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2023 03.24

中科院苏州纳米所吴晓东团队许晶晶等在具有超快锂离子传输动力学与宽温性能的高能量密度锂金属电池研究方面取得进展

高能量密度锂金属电池被视为下一代极具前景的储能器件之一，在电动汽车、航天航空等领域有着潜在应用价值。然而，目前商用碳酸酯电解液一般具有高熔点、低温下粘度较大和低温下Li+传输和电荷转移动力学缓慢等缺点，严重限制了锂金属电池在低温下的应用。同时，面对以高镍（LiNixCoyMnzO2 (x≥0.9)）为代表的高能量密度三元层状正极材料，商业电解液中的LiPF6易分解产生氢氟酸并发生界面腐蚀，造成Li+/Ni2+阳离子混排、氧空位缺陷的形成和过渡金属离子溶解等现象。因此开发适用于高镍LiNixCoyMnzO2 (x≥0.9)/Li电池的新型低温电解液十分迫切。　　针对以上问题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所吴晓东团队许晶晶项目研究员指导学生韩然、王志诚从调控锂离子溶剂化结构的角度出发，采用高浓度二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）搭配低粘度高介电常数乙酸乙酯（EA）和成膜添加剂氟代碳酸乙烯酯（FEC），成功制备出了一种可应用于宽温度范围（-60-60 ℃）和高电流密度锂金属电池体系的新型电解液（2.4m-DEF），通过傅里叶红外光谱（FT-IR）和DFT理论模拟计算，验证了电解液中主要
2023 03.24

中科院紫金山天文台等基于嫦娥五号样品研究揭示月球年轻火山活动奥秘

近日，中科院紫金山天文台天体化学团队联合中国科学技术大学、美国佛罗里达大学、中国地质大学（武汉）和中科院南京地质古生物研究所，对我国返回的嫦娥五号月球样品开展了详细的岩相学、矿物学、微量元素地球化学和Fe-Mg-Sr同位素分析，揭示了嫦娥五号样品月幔源区特性和月球年轻火山活动奥秘。研究结果发表在国际天文期刊TheAstrophysical Journal Letters上。月球是人类深空探测的“前哨站”。2020年12月，我国首次地外采样返回任务“嫦娥五号”成功返回了月球正面风暴洋北部的样品1731克。新研究成果随之竞相涌现，其中关于月球在20亿年前仍有火山活动的结论更是刷新了我们此前对于这颗具有高表面积与体积比星球的认知。基于嫦娥五号样品研究其月幔源区性质对于理解月球年轻火山活动的驱动机制至关重要。研究团队对两个玄武岩岩屑样品（编号CE5C0800YJYX038）开展了三维CT扫描，确认岩屑样品是玄武岩岩屑，不是撞击熔体。选取部分样品制成光片，开展详细的岩相学和矿物学原位分析，剩余样品溶解开展主微量元素和Fe-Mg-Sr同位素分析。结果表明，组成两个玄武岩岩屑的辉石、橄榄石和长石等的
2023 03.24

中科院紫金山天文台牵头完成中国南极科学考察太赫兹实验

中国第39次南极科学考察期间，中国科学院紫金山天文台牵头完成了南极内陆太赫兹天文试观测和通信收发等实验。紫金山天文台科考队员已乘坐极地考察船离开南极中山站，返航回国。中国南极昆仑站所在的冰穹A是独一无二的地面太赫兹天文观测优良台址，也是具有重要战略意义的科学考察地。中国第39次南极科学考察队于2022年10月先后随“雪龙2”号和“雪龙”号极地考察船从上海出发赴南极，并在时隔三年后再次派遣内陆队赴昆仑站、泰山站考察。紫金山天文台科研人员参加了此次南极内陆科学考察，携带一套我国自主研发的南极太赫兹探测实验系统，包括太赫兹超导接收机、太赫兹信号源、低温制冷机和小型高精度天线等自主研制的关键核心设备。科研人员分别在昆仑站和泰山站开展了太赫兹天文试观测和通信收发演示实验，首次实现我国自主研制太赫兹探测设备在南极内陆极端环境下的成功运行，并精确测定冰穹A地区0.5THz观测窗口大气透过率，进一步完善了前期太赫兹天文台址测量结果，对未来南极内陆太赫兹天文观测具有指导意义。本次实验还首次实现南极内陆地区公里级0.5THz频段太赫兹信号收发实验，为今后在南极深入开展下一代通信技术研究和实验验证奠定了基础
2023 03.24

