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劉奇航及其合作者以最近由中科院物理所領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)的ZnCu3(OH)6BrF為例，采用修正后的單體平均場密度泛函理論方法，對這一體系的本征和摻雜行為進(jìn)行了詳盡的模擬。研究發(fā)現(xiàn)，ZnCu3(OH)6BrF摻雜后，摻入的電子并沒有成為期待的“自由載流子”，而是局域在一個銅原子周圍，引起了局域形變。這種電子與束縛它的晶格畸變的復(fù)合體稱為極化子（如圖一所示）。本征材料的帶隙中形成新的電子態(tài)。因此，電子摻雜后，ZnCu3(OH)6BrF并沒有實現(xiàn)半導(dǎo)體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。相比之下，具有類似CuO4局部環(huán)境的銅氧化物高溫超導(dǎo)體的母體材料Nd2CuO4顯現(xiàn)除了不同的隨摻雜濃度變化的導(dǎo)電性。研究發(fā)現(xiàn)，低摻雜濃度時，銅原子附近形成較為擴(kuò)展的極化子，因此在高摻雜濃度時，這些極化子之間的躍遷可以使系統(tǒng)導(dǎo)電性大大增加，實現(xiàn)半導(dǎo)體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，與實驗觀測很好地吻合。? 該研究圓滿地解釋了最近實驗上觀測到的Kagome晶格的鋅銅羥基鹵化物在摻雜后并不導(dǎo)電的現(xiàn)象，指出要在量子自旋液體實現(xiàn)超導(dǎo)，僅僅找到量子自旋液體體系是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須實現(xiàn)有效摻雜，注入一定濃度的“自由載流子”，為耕耘在該領(lǐng)域的實驗工作者提出了新的挑戰(zhàn)和實驗方向。

（專利號：ZL 201510578249.5） 簡介：本發(fā)明公開了一種Mg2Ni型三元Mg?Ni?Cu可逆儲氫材料及其制備方法，屬于儲氫技術(shù)領(lǐng)域。該儲氫材料成分范圍為：Mg占合金原子百分比為66.7％，Ni+Cu占合金原子百分比為33.3％，Cu在Ni+Cu中的原子百分比為0～12％，原料的純度均不低于99.5％。該儲氫材料制備的關(guān)鍵在于首先制備高化學(xué)穩(wěn)定性的Ni(Cu)固溶體粉末，然后將固溶體粉末和Mg粉按比例混合燒結(jié)得到高純Mg2Ni型三元Mg20Ni10?xCux(0<x≤1.2)可逆儲氫合金。本發(fā)明涉及的材料具有高的儲氫容量(3.5wt％以上)和良好的低溫放氫動力學(xué)等特性，Cu替代貴金屬Ni降低了材料的使用成本。本發(fā)明涉及的制備方法具有工藝溫和、簡單、易控，生產(chǎn)設(shè)備投資少，生產(chǎn)過程無污染，易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的顯著優(yōu)點。

簡介：本發(fā)明公開一種超級電容器用相互連接且卷起的網(wǎng)狀石墨烯材料的制備方法，屬于新型炭材料技術(shù)領(lǐng)域。該方法是以蒽油為碳源，納米碳酸鈣為模板，氫氧化鉀為活化劑，加入N,N?二甲基甲酰胺使三者混合均勻后，置于管式爐中，在氬氣氣氛下加熱，直接制備得到目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明以廉價的碳酸鈣為模板，蒽油為碳源，制備的相互連接且卷起的超級電容器用網(wǎng)狀石墨烯電極材料具有容量高、可用能量密度大等優(yōu)點。該材料用作對稱型超級電容器電極材料，在BMIMPF6離子液體電解液中，0.05A/g電流密度下，其比容為256F/g，可用能量密度高達(dá)143Wh/kg，可以和鋰離子電池的能量密度相媲美。  

本發(fā)明公開了一種用于超級電容器電極材料的納米氧化鎳的制備方法及其制備的納米氧化鎳，首先將NiCl2·6H2O與氯化膽堿基深共熔溶劑混合，得到質(zhì)量濃度為10～30g/L的溶液Ⅰ；加熱至120～150℃，將100～300份的去離子水與1000份溶液Ⅰ混合，反應(yīng)0.5～2h，經(jīng)離心分離得到沉淀物，再經(jīng)洗滌、干燥、煅燒后，得到所述的納米氧化鎳。本制備方法條件溫和、耗時短，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；制備得到的花狀納米NiO的晶粒粒徑小于10nm，粒徑分布均勻且比表面積大，以其作為電極材料制備的超級電容器，具有較高的可逆容量和循環(huán)性能，3000次充放電循環(huán)后比容量仍穩(wěn)定在460F/g附近。

