摘要：以著名的LiB_(3)O_(5)为模板,通过增强其结构中B_(2)O_(5)的夹角使双折射更小,在封闭体系中通过高温溶液法获得了两种新的用于制造零级波片的双折射晶体Li_(2)MLaB_(18)O_(30)(M=Rb,Cs).有趣的是,相邻的B_(2)O_(5)接近垂直排列,使得它们表现出比商用石英晶体(Δn~0.0092在可见光区域)小得多的双折射率(分别为0.0032@532 nm和0.0027@532 nm).此外,Li_(2)MLaB_(18)O_(30)(M=Rb,Cs)晶体的紫外截止边均低于200 nm,表明它们可用作深紫外区域的零级波片材料.

摘要：含能分子在军事和民用应用中都发挥着重要作用.传统上,确定含能分子的物理化学参数需要实验工作量且具有风险,而新兴的机器学习方法有望解决这一问题.在这项工作中,我们报道了一种分子描述符增强的图神经网络(MD增强的GNN)模型,该模型可以准确快速地预测含能分子的三个爆轰参数.该模型集成了基于序列的分子描述符和基于结构的图向量,提供了一个不需要自定义描述符的全面框架.因此,我们构建了一个包含18,991个CHNO含能分子的含能分子数据集,并将我们的模型与单一的分子指纹/描述符和GNN方法进行了比较.研究发现,我们提出的MD增强的GNN集成方法通过结合两个不同的互补特征,实现了卓越的精度,R2超过0.93,学习速度提高了20%以上,这突出了我们的模型在重塑含能分子设计格局方面的潜力,并有望在这一关键领域内大幅提高效率和有效性.

摘要：量子点发光二极管(QLED)溶液法制备的特点和喷墨打印高度契合,在印刷显示器领域展现出巨大的应用潜力.制作QLED器件时,下层薄膜的表面能对上层薄膜的铺展起着至关重要的作用,高表面能可以促进不同功能膜层之间的紧密接触并减少漏电流.然而,已报道的交联空穴传输材料(HTM)低的表面能不利于喷墨打印.在此,我们通过分子设计开发了一种可交联HTM及其聚合物,新的聚合物命名为[9-(4-(乙氧基甲基)苯基)-3-(7-(9-(4-(己炔基)乙氧基甲基)苯基)-9H-咔唑-3-基)-9H-芴]-9H-咔唑(PDA-FLCZ),由3,3′-(9,9-二甲基-9H-芴-2,7-二基)双[9-(4-(丙-2-炔-1-氧基)甲基)苯基]-9H-咔唑(DA-FLCZ)聚合得到.这种新型HTM采用原位光热交联和预聚后热交联两种交联策略,都可以在较低的交联温度下形成稳定的网络结构,具有优异的耐溶剂性和较高的表面能.通过优化交联工艺,交联PDA-FLCZ薄膜实现了更高的空穴迁移率和更低的陷阱密度,其对应的旋涂QLED器件的最大外量子效率(EQE)达到17.59%,比基于DA-FLCZ的器件(14.25%)高出23%.此外,基于交联PDA-FLCZ的喷墨打印QLED显示出15.28%的最大EQE,接近其旋涂器件值的90%.

摘要：应用3D打印技术制备准固态微型超级电容器(MSCs)在可编程结构设计和高质量负载电极制造方面具有固有的优势.然而,缺乏高性能的可打印墨水和厚电极内缓慢的离子传输,对其实际电荷存储能力提出了重大挑战.本文成功开发了一种具有优异流变性能的新型NiCo_(2)S_(4)基纳米复合墨水,并结合直墨书写的3D打印技术合理设计了准固态MSCs的三维结构.得益于牢固锚定在还原氧化石墨烯(rGO)表面的NiCo_(2)S_(4)纳米颗粒和有序的三维微孔,锯齿状厚电极提供了丰富的反应位点并增强了离子传输.因此,三层锯齿状MSCs的面电容高达416.7 mF cm^(-2).在1 mA cm^(-2)的电流密度下,单层、双层和三层电极的锯齿状MSCs的面电容与相对应的网格状MSCs相比,分别增加了127.1%、349.8%和585.9%.本工作为高面电容MSCs的材料和电极结构的跨尺度设计提供了新见解,推动了MSCs在柔性便携式电子设备中的集成应用研究.

摘要：铂(Pt)是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)阳极氢氧化反应(HOR)中最先进的电催化剂.然而,Pt催化剂对CO(工业低成本氢燃料中的杂质)极度敏感从而中毒,这会引起器件性能的急剧衰退,导致器件运行成本高.因此,提高Pt催化剂的CO耐受性对PEMFCs的商业化推广至关重要.在此,我们设计合成了一种独特的PtNiW@WO_(x)核壳纳米线来提高Pt基催化剂对CO的耐受能力.机理研究表明,表面无定形的WO_(x)壳层可以作为分子围栏,在动力学上阻碍CO扩散到达Pt位点.在热力学上,Ni和W元素合金化产生的电子效应可以使Pt的d带中心降低,减弱CO在Pt位点上的化学吸附.此外,亲氧W元素可以加速水的解离,提供更多OH活性物种,促进CO的氧化脱附.因此,在1000ppm CO/H_(2)条件下,所设计的PtNiW@WO_(x)核壳纳米线催化剂表现出优异的HOR抗CO中毒性能,在4000 s后仍能保持超过90%的HOR电流密度,超过了原始的PtNi纳米线和目前报道的绝大多数Pt基催化剂.

