学术安大 | 安徽大学近期科研成果速览

安徽大学
2023-01-10 17:05 浏览量: 8894

本期目录

一、遇鑫遥课题组成功制备亚稳相铜电催化剂

二、曾玮课题组在柔性离子型压敏传感器及电子皮肤研究方面取得新进展

三、李漫波教授课题组设计合成一种新的催化剂

四、何刚教授课题组开辟了纤维网络晶体管研究新方向

五、先进材料原子工程研究中心在团簇精确自组装领域取得新进展

六、安徽大学入选安徽省首批中华优秀传统文化传承基地

七、学校获首批省哲学社会科学重点实验室

八、学校举办拓扑磁性材料国际研讨会及诺贝尔物理学奖获得者Albert Fert教授特邀报告会

九、安徽大学荣获2022年度中国自动化与人工智能创新团队奖

遇鑫遥课题组成功制备亚稳相铜电催化剂

安徽大学材料科学与工程学院遇鑫遥教授课题组采用简单的等离子体氧化和后续电还原策略成功制备了亚稳相铜电催化剂,有效提升了铜基催化剂的电催化硝酸根还原合成氨性能。相关研究成果以“Metastable Phase Cu with Optimized Local Electronic State for Efficient Electrocatalytic Production of Ammonia from Nitrate”为题发表在国际材料领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》。材料科学与工程学院2022级博士生温卫东和博士后严萍为论文的共同第一作者,遇鑫遥教授和物质科学与信息技术研究院讲师周亦彤博士为论文的共同通讯作者,安徽大学为第一和唯一通讯单位。

遇鑫遥研究团队通过氧气等离子体氧化和后续电还原的方式成功制备了亚稳相铜电催化剂(图1)。由于等离子体的反应特性,氧化后获得的样品呈现有趣的三明治结构(Cu/Cu₂O/CuO)。研究发现,MP-Cu比CP-Cu具有更长的铜-铜键(0.261 nm),得益于优化的电子态密度,MP-Cu相比于CP-Cu展现出更为优异的合成氨性能,选择性、法拉第效率和产率分别高达97.8%、99.8%和0.543 mmol h-1 cm-2。研究团队通过原位傅里叶变换红外光谱和差分电化学质谱推测了合成氨的反应路径,并利用密度泛函理论计算证明亚稳相铜能够有效吸附活性氢原子,降低反应自由能,促进亚硝酸根的氢化反应,进而提升合成氨的选择性和法拉第效率(图2)。此外,研究团队还将亚稳相铜电催化剂应用于锌-硝酸根电池体系,实现了既能发电又能产氨的一石二鸟作用。这项工作为高性能非常规相电催化剂的合理设计和合成提供了一个有吸引力的策略。

图1 亚稳相铜和常规稳定相铜合成示意图及亚稳相铜的表征

图2 原位电化学红外光谱、差分电化学质谱和密度泛函理论计算

曾玮课题组在柔性离子型压敏传感器及电子皮肤研究方面取得新进展

可穿戴电子设备能够采集人体的物理化学信号,在人机交互、智能医疗等领域发挥重要作用,传感电极的微纳材料与结构设计是其中的重要研究内容。离子型压力传感器中的离子能够有效结合传感电极信号与人体的化学环境,是可穿戴电子器件的研究热点之一,其中,有效促进体系中离子-电子的传输是提升传感性能的关键。

针对上述问题,我校集成电路研究院曾玮副教授与合作者提出一种拓扑型微米叶传感电极结构,电极内部的铋烯作为导电框架,中间的BiOCl-Bi₂O₃活性层提供超容性,外部的硼烯不仅提升超容性,而且维持了整体的拓扑形状。基于该传感电极,设计实现了基于蚕丝蛋白水凝胶的电解质,构成了整体的超级电容型柔性压力传感器件。

