挑战性的课题。本述评中作者总结了非均质浸润性表面的设计原理和对液滴行为的精确控制:(1)液滴的图案化——对液滴的形貌、位置、空间分布等进行精确控制,实现纳米粒子阵列化自组装、检测样品富集等,展示了高灵敏检测、加密和防伪等方面的应用;(2)液滴切割——可以使大液滴(液体)进行区域选择性沉积,制备了单个活细胞阵列、超薄聚合物膜、高性能钙钛矿太阳能电池等;(3)液滴碰撞行为调控——实现液滴高速旋转、液滴自切割以及液滴三维成型等方面的应用。非均质浸润性表面的出现,极大拓展了固体界面对液滴(液体)行为的调控能力与范围,将在多个领域发挥出更大的作用。


图八:AMR 2021年第五期封面文章:Microenvironment Modulation in Metal–Organic Framework-Based Catalysis (Long Jiao, Jingxue Wang, and Hai-Long Jiang*. Acc. Mater. Res. 2021, 2, 5, 327–339. https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00009)


中国科学技术大学江海龙教授团队在题为“Microenvironment Modulation in Metal–Organic Framework-Based Catalysis”的AMR 2021年第五期封面文章中总结了课题组通过微环境调节优化MOF材料催化性能的尝试;基于MOF独特的组分和结构优势,提出理性调控MOF催化中催化位点微环境的基本原理。针对催化中的扩散传质,通过调节MOF孔结构和化学微环境(如润湿性)等,实现催化位点周围反应物尺寸/形状的精确选择和快速扩散;针对反应中的电荷传递,通过MOF调变活性位微环境,有效地调控了电荷迁移距离和分离效率,加速了反应过程。借助MOF结构和成分的灵活性,通过改变微环境,精确调制催化位点的电子态和配位结构,优化位点本征活性。通过微环境调控,实现了传质、电荷转移和催化位点的本征活性等多个关键因素系统性优化,极大改善了催化性能。


图九:AMR 2021年第六期封面文章:Design of Porous Membranes by Liquid Gating Technology (Shuli Wang, Yunmao Zhang, Yuhang Han, Yaqi Hou, Yi Fan, and Xu Hou*. Acc. Mater. Res. 2021, 2, 6, 407-419. https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00024)


厦门大学侯旭教授团队的述评文章“Design of Porous Membranes by Liquid Gating Technology”作为AMR 2021年第六期封面文章发表。多孔膜材料在污水处理、化学分析、能量储存和转换、柔性器件和生物医学工程等领域发挥着重要作用。作者系统地总结了近年来利用液体门控技术设计多孔膜材料的研究进展,从液体门控膜材料的稳定性和功能性设计出发,从固体多孔基底和门控液体的选择及其相互作用的角度介绍了如何利用液体门控技术设计固-液复合多孔膜材料,并介绍了这些多孔膜的性能和优点。作者不仅讨论了这些多孔膜材料在多相分离、生物医用导管、化学检测、移动阀门、微尺度流体控制等领域的应用,而且从液体门控机制的深入研究、智能膜材料设计、未来的新兴应用等角度对该领域目前面临的挑战和未来的发展方向提出了自己的一些认识与见解。


AMR期刊主页


AMR公众号