用各種物理手段（電場、磁場、壓力、摻雜等）創(chuàng)造新的物態(tài)或調(diào)控不同量子物態(tài)是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域廣受關(guān)注的研究前沿，并有巨大的應(yīng)用前景。而超短脈沖激光的飛速發(fā)展使得光激發(fā)調(diào)控復(fù)雜量子材料的晶體結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)成為可能。層狀過渡金屬二硫化物MoTe2可以形成幾種不同的晶體結(jié)構(gòu)并具有不同的物理性質(zhì)或拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu)，為調(diào)控或切換不同結(jié)構(gòu)相變提供了可能性。最近量子材料科學(xué)中心王楠林課題組和合作者利用超快泵浦探測和時間分辨的二次諧波探測技術(shù)，研究了MoTe2中兩個半金屬相之間激光誘導(dǎo)的亞皮秒時間尺度的結(jié)構(gòu)相變。 MoTe2是由MoTe6八面體結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的原子層沿c方向堆疊形成的二維材料系統(tǒng)，不同的堆疊方式具有不同晶體對稱性。1T-MoTe2在室溫時是單斜的1T’相，隨著溫度降低在250K時發(fā)生結(jié)構(gòu)相變，轉(zhuǎn)變成正交的T_d相，其中可以存在第二類外爾費(fèi)米子。王楠林課題組通過實驗發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度的近紅外激光脈沖可以在亞皮秒時間尺度內(nèi)將中心反演對稱性破缺的T_d相驅(qū)動到具有中心反演對稱的1T’相。該相變發(fā)生的最明顯的特征是時間分辨的反射率變化中橫向剪切振蕩聲子的消失和二次諧波強(qiáng)度的急劇下降。通過選擇和改變激發(fā)脈沖的脈寬和波長，從實驗上排除了激光加熱效應(yīng)。該項研究首次在超快亞皮秒尺度內(nèi)實現(xiàn)了激光誘導(dǎo)的非加熱效應(yīng)引起的MoTe2晶體中第二類Weyl半金屬相與正常半金屬相的超快結(jié)構(gòu)相變。它為超快激光控制固體的拓?fù)涮匦蚤_辟了新的可能性，使超快激光激發(fā)的拓?fù)溟_關(guān)器件具有潛在的實際應(yīng)用價值。 該工作于2019年5月22日在線發(fā)表于著名學(xué)術(shù)期刊Physical Review X（Phys. Rev. X 9, 021036 (2019)），第一作者為量子材料中心博士生張夢瑤，王楠林教授和其研究組的董濤博士是通訊作者，量子材料科學(xué)中心王健教授研究組為該工作提供了樣品。該項研究得到國家自然科學(xué)基金委員會、國家重點研究開發(fā)項目等項目的支持。

團(tuán)隊基于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料低密度，高強(qiáng)度,材料性能可設(shè)計性強(qiáng)，抗腐蝕性和耐久性能好等特點，已開發(fā)出汽車的引擎蓋、車門、行李箱蓋、翼子板、后視鏡、方向盤、排擋頭、懸架彈簧、電池箱等汽車輕量化零部件，以及軌道車輛地板、內(nèi)壁板、座椅、衛(wèi)生間產(chǎn)品，相應(yīng)成果在科協(xié)年會上得到李源潮、萬鋼等國家領(lǐng)導(dǎo)人肯定，人民日報等媒體進(jìn)行報道。

項目成果/簡介:團(tuán)隊基于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料低密度，高強(qiáng)度,材料性能可設(shè)計性強(qiáng)，抗腐蝕性和耐久性能好等特點，已開發(fā)出汽車的引擎蓋、車門、行李箱蓋、翼子板、后視鏡、方向盤、排擋頭、懸架彈簧、電池箱等汽車輕量化零部件，以及軌道車輛地板、內(nèi)壁板、座椅、衛(wèi)生間產(chǎn)品，相應(yīng)成果在科協(xié)年會上得到李源潮、萬鋼等國家領(lǐng)導(dǎo)人肯定，人民日報等媒體進(jìn)行報道。應(yīng)用范圍:材料的輕量化，就是在保證汽車、軌道交通等零部件的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車、軌道交通的整備質(zhì)量，從而提高汽車、軌道交通的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車、軌道交通的輕量化已經(jīng)成為世界汽車、軌道交通發(fā)展的潮流，本成果具有較廣闊的用途和市場應(yīng)用前景。

本成果發(fā)明的一類芳香雜環(huán)酮或酮醌類化合物作為鋰離子二次電池正極材料，是以具有芳香雜環(huán)酮或酮醌為電化學(xué)氧化還原位點的有機(jī)化合物，包括芳香雜環(huán)酮和芳香雜環(huán)酮醌類衍生物。該類化合物以芳香共軛酮或酮醌骨架上的羰基與鋰離子的反應(yīng)為作用機(jī)制并以羰基為反應(yīng)活性位點，酮羰基、酮醌羰基是都是有機(jī)化合物正極材料中普遍使用的活性官能團(tuán)之一，能夠用于實現(xiàn)較高的比容量、更正的氧化還原電位和更高的放電電位，并作為高比容量、高循環(huán)性能的鋰離子正極材料。 該類

本發(fā)明公開了一種金剛石-立方氮化硼萬能型超硬刀具材料和刀具及其制備方法，其特點是以金剛石和立方氮化硼為原料，經(jīng)預(yù)處理與成型后，將坯件裝配燒結(jié)單元放入高溫高壓裝置中，在壓強(qiáng)為7-25GPa溫度為1000-2700℃，燒結(jié)固溶強(qiáng)化10s～30min，獲得晶粒大小均勻，晶界嚴(yán)密閉合，金剛石與立方氮化硼晶界之間硼、碳、氮原子形成高原子密度、三維網(wǎng)狀、強(qiáng)共價鍵的致密結(jié)構(gòu)金剛石-立方氮化硼萬能型超硬刀具材料；再將萬能型超硬刀具材料加工成等高的圓柱體，兩端拋光平整之后加工成邊長和厚度均為2～3mm的三角柱體，在真空度1x10-3Pa,溫度800℃與鋼質(zhì)合金基底焊接，然后用激光加工成半徑為0.4～0.8mm的刀尖圓弧的超硬合金刀具。