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2025 04.13

广州能源所提出胺法碳捕集溶剂的催化再生新路径

近日，中国科学院广州能源研究所廖玉河研究员联合比利时鲁汶大学和法国道达尔能源公司，报道了一种酸碱协同催化胺法碳捕集溶剂再生的新路径。该研究提出，固体ZrOxHy催化剂可显著提升胺溶液中二氧化碳（CO2）的脱附速率，在固定床反应器中表现出2.5倍的CO2脱附增强效果。相关成果以Proximity-independent acid-base synergy in a solid ZrOxHy catalyst for amine regeneration in post-combustion CO2 capture process为题，发表于《自然-催化》（Nature Catalysis）。胺溶液吸收捕获二氧化碳是成熟的碳捕集技术之一，当前有望广泛应用于燃煤电厂、水泥、钢铁等行业。但是，该技术脱附CO2以再生胺溶剂需要较高温度（120℃），导致溶剂再生过程能耗高（占整个碳捕集过程能耗的60%以上）和溶剂降解，且高温胺溶液腐蚀设备。针对上述问题和基于前期研究基础（ACS Catalysis，2022，12，11485-11493），该工作通过调控溶胶-凝胶合成方法的pH值，获得了富含桥联羟
2025 04.13

科学岛团队在CsPbBr3半导体X射线探测器关键技术方面取得新进展

近日，中国科学院合肥物质院安光所在下一代X射线探测器材料研究领域取得新进展，成功解决了CsPbBr3半导体材料在辐射探测应用中的关键难题，为开发更安全、更精准的安全检查、医学影像等X射线成像装备奠定了技术基础。相关成果相继发表于国际权威期刊Applied Physics Letters和Advanced Functional Materials。研究团队采用液氮制冷技术，成功将CsPbBr3单晶X射线探测器的检测限提升至0.054 nGyairs−1，这意味着该探测器能够捕捉到极其微弱的X射线信号。这一进展得益于液氮低温环境下CsPbBr3单晶中深能级缺陷的冻结，使材料电阻率提升了两个量级，显著降低了探测器的噪声水平。相关研究成果发表于Applied Physics Letters。安光所博士生赵啸为该论文第一作者，王时茂副研究员、孟钢研究员和方晓东研究员为该论文通讯作者。针对CsPbBr3材料易发生离子迁移的难题，研究团队与复旦大学方晓生教授团队合作开发出独特的晶界缺陷钝化技术。通过引入晶界修饰剂，成功将低温热压制备的CsPbBr3多晶材料的离子迁移激活能提高至0.56 eV，使探测
2025 04.13

科学岛团队研发低配位构型单原子锰纳米酶实现近红外成像导向高效肿瘤催化治疗

近日，中国科学院合肥物质院强磁场中心王辉研究员、健康所钱俊超研究员与澳门大学曲松楠教授合作，依托稳态强磁场实验装置（SHMFF）电子顺磁共振测量技术，基于课题组发现的“分子碳化-还原”策略，成功研发了一种新型的低配位构型单原子锰纳米酶，用于近红外成像导向的高效肿瘤催化治疗，相关研究成果已发表于国际期刊Advanced Science。目前，氮配位（M-Nx）的大多数金属单原子通常以稳定的M-N4的结构存在，但其活性位点数量有限且对底物吸附依赖性过强，易导致催化过程中间产物脱离活性位点，从而制约了整体催化效率。通过构建不饱和配位的单原子纳米酶有利于增强对底物的吸附能力，进而增强其催化活性。基于上述情况，研究团队采用“分子碳化-还原”策略，选择合适的配体（EDTA）与中心金属锰原子进行螯合，合成了具有低配位Mn-N2构型的单原子锰掺杂碳点（SA Mn-CDs）。超小尺寸的SA Mn-CDs具有原子分散的锰中心，赋予其良好的水溶性和生物安全性，并能够有效介导类芬顿反应。团队借助电子顺磁共振测量技术，研究证实其高效的类过氧化物酶活性，且在细胞和动物水平上表现出优异的成像能力，实现近红外荧光成像
2025 04.13