中科院紫金山天文台提前两周预警30米级近地小行星飞掠地月系统

2023年2月27日，国际小行星中心（MPC）发布公告，确认中国科学院紫金山天文台（紫台）新发现的近地小行星2023 DU是一颗直径约30米的Apollo型近地小行星，也是我国在2023年发现的第一颗近地小行星，该小行星于北京时间3月5日近距离飞掠地月系统。2023 DU是在2023年2月20日被紫台近地天体望远镜首次观测到的，当时该目标为视亮度20.8等、视运动速度0.535度/天的快速移动小天体，急需更多跟踪观测来精测测定轨道。紫台将数据共享至MPC，发起其他观测设备的后随观测，但并未引起足够重视。2月22日、25日，近地天体望远镜持续对该目标进行跟踪观测，当时该目标已经增亮4倍，视运动速度已达1.471度/天，正在朝着地球方向快速运动。此时该目标才被国际关注并开展了后随观测。紫台也驱动姚安观测站的80厘米望远镜和星明天文台60厘米望远镜对该目标进行跟踪。2月27日，该目标的轨道最终得以确定，预报表明该近地小行星于北京时间3月5日9时45分，在3.3倍地月距离以11.74公里/秒的相对速度飞掠。3月1日，MPC还公布了三颗紫台发现的近地小行星（2023 DM1、2023 DO1、2
2023 03.24

中科院合肥研究院科学岛团队设计出一种检测铅离子的高灵敏度电化学传感器

近期，中科院合肥物质院智能所吴正岩和张嘉团队设计出一种可检测铅离子（Pb2+）的便携式电化学传感器，实现了铅离子的精准和便捷检测。相关研究成果已被电化学分析领域权威期刊Journal of Electroanalytical Chemistry接收发表。　　重金属离子对环境的污染被认为是全世界最严重的环境问题之一。铅离子作为一种高毒性的重金属离子，排放到环境中可造成较严重的污染，被动植物吸收后，通过食物链进入人体，会显著影响人体的健康，因此对铅离子的检测也受到越来越多的关注。然而，传统的检测方法具有样品预处理过程复杂、耗时长和仪器昂贵等缺点，研发特异性高、灵敏便捷、检测步骤简单的铅离子检测方法尤为迫切。　　针对此类问题，课题组开发出基于钴掺杂的普鲁士蓝结合MXene材料的便携式电化学传感器。该传感器可以检测纳摩尔浓度的铅离子，同时也展现出较高的抗干扰能力，良好的稳定性，并在瓶装水、自来水和湖水等真实样品检测中均表现出出色的铅离子检测性能。　　该研究工作得到国家自然科学基金和安徽省科技重大专项的资助与支持。　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jelec
2023 03.24

中科院广州能源研究所在地热储能方面取得新进展

《“十四五”能源领域科技创新规划》和《“十四五”新型储能发展实施方案》提出，通过消纳风光等可再生能源以实现能源系统稳定输出。地热储能具有高能量储存容量和高储能效率的优势，能大规模消纳非稳定可再生能源并有效解决季节性供需不匹配问题，可作为长时储能和系统调峰的首选。地热储能主要分为岩土储能和含水层储能，岩土储能不受水文地质条件限制，含水层储能则存储温度更高、规模更大，均是国内外储能技术研究的热点。然而，现有的岩土储能和含水层储能系统都避免不了热损失或热突破导致的储能效率低的问题，限制了其大规模应用。针对地热岩土储能效率衰减问题，中国科学院广州能源研究所地热能研究室龚宇烈团队依托青岛即墨鼎泰丰中深层地热供暖站，开展了基于消纳太阳能的中深层同轴套管岩土储能技术的研究。针对地热含水层长时储能技术瓶颈，联合中国科学院地质与地球物理研究所庞忠和团队，研发了基于消纳风光等不稳定间歇性能源的中深层地热含水层储/供能系统关键技术，并依托雄安新区容城领秀城地热供暖站进行了现场试验验证。在岩土储能方面，国内外研究结果表明：中深层同轴套管换热系统的传热和流动性能直接影响取热系统的供热效率，随着供暖周期增加存在热
2023 03.18

中科院金属所传统反铁电PbZrO3材料中发现亚铁电相

PbZrO3一直被认为是一类典型的反铁电材料，但由于制备和研究手段的限制，学界长期对其反铁电电偶极子的特性以及相关的铁电-反铁电相变过程缺乏直接认识，尤其对原子尺度的相关特性认识非常不足，严重阻碍了相关新型高性能储能材料的设计和研发。近年来，随着研究尺度的深入和研究手段精密性的提高，人们陆续在PbZrO3基的反铁电材料中发现了多种特殊非公度极化调制结构。此外，2021年的最新理论预测表明，在PbZrO3中可能存在一个比反铁电态更稳定的亚铁电态，且该亚铁电态可能是尚未被人们认知的反铁电和铁电物相的重要中间相，认为该亚铁电相对认识反铁电材料的物理基础极为重要。这些研究表明，PbZrO3中的电偶极子有可能与复杂的局部环境耦合，产生重新排列进而诱导出新的极化调制结构。为了对反铁电材料的基本物理性质有更系统的认识以及优化相关高性能储能材料的研发，有针对性的设计并制备材料，在原子尺度解析PbZrO3的潜在相结构与相变过程成为重要课题。　　近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心材料结构与缺陷研究部博士生姜如建同学在朱银莲研究员、唐云龙研究员等人指导下，在PbZrO3薄膜中成功观测到一种
2023 03.18