图1.拓扑型微米叶传感电极在应力下的压离子传输机理

研究表明,在压力传感器工作过程中,电极的微米叶拓扑结构有利于电解质中离子的抽取和迁移,制得的传感器用于柔性电子皮肤时,具有宽检测范围,低检测限和优异的耐久性。器件在50~150 Pa的范围内,灵敏度为1.60 kPa⁻¹,在150 Pa-8.5 kPa范围内,灵敏度为1.01 kPa⁻¹,检测下限达0.59 Pa,最大检测范围~220 kPa,经过10000次循环,相对电容能保持97.92%,应用于人体关节运动、面部表情的监测与识别,为离子型传感器件与装置的设计与实现提供了新思路。

图2.基于拓扑型微米叶传感电极的压力传感器在人体关节及面部表情识别上的应用

相关研究成果以“Piezoionic Transfer Effect in Topological Borophene-Bismuthene Derivative Micro-leaves for Robust Supercapacitive Electronic Skins”为题发表在材料科学重要期刊《Nano Energy》上(DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107970),安徽大学为论文第一单位,集成电路学院2020级硕士研究生周艳红为论文第一作者,我校曾玮副教授,廖同庆教授、合肥师范学院卫宁副教授为论文共同通讯作者,集成电路研究院王思亮副教授,武汉纺织大学熊祎副教授,2020级硕士研究生荣达,集成电路学院本科生王琦、张晓宇,电子信息工程学院本科生何鑫怡,文典学院本科生宁仁杰参与了工作。

李漫波教授课题组设计合成一种新的催化剂

近日,我校物质科学与信息技术研究院李漫波教授课题组设计并合成了一种基于金属纳米团簇的催化剂,实现了温和条件下酮、胺、炔的高效KA²反应。相关研究成果以“Cadmium-Doped and Pincer Ligand-Modified Gold Nanocluster for Catalytic KA² Reaction”为题,发表在Angew. Chem. Int. Ed.上,安徽大学2021级博士研究生范吉强和皖西学院杨颖博士为该论文的共同第一作者,李漫波教授为通讯作者,安徽大学物质科学与信息技术研究院为通讯单位。

该工作将异金属原子(镉)和功能化有机配体(含有碱性氮位点的双齿膦配体)引入金纳米团簇,获得了一类具有两个金属(Cd)位点、两个有机(N)位点的金属纳米团簇催化剂Au₁₇Cd₂(PNP)₂(SR)₁₂(PNP = 2,6-bis(diphenylphosphinomethyl)pyridine, SR = 4-MeOPhS)。该催化剂由一个正二十面体几何构型的Au₁₃核,两个Au₂Cd(SR)₆模块以及两个膦-氮-膦pincer配体组成。相比于常用的一价铜催化剂,该团簇表现出更高的催化效率,其转化数(TON)高达9200。反应结束后,通过向体系中加入团簇不良溶剂(如甲醇、乙腈),团簇很快从体系中沉降出来,通过离心和简单的清洗,催化剂能保持结构和催化活性进行循环利用。通过与结构类似、只有单一金属(或有机)位点的金纳米团簇催化性能的对比,结合原位谱图技术,作者提出了Au₁₃核与Au₂Cd(SR)₆、膦-氮-膦pincer配体协同活化的催化模式。该工作为构筑高效的金属纳米团簇催化剂,以及开发高效的有机串联反应提供了新的策略。

何刚教授课题组开辟了纤维网络晶体管研究新方向

归因于高迁移率、高开关比及超稳等特性,基于金属氧化物半导体构筑的薄膜晶体管作为像素驱动器在有源矩阵液晶显示器和有机发光二极管等高清显示领域实现了大规模商用,有着巨大的经济价值。其中,基于静电纺丝构筑的纳米纤维网络晶体管成为当前信息显示集成器件研究的热点。然而当前纳米纤维网络晶体管的基本架构局限于单层纤维,导致器件性能的提升高度依赖于多元复杂的氧化物材料体系。