50分钟揪出致命病菌！苏州医工所宋一之研究员团队在病原微生物核酸检测领域取得进展

全球每年因细菌感染死亡人数超770万（《柳叶刀》数据），由金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、肺炎链球菌、肺炎克雷伯菌和铜绿假单胞菌感染导致的死亡人数占总死亡人数的一半。其中耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（methicillin-resistantStaphylococcus aureus, MRSA）因高耐药性和致病性成为食品安全与临床诊疗的“幕后黑手”。传统检测需依赖专业设备且耗时长达24小时以上，难以满足食品污染快速筛查与重症感染及时诊断的迫切需求。近日，苏州医工所宋一之研究员团队针对病原菌超低灵敏度快速检测需求成功开发了RPA-Cas12a-LFS检测方法。该方法具有以下特点：1. 免提核酸：创立细菌裂解、核酸扩增（RPA）和CRISPR特异性检测一体化反应体系，省去传统核酸提取步骤，杜绝气溶胶污染风险；2. 裸眼判读：搭载胶体金侧向流层析试纸条（SA-AuNP LFS），检测结果可通过试纸条显色直接判定，无需专业设备；3. 极速高敏：全部反应在37℃进行，可50分钟内检出奶制品、果汁等样品中低至10 CFU/mL的MRSA。灵敏性达到93.75%，特异性达到100%。这一研究成果可应用于乳制
2025 04.13

金属所在锂硫电池用单原子催化剂方面取得新进展

锂硫电池以硫转换反应为核心，具有高能量密度和成本优势，是下一代储能技术极具潜力的候选者之一。然而在实际运行过程中，硫转换反应的动力学通常较为缓慢，限制了电池的实际性能。单原子催化剂，尤其是新兴的高熵单原子催化剂能够有效提升硫转换反应动力学，但其背后的化学机制尚未明晰，常被简单归结为协同或熵增效应。这种模糊的认识极大地阻碍了单原子催化剂的设计与性能优化。中国科学院金属研究所先进炭材料研究部科研人员在前期研发高效锂硫电池催化剂的基础上（Nat. Commun.2017,8,14627;J. Energy Chem.2021,54,452;Energy Storage Mater.2022,51,890;Adv. Funct. Mater.2024,34,2308210.），采用第一性原理计算与实验方法相结合，揭开了这一“黑箱”，在单原子催化剂领域取得新进展。研究发现中心金属原子间的长程相互作用是影响催化性能的关键。基于这一新认知，研究团队实现了对高熵单原子催化剂元素种类和占比的精准定位，有效促进了硫转换反应，显著提升了锂硫电池性能。研究成果近期以“The Role of Long-Rang
2025 04.13

科学岛团队在高各向异性热导率和极端热稳定性SiC@SiO₂陶瓷纤维气凝胶方面取得新进展

近期，中国科学院合肥物质院固体所王振洋和张淑东研究团队通过定向性仿生设计，开发出具有高各向异性热导率和极端热稳定性的SiC@SiO₂陶瓷纤维气凝胶材料。研究成果发表在国际期刊Advanced Science 上。许多天然生物材料具有特定有序微结构并表现出与方向相关的各向异性热管理行为。鉴于此，研究团队受天然生物材料有序结构（如木材导管、蚕茧层状结构）启发，结合静电纺丝与冷冻干燥技术，制备出具有高温热稳定性和优异化学稳定性的SiC纳米纤维，以此作为基元，在其表面构建非晶SiO₂壳层形成声子屏障，实现了纤维层内高度定向、层间有序堆叠的高取向性结构，成功开发出具有高各向异性SiC@SiO₂陶瓷纤维气凝胶。该各向异性气凝胶材料在垂直纤维方向热导率低至0.018 W/m·K，各向异性系数达5.08，显著优于同类材料；其径向弹性变形超60%，轴向比模量5.72 kN·m/kg，并展现卓越力学性能；在-196 ~ 1300℃环境中仍保持结构稳定性。上述研究工作得到了国家重点研发计划、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队项目、国家自然科学基金、安徽省重点研发计划、安徽省自然科学基金等项目支持。论文链
2025 04.12

苏州纳米所团队在基于纳米通道多维调控的高性能柔性水伏离子传感器件方面取得进展

近年来，蒸发诱导的水伏效应（Evaporation-induced hydrovoltaic effect）为可持续能源开发及自供电离子传感开辟了新方向，其核心机制在于水流驱动的离子经过具有交叠双电层的纳米通道发生选择性迁移，进而在通道顶端差异化积累产生与离子浓度相关的电压信号。然而，固-液界面复杂参数对水伏传感器件性能的影响机制尚缺乏系统研究，具体包括通道结构影响的纳米通道流动阻力与离子选择性间的平衡效应问题；固-液界面动态相互作用中，材料导电性差异和电极选择等难以量化的因素，可能抑制或增强水伏性能，相关机制亟待揭示；此外，环境温湿度和风速、溶液特性等多因素耦合对水伏效应的影响缺乏系统性研究模型。因此，深入研究这些核心问题对于推动高性能水伏离子传感的发展和应用具有重要意义。针对上述问题，中国科学院苏州纳米所张珽团队创新地提出多维纳米通道调控策略构建高性能柔性水伏离子传感器件。通过浸涂-碳化工艺调控了纳米通道的尺寸、材料导电性及表面特性（图1），并系统揭示了固-液界面（包括结构、材料电导率、表面性能及环境因素）设计与高性能水伏离子传感器件之间的关联规律，并将其应用于可穿戴汗液电解质监测
2025 04.12

