摘要：电化学能源储存与转化对于可再生能源电力消纳,以及绿色低碳的新能源结构和化工体系构建具有重要意义.氢能作为其中一种典型的二次清洁能源,一直备受关注.通常认为氢能是一种以氢气(H_(2))作为能源载体的能源生产、储运和利用体系.然而,氢能作为一种化学能,储存于H–H化学键之中,而非孤立的H原子.本文提出广义氢能体系,涵盖所有含H化学键(例如H–H,C–H,N–H等)形成或断裂过程伴随的能量储存或释放,即氢能载体不仅限于H_(2),亦可为其它含氢化合物(例如碳氢化合物、氮氢化合物).本文针对氢能储存于H–H(氢循环)、C–H(碳循环)和N–H(氮循环)所涉及的几种关键电化学技术研究现状进行总结.对于氢循环,目前H_(2)生产仍依赖化石资源,受限于电解成本高,采用电解水制备的H_(2)仅占很小比例.电解成本受电价、电解设备造价、电解效率等多重因素影响,目前商业化的碱性水电解器和质子膜水电解器技术均存在各自难以解决的问题,碱性膜水电解器技术能够集前二者所长,有望实现H_(2)的低成本、大规模制备,但其目前处于商业化起步阶段;燃料电池技术是H_(2)化学能高效释放利用的重要途径,质子膜燃料电池已经进行商业化,但成本较高.碱性膜燃料电池有望大幅降低成本,目前受限于高性能非贵金属催化剂和碱性聚电解质等关键材料开发.对于碳循环,鉴于很多碳氢化学品在化工体系及日常生活中的重要应用,如何通过非化石资源制备高价值碳氢化合物具有重要意义,CO_(2)电解转化是一条极具前景的技术路径.分别从CO_(2)电还原的催化路径控制和电解器件技术开发两方面进行剖析,明晰不同产物的反应路径、从电极催化剂和电解质微环境两个维度构筑高效催化界面,以及发展纯水膜电解器技术,将有助于促使CO_(2)电解转化从实验室研究走向工业化应用.对于氮循环,目前合成氨工业能耗高、碳排放量大,电化学N_(2)还原是一条具有应用前景的绿色氨合成路径,但由于N≡N键活化困难,导致转化速率极低.除了催化剂设计合成之外,在催化界面引入其它附加作用协同N_(2)活化、与其它反应物共还原或采用其它物理手段等促进N_(2)活化,将为电化学N_(2)还原合成氨带来新的机遇.归纳了相关电化学技术研发面临的主要问题.对于制H_(2)、CO_(2)还原和N_(2)还原的电解技术,目前阳极主要耦合氧析出反应,产生的O2经济价值较低,如果耦合其它高价值有机物的氧化合成,不仅提升电解转化整体经济性,还可同时能带来其它附加优点.综上,本篇观点文章认为氢能不应局限于以H_(2)为能源载体,而是可以拓展为其它含氢化合物.水可以作为廉价清洁的质子源,是氢能成为可再生电能高效储存利用的原因之一.本文剖析了几种重要的相关电化学技术的研发现状,旨在揭示研发及实际应用所面临的关键限制.未来,随着这些电化学技术的发展成熟,将有助于促进广义氢能体系的建立,从而为降低碳排放和实现能源结构转型提供重要支持.

摘要：武汉光源一期工程计划建造一台第4代同步辐射装置,由1台1.5 GeV的低能量储存环和1台全能量直线注入器组成。储存环设计周长180 m,由8个标准混合型的7BA磁聚焦结构单元周期组成,能够储存500 mA的1.5 GeV电子。储存环自然发射度优化至222.8 pm·rad,可达到软X射线的衍射极限。为了满足用户对硬X射线的需求,每个标准单元的中心处安装了1台3.5 T的超强二极铁。同时为了提高因发射度减小造成的低寿命和动力学孔径过小造成的注入困难等问题,储存环的设计中还使用了三次谐波腔用于束团拉伸以及替换式注入系统等措施。全能量直线加速器位于储存环地下6 m处,采用S波段加速结构。本文将对武汉光源一期工程加速器系统进行更加详细的介绍。

摘要：为了实现更高效和更智能的产品和系统,需要发展更小尺度和更高精度的制造技术,以提高材料的性能、利用率和集成度.原子是物质的最小构筑基元,实现原子级精准制造(原子制造)能以最大的精度定制材料的结构和性质.原子制造能从物质世界底层(原子)出发进行制造,在此过程中,大量的新物质、新器件和新机理正在被发现.尽管原子制造尚处于起步阶段,但它是实现精准合成、定制材料性能的关键路线.本文首先从原子制造与传统制造的对比出发,阐明原子制造的内涵.接着以典型体系(包括单原子、团簇、二维材料和高熵合金)为例,从结构设计角度介绍材料的原子制造方法及科学原理.然后以量子信息技术、半导体器件和能源转化为应用场景,从物质的性质定制角度阐明原子制造的优势和价值.最后从发展兼具精准性和可批量性的原子制造方法、原子尺度机理探究、原子制造新材料和新器件等角度总结原子制造面临的挑战并展望未来发展.