针对以上问题,我校材料科学与工程学院何刚教授课题组,利用电纺工艺首次制备出具有异质结型结构的双沟道纳米纤维堆叠网络In₂O₃/ZnO 和ZnO/In₂O₃ 晶体管, 利用异质结的二维电子气(2DEG),实现对器件传输特性的的有效调控,获取了优异的综合器件性能。该项研究提供了通过设计双沟道异质结纤维网络新结构获取多元化性能的实验思路,开辟了纤维网络晶体管研究新方向。

图:静电纺丝制备的堆叠异质结双沟道纤维网络晶体管和低频噪声特性

相关成果以《Electrospun Stacked Dual-Channel Transistors with High Electron Mobility Using a Planar Heterojunction Architecture》为题发表在微电子领域国际知名期刊《Advanced Electronic Materials》上,安徽大学材料科学与工程硕士生何波为第一作者,何刚教授为通讯作者。

同时,何刚教授课题组在氧化物体系薄膜晶体管和逻辑电路构筑方面取得持续进展,近期相关工作分别以“Graphene Quantum Dots Modulated Solution-Derived InGaO Thin-Film Transistors and Stress Stability Exploration”和“Electrical Performance Enhancement and Low Frequency Noise Estimation of In₂O₃-Based Thin Film Transistor Based on Doping Engineering”为题在国际知名期刊《Journal of Materials Science & Technology》和《IEEE Transactions on Electron Devices》上发表。上述工作中,安徽大学材料科学与工程学院博士生许小芬和硕士生吴晓宇分别为论文第一作者,何刚教授为通讯作者,安徽大学均为第一/唯一通讯单位。

先进材料原子工程研究中心在团簇精确自组装领域取得新进展

近日,我校先进材料原子工程研究中心朱满洲/康熙研究团队与湘潭大学裴勇教授展开合作,实现了团簇在超晶格中的多层次三重螺旋自组装。相关研究成果以“Triple-Helical Self-Assembly of Atomically Precise Nanoclusters”为题在化学领域国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上在线发表(DOI:10.1021/jacs.2c11341)。安徽大学化学化工学院2020级博士研究生李浩、湘潭大学化院教师汪璞以及安徽大学化学化工学院2019级硕士研究生朱晨为论文共同第一作者,我院朱满洲教授、康熙教授和湘潭大学裴勇教授为共同通讯作者,安徽大学为第一通讯单位。

“螺旋”是自然界中最普遍的形貌之一,在大到星系运动轨迹、小到生命遗传物质中均广泛发现。尽管螺旋结构广泛存在于自然界中,但是通过化学手段构筑具有精确结构的螺旋阵列仍是一项极具挑战性的工作。原子级别精确的螺旋组装结构可以确切了解结构单元间相互作用以及组装模式,对日后构建更多结构各异、功能迥别的螺旋结构具有指导意义。目前已有相关螺旋组装工作是利用生物分子形成“金属离子-DNA碱基对”,以碱基互补配对方式形成螺旋结构,或是利用柔性长链有机配体形成主客体结构单元构建不连续的螺旋结构。然而,但如果抛开这些复杂配体的话,从头设计合成原子精确的螺旋结构仍难以实现。

图1. Au₆Cu₆(4-MeOBT)₁₂纳米团簇的多层次三重螺旋自组装。

由于金属纳米团簇的结构精确性以及表面环境复杂性,这些超小纳米粒子有望形成具有独特结构与性能的组装体,特别是螺旋结构。在此工作中,研究人员以全硫醇保护的Au₆Cu₆(4-MeOBT)₁₂纳米团簇为例,揭示了该团簇利用自身结构的扭转以及丰富的分子间相互作用在超晶格中形成的多层次三重螺旋自组装结构,并全面阐述了Au₆Cu₆(4-MeOBT)₁₂纳米团簇三螺旋组装体的形成机理以及性质表现。研究发现相对于单体,三螺旋组装体具有宽化并红移的紫外吸收波长、增强的拉曼信号以及更长的激发态寿命,这些结果均表明两者间显著不同的电子结构。这些发现为深入理解原子精确的金属纳米团簇在超分子水平上形成复杂分层结构提供了一些见解,对利用纳米结构单体通过自组装设计和创建精确的螺旋结构具有借鉴意义。