科学岛团队在钌基难溶合金的激光超快限域合成及电催化析氢性能研究方面取得新进展

近期，中国科学院合肥物质院固体所纳米材料与器件技术研究部液相激光加工与制备团队在亚5nm难溶合金RuM(M = Cu、Rh、Pd)的激光超快限域合成及电催化析氢性能研究方面取得新进展，相关研究成果发表在Advanced Science 上。双金属合金纳米颗粒是一类关键的功能性纳米材料，已广泛用作可再生能源和可持续性应用领域的催化剂，例如析氢反应（HER）、析氧反应（OER）、二氧化碳还原，以及环境修复等。目前，以铂（Pt）基纳米材料主导的碱性水电解技术因其适合大规模工业应用而备受青睐。而钌（Ru）基合金纳米颗粒因其与Pt相当的氢吸附自由能、在碱性条件下比Pt更低的水解离能垒、更低的成本（Ru是铂族金属中最廉价的一种）、适中的氢键强度（≈65 kcal mol⁻¹）、耐腐蚀性以及显著增强的HER活性，成为析氢反应催化剂的高性价比替代品。RuCu合金的氢吸附吉布斯自由能值为0.1-0.2，介于RuRh（0.2-0.3）和RuPd（0-0.1）之间。该合金特别值得关注，因为非贵金属Cu的合金化能显著提升HER催化活性，同时降低材料成本，并且在碱性电解质中表现出低毒性和长期稳定性，符合可持续发
2025 03.05

《自然》杂志发表科学岛团队联合国内外团队提出新策略提升电介质储能性能

基于电介质材料的储能电容器具有超快充/放电速率和高可靠性，已成为高功率设备的重要组成部分。近期，中国科学院合肥物质院固体所团队杨兵兵研究员与清华大学林元华教授、南策文院士、松山湖材料实验室马秀良研究员以及澳大利亚卧龙岗大学张树君教授等合作开展了反铁电储能研究，提出极化构型阻挫设计新策略，提升了反铁电体储能性能，相关研究成果发表在《自然》杂志(Nature）上。反铁电材料，因其具有反平行极化构型，在电场作用下能发生反铁电到铁电的相转变，展现出近零的剩余极化值和高极化强度，是电介质储能材料的理想选择。然而，其较低的反铁电-铁电相转变电场以及铁电态的高回滞损耗，一直限制着能量密度和效率的提升。针对这一问题，研究人员在深入分析反铁电材料物理机制的基础上，提出了一种新的极化构型阻挫设计策略。他们通过在反铁电中引入非极性或极性组分，成功调控了反铁电-铁电相变场与回滞损耗。理论研究表明，构建局部阻挫微区导致极化不连续，诱导产生界面净电荷，形成了局部的内建电场。对于非极性微区阻挫的反铁电（A-N）结构，内建电场降低了反铁电区真实电场强度，从而延迟了反铁电-铁电相转变。撤去电场后，无自发极化的非极性区通
2025 03.05

科学岛团队开发叶脉仿生超结构液态金属光热致动器

近期，中国科学院合肥物质院固体所田兴友研究员和张献研究员团队，受植物叶脉和叶肉结构的启发，利用激光刻蚀在液态金属/低膨胀聚酰亚胺（LM@PI）薄膜上加工出超结构，并通过聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装，成功制备了LM@PI/PDMS光热致动器。该策略有效解决了光热致动器在承载性能与响应速度之间难以兼容的问题，相关成果表在材料类TOP期刊Advanced Materials上。基于不对称热膨胀原理的光热致动器，其响应速度、形变程度和承载性能之间存在固有的矛盾。轻薄的光热致动器响应速度足够快，形变量足够大，但是强度小，几乎不能承重。厚重的光热致动器具有不错的承重性能，但是响应速度和形变程度又会大打折扣。为解决这一问题，液态金属光热致动器应运而生。与传统光热材料（如碳材料、贵金属纳米颗粒等）不同，液态金属（LM）微球在赋予聚合物光热特性的同时，并不会显著提高聚合物的强度。尽管液态金属具有诸多优势，但单纯引入LM微球对光热致动器的性能提升仍然有限。植物叶脉作为输送营养、无机盐和水分的微管束，不仅能够支撑叶片，还能控制其形态；而薄叶肉则有效减轻叶片质量并降低弯曲阻力。基于这一自然原理，研究团队设计

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