摘要：碳环化合物,特别是五元环和六元环骨架,广泛存在于天然产物和生物活性分子中.Diels-Alder环加成反应是构建这些功能型分子的有效方法,但其底物适用范围有限,且反应条件(如热、微波和过渡金属的使用)苛刻,限制了该方法的应用.自由基物种含有不成对的价电子,表现出高活性,在温和的反应条件下提供了新的反应途径.因此,自由基介导的反应为复杂环状分子的合成提供了一个新平台.然而,如何实现选择性自由基环化仍然是一个挑战.鲍德温规则为自由基物种与烯烃炔烃的加成提供了指导,研究人员设计并开发了一系列反应模式构建所需的五元和六元环分子.但是,自由基物种,特别是烷基和烯基与芳基之间选择性的邻位原位环化仍然不明确.本文利用苄基丙二酸酯为自由基源,烯烃和炔烃分别为自由基受体,分别获得烷基和烯基自由基中间体,并探究烷基自由基和烯基自由基与芳基之间的选择性环化.利用二茂铁介导的电化学氧化策略,进行了烷基/烯基自由基与芳基的选择性环化实验.结果表明,烷基自由基与芳环发生选择性邻位-(4+2)环化,烯基自由基与芳环发生选择性原位-(3+2)环化.理论研究结果表明,促进烯烃优先邻位加成的主要原因是有利的相互作用能;炔烃优先原位加成区域选择性由形变能量控制.重要的是,该策略被认为是鲍德温自由基环化规则的重要补充.此外,对二茂铁介导的电化学氧化苄基丙二酸酯的C-H键官能团化进行了深入的机理研究.自由基捕获实验证明了苄基丙二酸酯碳自由基的存在.循环伏安测试结果表明,苄基丙二酸酯碳负离子与二茂铁之间存在电子转移.阳极电势实验证明了二茂铁在该自由基反应中的作用;同位素实验揭示了螺环化合物氧的来源.本文合成了一系列四氢萘和螺环衍生物,表现出较好的底物适用范围和官能团耐受性,且该方法避免了化学氧化剂/碱/贵金属的使用、底物的预官能团化以及底物的过氧化.综上,本文为实现自由基的区域选择性环化提供了参考.

摘要：电化学CO_(2)还原是实现人工碳循环的有效途径,近年来受到越来越多的关注.Cu作为唯一一种能深度还原CO_(2)的金属催化剂,存在产物种类多样、选择性低等缺点.电极表面修饰是调控电化学CO_(2)还原的一种有效策略.电化学CO_(2)还原需要经过多步质子耦合电子转移过程,因此调控质子转移对CO_(2)还原路径具有重要影响.电极表面修饰分子/聚合物可以改变催化位点附近质子源(即H_(2)O)含量,也可以直接参与质子转移反应,从而影响质子转移过程和CO_(2)还原产物选择性,然而相关研究却仍然非常有限.质子转移广泛存在于很多生物过程中,受此启发,本文选取了七种结构类似、质子转移能力迥异的嘌呤衍生物对铜电极表面进行修饰,发现CO_(2)还原选择性受表面修饰分子影响显著,其中鸟嘌呤修饰能够显著促进CH_(4)产生.为了探究修饰分子对CO_(2)还原选择性影响的作用机制,在含有鸟嘌呤的有机电解液中进行循环伏安(CV)扫描,发现Ar和CO_(2)气氛下的CV曲线并无差别,推测鸟嘌呤与CO_(2)分子之间无特殊相互作用;进一步在Ar气氛下含水有机体系中进行CV扫描,发现嘌呤类分子的加入能够大幅促进析氢反应,表明嘌呤分子能够促进质子转移.以氢析出电流的提升幅度衡量各嘌呤分子的质子转移能力,发现CO_(2)还原产物选择性与嘌呤分子质子转移能力之间存在高度依赖关系.质子转移能力过强时,容易导致副反应的发生,不利于CO_(2)还原;质子转移能力较为不足时,易发生C-C偶联得到C_(2+)产物(例如乙烯);质子转移能力适中时(即鸟嘌呤修饰),能够在抑制氢析出副反应的同时,显著提升CH_(4)选择性.进一步选取CO_(2)还原性能最佳的空白铜电极(Cu)和鸟嘌呤修饰铜电极(Cu-Gua)进行原位全反射红外光谱表征,结果表明,由于鸟嘌呤对表面位点的占据,Cu-Gua电极上的ν(H_(2)O)和ν(^(*)CO)峰面积均比Cu的小,并且Cu-Gua表面ν(^(*)CO)波数略高于Cu的,表明鸟嘌呤修饰会造成^(*)CO覆盖度降低和吸附强度减弱,更易脱附得到C_(1)产物,如CH_(4).空白Cu表面的δ(H_(2)O)峰随着电势的增加发生蓝移,对应着单体水向冰状水结构的转变,说明表面局部pH随着电势的降低而增大;与之不同,Cu-Gua表面δ(H_(2)O)峰位置轻微蓝移后又红移回到初始波数,同时鸟嘌呤中ν(C=O)振动削弱出现倒峰,对应于鸟嘌呤去质子化而发生结构异变,说明鸟嘌呤能够维持局部较低pH环境,有利于^(*)CO加氢生成CH_(4).综上,功能性生物分子在电催化CO_(2)还原中具有重要应用前景,本文结果能够启发利用其他生物分子进行高效催化界面环境的设计.