中科院苏州医工所白鹏利团队在质谱流式高灵敏单细胞检测研究中获得进展

细胞是生物结构、功能单元及生命活动的基本单位，对其深入研究有助于进一步认识生命规律。临床样本量通常很少，单细胞多指标分析对疾病早期诊断及预后、药物开发等具有十分重要的意义。为了满足对单细胞多参数分析日益增长的需求，Tanner等人提出了质谱流式细胞仪的概念。与传统的荧光流式相比，该仪器基于非光学物理检测原理与金属标签抗体识别细胞，检测通道理论上可达上百种，同时检测通道之间相互无干扰，具有高灵敏度、高稳定性及低变异系数的优点。然而目前最常见的质谱流式金属标签是基于1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸等配位基团的聚合物金属标签(MCP)，每条聚合物链上仅连有20-50个金属原子，相当于每个抗体上连有150-200个金属原子，无法实现低丰度标志物的检测。此外，MCP聚合物标签只能够与稀土金属和铋等的三价离子配位（对应约40个检测通道），超过60%的同位素通道并没有实际使用，大大制约了质谱流式在实际应用中的多指标检测能力。由此可见，提高质谱流式金属标签的灵敏度，实现低丰度细胞标志物的检测及开发新的质谱流式同位素通道，提高质谱流式多指标检测能力是当前质谱流式技术亟需解决的问
2023 03.18

中科院金属所稀土双硅酸盐的低热膨胀系数原子级结构起源研究

连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（SiCf/SiC CMC）是下一代高推重比、大推力航空发动机热结构部件的关键材料。在发动机的严苛燃气服役环境中，必须在SiCf/SiC复合材料构件表面涂覆环境障涂层，来阻止或减缓燃气环境造成的材料腐蚀侵伤。耐高温、强耐蚀、抗热冲击的环境障涂层是先进航空发动机创新发展的核心保障技术之一。稀土硅酸盐环境障涂层是国际公认的新一代环境障涂层优选体系，其与SiCf/SiC基体的热膨胀匹配性和低热应力是决定涂层热循环可靠性的首条条件。中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心陶瓷及复合材料研究部环境障涂层团队与技术支撑部透射技术组合作，将先进的积分差分相位衬度扫描透射电子显微技术（integrated differential phase contrast scanning transmission electron microscopy，iDPC-STEM）应用于稀土双硅酸盐结构的原子级成像，以高温稳定性好、热膨胀匹配优异的γ相双硅酸钬（γ-Ho2Si2O7）为研究对象，获取了其包含氧原子在内的局域结构信息；结合第一性原理分子动力学模拟高温下的原子振动轨迹和键
2023 03.18

中科院合肥研究院科学岛团队发展可视化快速检测多菌灵残留新策略

　近期，中科院合肥研究院固体所能源材料与器件制造研究部蒋长龙研究员团队，在基于光致电子转移的比率荧光传感体系，用于快速可视化定量检测环境和食品中多菌灵残留研究方面取得新进展。相关研究成果发表在国际分析领域TOP期刊Analytical Chemistry上。多菌灵是一种苯并咪唑类农药，具有广谱杀菌特征，在农业生产中应用广泛。但多菌灵在自然界中降解速度较慢，其残留随呼吸、皮肤吸收或误食进入体后，药物毒素会对肾脏造成破坏，甚至导致肾功能受损、精神恍惚等中毒症状，严重危害消费者安全。目前，国内外用于多菌灵残留检测的主要分析方法仍然局限于实验室仪器及免疫分析法等，这些方法通常存在成本高、操作复杂、耗时长等问题。因此，发展快速、低成本、特异性强、灵敏度高的多菌灵检测新方法具有非常重要的意义。　　鉴于此，研究团队基于光致电子转移（PET）机理建立了简单、高效、可靠的比率荧光传感体系，并开发了新型便携式传感平台用于多菌灵的快速可视化定量检测。该传感器由超薄石墨氮化碳纳米片（g-C3N4nanosheet）和罗丹明B（RB）构成，多菌灵通过静电作用与氮化碳纳米片反应，并由光致电子转移引发氮化碳纳米

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