摘要：局部电荷的强离域和强偶极矩是影响共价有机框架(COFs)基光催化剂催化析氢性能的两个关键因素.然而,基于精确的调控结构模型来系统研究这种构效关系的报告相对较少.本研究提出了一种新的策略,通过合理的设计,制备了三种三芴酮基COFs,通过在分子水平上调控单体的结构和偶极来提高局部电荷离域指数.我们重点研究这三种三芴酮基COF的局部电荷离域与光催化性能之间的构效关系.在不同三芴酮基COF中,1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯基COF(TeTpb-COF)展现出21.6 mmol g^(-1)h^(-1)的最高析氢速率,与2,4,6-三(4-醛基苯基)-1,3,5-三嗪基COF(TeTt-COF,0.2mmol g^(-1)h^(-1))相比,光催化析氢性能提高了108倍.这种性能的增强可归因于其强大的分子内置电场提高了供体-受体嵌段单元中光生电荷的有效分离效率.这项工作证实了调整构建块可以极大增强三芴酮基COFs中的局部偶极矩,从而显著改善光催化析氢性能.构建模块的调控策略为创建高效的新型COF基光催化析氢平台提供了新机会.

摘要：宽透光范围是红外光学材料设计的一个重要因素.中远红外晶体的传统设计主要集中在无氧体系的硫属和磷属化合物.而在卤氧化物中引入重原子,如含孤对电子阳离子Pb^(2+)和卤素阴离子I^(-),可以拓宽红外透过范围.本文通过高温溶液法成功合成了两个含Pb(Ⅱ)的卤氧化物同质多晶,Pb_(14)O_(8)I_(12)(α-POI)和Pb_(7)O_(4)I_(6)(β-POI).有趣的是,它们结晶于同一空间群P1,并含有首次发现的[O_(8)Pb_(14)]簇.值得注意的是,POI展现出宽的透光范围(0.47-16.0μm),这表明卤氧化物是设计红外光学材料的优选体系.第一性原理计算表明它们具有较大的双折射(α-和β-POI在1064 nm处分别为0.139和0.108),这使得POI成为潜在的红外光学材料.

摘要：探索具有深紫外相位匹配能力的新型非线性光学材料是当前研究热点.本文从硼氧阴离子框架出发,发现由π共轭BO_(3)基团组成一维(BO_(2))∞链的电子离域导致了极化特性增强,可实现非线性光学性能的优化.据此,本文预测了以(BO_(2))∞链为阴离子框架的CaBO_(2)F体系.重点研究了三种能量最低的结构CaBO_(2)F-Ⅰ,CaBO_(2)F-Ⅱ和CaBO_(2)F-Ⅲ,设计了热力学上可进行的反应路径.第一原理计算表明,CaBO_(2)F-Ⅰ,CaBO_(2)-F-Ⅱ和CaBO_(2)F-Ⅲ具有较宽的带隙,合适的双折射(0.076–0.108@1064 nm)和较大的倍频系数(2.1–2.7×KDP).其中,计算得到CaBO_(2)F-Ⅰ的最短相位匹配波长在约为195 nm(基于HSE06带隙修正剪刀算符),证明了含有定向电子离域的(BO_(2))∞链是深紫外非线性光学材料的潜在阴离子框架.本文通过将机理研究与验证性的结构预测相结合实现了自上而下设计深紫外非线性光学结构模板,该研究为探索新型非线性光学材料提供了新的策略.

摘要：有机单晶由于其较低的光传输损耗和可调谐的光学特性,在光限制和光波导领域显示出广阔的应用前景.单一的一维或二维(1D或2D)光波导晶体在有机光子学中具有单一功能的局限性.在这项工作中,我们通过精心设计的顺序生长方法制造了一种芯片状的有机异质结构.通过调节各有机组分的浓度,依次进行溶液自组装、刻蚀和外延自组装过程,完成有机微纳结构的定向生长.值得注意的是,所制备的芯片状有机异质结构由1D/2D光波导晶体组成,可实现多方向光子传输和多端定向光信号输出.此外,芯片状异质结构独特的二维光波导特性为构建微/纳米级输出光信号的编码形式提供了机会.

摘要：电催化硝酸根还原制氨是调节全球氮循环和合成氨的一种很有前景的方法.当前实现高效硝酸根还原制氨(NRA)的关键问题是开发具有高活性、选择性和稳定性的催化剂.本文通过把过渡金属(TM:3d=Sc-Zn,4d=Y-Cd,5d=La-Hg)锚定在二维材料Ti_(3)C_(2)O_(2)MXene(Ti_(3)C_(2)O_(2)-TM)上,筛选出新的NRA单原子催化剂.本工作采用密度泛函理论进行理论计算,发现Ti_(3)C_(2)O_(2)上的表面O官能团对TM具有较高的锚定能力,同时材料拥有良好的抗溶解稳定性.此外,锚定的TM与硝酸根之间强的p-d耦合作用使NO_(3)-易于活化.锚定TM在费米能级处有较高的不饱和d轨道,具有良好的稳定性和NO_(3)-活化能力.基于此,本文筛选出10种前线分子轨道在d5附近的Ti_(3)C_(2)O_(2)-TMs(TM=Cr,Mn,Fe,Tc,Ru,W,Re,Os,Ir,Pt),并且最有利的反应路径是持续的脱氧加氢:NO_(3)-→*NO_(3)→*NO_(2)→)*NO→*N→*NH→*NH_(2)→*NH_(3)→NH_(3)(g).本工作认为Ti_(3)C_(2)O_(2)-CrSA、Ti_(3)C_(2)O_(2)-ReSA和Ti_(3)C_(2)O_(2)-OsSA这3种具有低NRA过电位的Ti_(3)C_(2)O_(2)-TM是优异的NRA催化剂.这些发现为设计低能耗、低碳排放的先进氨合成路线提供了新策略.