摘要：手性结构的圆二色吸收已经被广泛应用于分析化学、工业制药、生物监测等领域.然而天然手性结构与光的相互作用很弱.等离激元光学纳米结构能大幅度增强光-物作用的能力.在制备可见-近红外手性等离激元超吸收结构的过程中,通常存在吸收率与样品制备面积的折中,即可大面积制备结构的圆二色性较小.为提高可大面积制备手性等离激元吸收器的圆二色性,本文设计了蜂窝状排列的椭圆孔洞吸收器,并研究了其吸收、圆二色性和光学g因子.通过合理的设计,数值计算结果显示,在手性光的激发下其圆二色值可达约0.8,对应光学g因子可达约1.7.巨大的圆二色性来源于倾斜椭圆结构对结构对称性的破坏,且倾斜角对圆二色性的影响很大.本结构可利用纳米球光刻法制备,对制备大规模手性等离激元吸收器具有一定的指导意义.

摘要：恶性肿瘤由于其易转移、复发等特点,已经严重危害到人类的生命健康.近年来,研究人员设计了大量纳米药物载体,将抗肿瘤药物安全有效地运载到肿瘤,有效地提高了药效并降低了毒副作用.金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类有序、多孔的晶态材料,具有比表面积大、结构可设计性强、易生物降解等独特优势,已经被广泛应用于气体吸附与分离、催化、药物传递、生物大分子固载以及肿瘤治疗等方面.目前,基于MOFs的生物医用研究主要集中在MOF材料的可控合成,表面修饰,基于MOF独特理化性质发展的多模式成像技术以及肿瘤靶向的药物运载技术等几个方面.主要介绍了基于MOFs构建的生物功能化材料在肿瘤治疗中的应用,并对其在生物医学领域的应用进行了展望.

摘要：热辐射作为一种无处不在的物理现象,对于科学研究和工程应用都具有重要意义.传统上对热辐射的理解主要是基于普朗克定律,它描述了物体通过辐射交换能量的能力.而近年来的研究表明,由于微纳光学材料在尺寸上远小于热辐射峰值波长,它们的热辐射性质往往很大程度上有别于传统黑体辐射理论所描述的宏观物体.更重要的是,微纳光学材料的热辐射性质可以通过改变它们的几何尺寸和微观构型进行定量的优化设计与精确调控.纳米光学材料与辐射制冷效应的结合,给热辐射效应在能源和环境等相关领域的应用提供了极具前景的应用价值.本文首先从热辐射的基本原理和规律出发,介绍纳米结构热辐射增强的发展进程和最新进展,包括二维材料间的近场热辐射机理以及尺寸效应导致的远场热辐射增强;其次,介绍了近年来纳米光学材料在辐射制冷应用中的重大进展,包括可以实现高效日间辐射制冷的各种纳米光学材料设计;最后,进一步介绍了日间辐射制冷的各种实际应用,包括建筑物制冷、冷凝水收集、舒适衣物与太阳能电池降温等.此外,展望了纳米光学材料的辐射制冷技术在推动荒漠生态环境的治理与改造方面的广阔未来.

摘要：重复刻板行为是孤独症谱系障碍(ASD)患者的核心症状之一,反应中断及转移法(RIRD)是一种以行为主义理论为基础的干预方法。国外的实证研究表明,该方法可以有效干预ASD患者的重复刻板行为。本文对反应中断及转移法产生以来(2007—2022年)的实证研究进行系统梳理,从干预对象、实验设计、干预情境、干预目标、干预手段与干预结果等方面进行分析,明晰反应中断及转移法干预ASD患者重复刻板行为的研究进展,为我国今后相关实践与研究的开展提供启示。

摘要：由于产品之间存在相互关联性,一个企业的广告不仅会对本企业产品的市场需求产生促进作用,而且对其它企业产品的市场需求也会产生一定影响,这种影响被称为广告的溢出效应。以往研究发现,强势品牌广告竞争对弱势品牌具有溢出效应,但该研究仅验证了溢出效应存在,并未对其作用机制进行深入挖掘。通过实验方法探讨强势品牌广告竞争对弱势品牌的溢出效应的作用机制及边界条件是当务之急,实验一探讨强势品牌广告竞争对弱势品牌溢出效应的作用机制,主要包括探讨中介变量和调节变量两个方面的问题。中介变量包括消费者对强势品牌的涉入度、感知产品质量、行业市场份额变化三个变量,调节变量包括消费者广告态度、消费者任务导向、产品生命周期、产品同质性四个变量。实验二探讨强势品牌广告竞争对弱势品牌的溢出效应的整体分布规律,包括产品成长期和成熟期两个时期的溢出效应分布规律。研究将揭示强势品牌广告竞争的作用机制和整体分布规律,有利于丰富溢出效应理论和广告效果理论。