安徽大学入选安徽省首批中华优秀传统文化传承基地

安徽省教育厅近期公布了安徽省首批中华优秀传统文化传承基地名单,安徽大学列入6个基地之一,入选项目为安徽传统民歌传承基地。该项目由文科处指导、艺术学院牵头申报。

多年来,安徽大学一直致力于安徽传统民歌的传承与发展,以研究促教学,以教学促推广,在中华优秀传统文化传承与学校特色教育融合上积极探索,结合高校艺术教育的特点和安徽传统民歌的发展现状,对安徽民歌在学校艺术教育中的传承进行深入研究、积极探索,通过科研、教研、教学、艺术实践、社团活动等多途径、多形式对安徽民歌的艺术思想内涵和传承发展加以补充、拓展、完善和推广,增强其影响力和感召力,取得了丰硕成果。

学校先后在黄山徽州区、当涂县、繁昌县等地建立了“安徽大学民歌教学实践基地”;通过田野采风收集、整理了大量民歌原始资料;获批包括安徽省哲学社科规划重点项目在内的各类民歌教学研究和科研项目近二十项;发表学术论文四十余篇;撰写硕士学位论文9篇,出版著作一部;发行音像制品一张;开展民歌学术讲座活动近二十场;举办非遗民歌演唱会十余场;连续多年开展民歌暑期社会实践活动;全校专业课程和通识课程中涉及民歌内容的课程达三十余门;制作教学视频资料七套;培养了一大批优秀民歌手等。

在今后三年里,基地将扎实推进中华优秀传统文化工作,积极开展安徽传统民歌在校园的传播与普及,对标基地建设原则、任务和要求,紧扣课程建设、社团建设、工作坊建设、科学研究、辐射带动、展示交流等方面建设任务,积极开展系列工作,坚持创造性转化和创新性发展,切实将中华优秀传统文化,全方位融入学校教育全过程。

学校获首批省哲学社会科学重点实验室

日前,省教育厅下达立项通知,我校全域认知与国际传播实验室、古文字智能化与中华文明传承实验室分获由安徽省教育厅、省委宣传部联合共建的安徽省首批哲学社会科学重点实验室。

安徽大学全域认知与国际传播省社科重点实验室基于全域认知时代国际舆论新格局和中国话语新空间,深刻把握认知时代的新特征、新规律,整合多学科优势资源,推动认知科学、人工智能技术与国际传播的交叉融合,以提升中国国际传播能力为根本旨归。实验室主要依托新闻传播学,整合计算机科学与技术、外国语言文学、社会学等学科资源,通过研发新一代实验平台与工具,形成一套基于自然科学和哲学社会科学交叉的理论体系与方法,在多模态认知与寰球民意测量、国际舆情知识图谱与意识形态安全评估、全域话语分析与国家形象塑造、认知情感计算与中华文化传播等四个方向开展前沿研究,探索利用大数据、认知计算等新技术解决国际传播具体问题,为国际传播提供关键技术支撑,并产生具有重要影响力的原创性研究成果,推动国际传播研究范式转型、升维。实验室遵循“理论研究先行—汇集海量数据—吸纳多学科先进技术—搭建数据平台和决策服务产品—循环迭代更新”的总体思路,面向寰球民意测量应用场景、国家意识形态安全评估应用场景、国家形象塑造应用场景以及跨文化传播应用场景,开展理论研究和技术产品研发,使其拥有精准对接国家战略需求、满足人才培养目标、推动跨学科研究的能力。

