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近日，我校機(jī)電工程學(xué)院孫立寧教授、楊湛教授課題組，哈爾濱工業(yè)大學(xué)謝暉教授課題組以及德國馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所的Metin Sitti教授課題組，聯(lián)合研制出能自由穿梭在極端變化環(huán)境中的尺度可調(diào)控磁液滴機(jī)器人SMFR。

環(huán)境污染和能源短缺已成為當(dāng)今世界面臨的最主要危機(jī)，人們不斷探究治理環(huán)境和開發(fā)可再生能源的新方法。于1972年，F(xiàn)ujishima和Honda報(bào)道采用TiO2光電極和鉑電極組成光電化學(xué)體系使水分解為氫氣和氧氣，從而開辟了半導(dǎo)體催化這一新的研究領(lǐng)域。近些年，將有機(jī)污染物降解已經(jīng)成為能源環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。該研究對(duì)于治理水污染，保護(hù)水環(huán)境具有重要的科學(xué)意義。 主要通過化學(xué)方法可控的調(diào)控可見光催化材料納米晶體的尺寸和形貌，合成具有規(guī)則形貌和特定裸露晶面的可見光催化材料（例如納米棒、納米帶、納米片、納米八面體和納米六面體等），并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化能級(jí)能帶結(jié)構(gòu),同時(shí)探究催化劑不同晶面上光生載流子的分離行為、氧化還原能力以及催化活性的選擇性等獨(dú)特性質(zhì)，深入結(jié)合理論模擬計(jì)算，研究不同形貌的催化劑的裸露晶面上光生載流子的行為和表面/界面微觀反應(yīng)機(jī)制。為了深入研究太陽能-化學(xué)能轉(zhuǎn)化過程中的關(guān)鍵科學(xué)問題，構(gòu)筑一種新型的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的MnxV2O5+x（x=1、2或3）基可見光催化材料，在不添加任何貴金屬元素的情況下，Mn3V2O8修飾的V2O5/g-C3N4異質(zhì)結(jié)構(gòu)在可見光照射下表現(xiàn)出明顯的光催化活性，比V2O5/g-C3N4異質(zhì)結(jié)構(gòu)高出近3倍。由于V2O5和g-C3N4之間的Z-方案路徑促進(jìn)了載流子的分離，因此具有優(yōu)異的可見光催化活性。

2-芳基喹啉、1-芳基異喹啉是一系列藥物或生物活性化合物的結(jié)構(gòu)，也是重要的有機(jī)材料骨架，比如2-苯基喹啉與不同的金屬-配體絡(luò)合會(huì)形成不同顏色的發(fā)光材料，因而具有良好的市場發(fā)展前景。但這些化合物的合成比較困難，大多數(shù)采用非常昂貴的2-溴喹啉和1-溴異喹啉與相應(yīng)的芳香鹵化物在昂貴且對(duì)環(huán)境有害的過渡金屬催化下反應(yīng)合成；或者由2-溴喹啉和1-溴異喹啉類化合物與不同的金屬化合物在過渡金屬催化下偶聯(lián)；再或者先把喹啉與異喹啉首先氧化為相應(yīng)的N-氧化物，然后與芳基格氏試劑反應(yīng)，最后再脫掉氧得到2-芳基喹啉、1

激光雷達(dá)等傳感器以及高效率砷化鎵太陽能電池是國務(wù)院國家制造強(qiáng)國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)列出的核心基礎(chǔ)元器件，本項(xiàng)目在國務(wù)院國資委以及國家級(jí)人才計(jì)劃科研項(xiàng)目支持下，聯(lián)合國內(nèi)知名企業(yè)進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研制出基于砷化鎵的超快半導(dǎo)體激光芯片與激光器可適用于激光加工、5G通信、生物醫(yī)療等領(lǐng)域，同時(shí)研制出的高效率砷化鎵薄膜三結(jié)電池曾獲得世界最高效率，相關(guān)產(chǎn)品已處于中試和量產(chǎn)階段，本項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品曾獲得過2018年度上海市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，2020年中國發(fā)明協(xié)會(huì)發(fā)明創(chuàng)新二等獎(jiǎng)，2020年中國光學(xué)學(xué)會(huì)光學(xué)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)。本次將展示本項(xiàng)目研制的相關(guān)砷化鎵基半導(dǎo)體激光器以及高效率柔性輕質(zhì)砷化鎵薄膜三結(jié)太陽能電池。

2-芳基喹啉、1-芳基異喹啉是一系列藥物或生物活性化合物的結(jié)構(gòu)，也是重要的有機(jī)材料骨架，比如 2-苯基喹啉與不同的金屬-配體絡(luò)合會(huì)形成不同顏色的發(fā)光材料，因而具有良好的市場發(fā)展前景。但這些化合物的合成比較困難，大多數(shù)采用非常昂貴的 2-溴喹啉和 1- 溴異喹啉與相應(yīng)的芳香鹵化物在昂貴且對(duì)環(huán)境有害的過渡金屬催化下反應(yīng)合成；或者由 2-溴喹啉和 1-溴異喹啉類化合物與不同的金屬化合物在過渡金屬催化下偶聯(lián)；再或者先把喹啉與異喹啉首先氧化為 相應(yīng)的 N-氧化物，然后與芳基格氏試劑反應(yīng)，最后再脫掉氧得到 2-

高端智能化、高效節(jié)能、低耗能的機(jī)械設(shè)備主要為：履帶式的移動(dòng)破、圓錐破

有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦以其光吸收系數(shù)高、載流子擴(kuò)散距離長、制備方法簡單、帶隙連續(xù)可調(diào)等特性，被廣泛認(rèn)為是發(fā)展下一代光伏器件的理想材料。自2009年以來，僅僅歷經(jīng)10年的發(fā)展時(shí)間，鈣鈦礦太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到25.2%，發(fā)展速度為各類太陽能電池之最。但是，由于鈣鈦礦太陽能電池當(dāng)前面臨的熱穩(wěn)定性、長時(shí)間工作穩(wěn)定性等問題，嚴(yán)重阻礙了其商業(yè)化應(yīng)用發(fā)展。針對(duì)此問題，北京大學(xué)物理學(xué)院趙清教授課題組利用材料工程方法，設(shè)計(jì)提出了富溴鈣鈦礦籽晶誘導(dǎo)生長兩步法，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜中溴離子的高效摻雜，有效提高了鈣鈦礦太陽能電池的長時(shí)間工作穩(wěn)定性。 通過在碘化鉛薄膜中引入微米級(jí)富溴鈣鈦礦籽晶，一方面提供后續(xù)鈣鈦礦生長所需的成核位點(diǎn)、誘導(dǎo)薄膜生長、提高薄膜生長質(zhì)量，另一方面為鈣鈦礦生長提供充足的溴元素，解決兩步法中溴離子難以有效摻雜的問題。通過改變鈣鈦礦籽晶的添加量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦成核、晶粒大小、缺陷態(tài)密度等的精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)最終鈣鈦礦成分與帶隙的精準(zhǔn)控制。測(cè)試表明，利用富溴鈣鈦礦籽晶誘導(dǎo)生長兩步旋涂法制備得到的鈣鈦礦太陽能電池器件，其能量轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到21.5%；更為重要的是，其長時(shí)間工作穩(wěn)定性得到了顯著提高，在AM1.5G太陽光下持續(xù)工作500小時(shí)后，仍然能保持超過80%的初始效率。這一成果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)兩步法僅有的數(shù)小時(shí)穩(wěn)定性。該研究表明，溴元素對(duì)鈣鈦礦材料長時(shí)間工作穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的作用，同時(shí)，提供了一條簡單、高效、穩(wěn)定的基于鈣鈦礦兩步法的溴摻雜方法。此研究將為鈣鈦礦領(lǐng)域內(nèi)鹵素離子的均勻高效摻入、器件長時(shí)間工作穩(wěn)定性的提高等問題提供了新的思路。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于Advanced Energy Materials 9, 1902239 (2019),并被選為當(dāng)期封底圖片。北京大學(xué)博士生李琪為該研究論文的第一作者，趙清教授為通訊作者。以上研究得到了國家自然科學(xué)基金委、北京大學(xué)人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)納光電子前沿科學(xué)中心、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等單位的支持。

（專利號(hào)：ZL 201410258557.5） 簡介：本發(fā)明公開了一種可吸收揮發(fā)性有機(jī)物并高效捕集細(xì)顆粒物的褶式濾筒，屬于空氣過濾領(lǐng)域。該褶式濾筒的過濾介質(zhì)分為兩層，靠近迎風(fēng)面?zhèn)鹊囊粚訛榇中Щ蛑行н^濾介質(zhì)，另一層為高效過濾介質(zhì)，所述靠近迎風(fēng)面?zhèn)鹊囊粚舆^濾介質(zhì)中通過噴灑或浸漬方法浸漬了一定量的以活性氧化鋁為載體的鐵、銀離子顆粒物；褶式濾筒的外徑為160～350mm，濾筒外圓周上褶與褶間的弧長為3.9～4.5mm，褶高為褶數(shù)的18％～25％。

在大面積柔性襯底上直接生長集成高品質(zhì)晶硅納米線溝道是突破高性能柔性電子邏輯、可穿戴傳感和顯示等應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。然而，高品質(zhì)晶體溝道的獲得往往依賴高溫生長過程（>800 ℃）-- 這恰恰是柔性聚合物襯底（熔點(diǎn)<150 ℃）所無法承受的！為此，南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院余林蔚教授、徐駿教授課題組基于自主創(chuàng)新的平面固-液-固（IPSLS）納米線生長模式（近期工作Refs. 1-4），探索了一種全新的“激光-液滴”自聚焦局域加熱生長策略，突破了傳統(tǒng)環(huán)境加熱技術(shù)的限制，利用柔性聚合物襯底（聚酰亞胺，PI）和金屬銦催化劑顆粒對(duì)特定激光（808 nm）輻照的高選擇性吸收差異，實(shí)現(xiàn)僅在液滴/納米線生長界面附近范圍的高效局部加熱，以驅(qū)動(dòng)晶硅納米線在柔性襯底上的超高速度生長：在不需要環(huán)境加熱的室溫“冷”環(huán)境下，其生長速度可以高達(dá)3.5 μm/s，比傳統(tǒng)加熱方式納米線生長速度提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)。值得一提的是，即便在此高速生長過程中，IPSLS納米線的生長路徑依然可以被精確引導(dǎo)定位，并成功展示了豐富的線形調(diào)控能力。此外，由于納米金屬液滴具有極小的熱熔，通過調(diào)控激光照射時(shí)序，可以對(duì)納米線生長動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行前所未有的精確調(diào)控（例如，對(duì)生長液滴實(shí)現(xiàn)瞬間“激活和冷卻”等操作），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超長納米線的精準(zhǔn)形貌/直徑編碼。基于此技術(shù)，成功在柔性PI襯底上生長高品質(zhì)納米線溝道，并制備了納米線場效應(yīng)晶體管（FET）器件，其電流開關(guān)比和亞閾值擺幅分別為>104和386 mV/dec。此“激光-液滴”選擇性加熱生長策略有望推廣應(yīng)用于：在各類大面積、低成本柔性襯底上的“冷”環(huán)境中，直接定位生長和集成高品質(zhì)晶硅納米線陣列，為推動(dòng)各種高性能柔性電子器件的規(guī)模化應(yīng)用提供關(guān)鍵的材料支撐和全新的技術(shù)路線。