安徽大学古文字智能化与中华文明传承省社科重点实验室面向国家探索中国特色哲学社会科学发展道路的重大需求,着眼于出成果、出人才、可持续以及建成高水平研究平台的规划目标,以古文字数字化为基础,深入开展古文字与人工智能交叉研究,大力拓展古文字的研究领域,推动中华优秀传统文化创造性转化、创新性发展。共设置古文字数字化、古文字智能分析与处理、“安大简”保护复制与中华文明传承、古文字载体修复四个研究方向,每个方向侧重点有所不同,但又互为联系。实验室将按照“科学规划、学科融合、内外联合、开放共享、转化应用、传承发展”的发展理念,充分发挥学科优势,积极利用校内相关学科以及校外企业的开发和智慧服务能力,持续推进实验室的信息化建设和创新发展,以增强国家软实力,大力传承中华优秀文化为宗旨,以古文字智能化为引领,以建设古文字与人工智能交叉研究平台为纽带,开展高水平古文字智能化与中华文明传承实验室建设。

学校举办拓扑磁性材料国际研讨会及诺贝尔物理学奖获得者Albert Fert教授特邀报告会

12月7日至8日,拓扑磁性材料国际研讨会在磬苑校区材料科学大楼A栋101会议室举办。会议采用线上与线下相结合的方式举行,包括诺贝尔物理学奖获得者 Albert Fert教授在内的多名专家学者参与学术交流。研讨会由安徽大学视频号直播,取得了良好的学术反映和社会影响,研讨会吸引了近8000多名师生通过线上、线下方式共同聆听。

校党委常委、副校长王守国主持开幕式以及报告。开幕式上,校长匡光力致辞。匡光力首先对各位专家学者线上、线下参会表示了热烈的欢迎,并介绍了学校的基本情况以及“双一流”建设所取得的成果。他强调近年来随着学校的“双一流”建设,我校与世界各地的知名高校和研究机构取得广泛的合作,取得了一系列重要的成果,同时也吸引了越来越多的优秀青年学者加入到安徽大学,为学校的发展做出了重要贡献。

诺贝尔物理学奖获得者 Albert Fert教授通过线上方式做了大会报告,他首先介绍了自旋电子学领域的历史发展进程,指出了磁存储器件中存在的问题和解决思路,并对未来基于拓扑磁性材料如斯格明子的自旋存储器件研究提出了新的研究方向。随后,北京航空航天大学教授赵巍胜通过线上方式做了主旨报告,介绍了电流驱动交换偏置效应导致磁矩翻转的最新研究成果以及潜在的应用。

8日的报告精彩纷呈,德国马普微结构物理研究所所长所Sturt Parkin教授和英国牛津大学Thorsten Hesjedal教授做了大会报告。我校材料学院王守国教授、清华大学江万军教授、美国新罕布什尔大学臧佳栋教授做主旨报告;中科院物理所于国强研究员、上海科技大学张石磊研究员、我校物理学院汤进副教授做了邀请报告,共同围绕“拓扑磁性材料”主旨,充分交流研讨领域内近期取得的成就和最新发展趋势、未来面临挑战和相关解决措施。

会议在王守国副校长的主持下取得圆满成功。闭幕式上,他代表安徽大学欢迎世界各地的科学家们来安徽大学实地考察,与我校科研人员继续保持紧密合作,共同促进学校的“双一流”建设。

安徽大学荣获2022年度中国自动化与人工智能创新团队奖

近日,2022年中国自动化学会自动化与人工智能创新团队评选结果已揭晓,由我校人工智能学院牵头申报的“自主无人系统创新团队”荣获中国自动化学会自动化与人工智能创新团队奖。

自主无人系统创新团队服务自动化和人工智能领域国家与区域重大需求,围绕混合增强智能、多智能体协同控制、智能感知与自主决策、优化调度和智能交互等方向,多学科交叉融合、协同攻关,已取得多项惠及经济和社会发展、国防建设和基础研究的重大原创性成果。目前团队成员已超过50人,形成了结构合理、优势互补的交叉创新团队以及合作队伍。

目前,我校已获批立项建设自主无人系统技术教育部工程研究中心以及安徽省无人系统与智能技术工程中心,作为自主无人系统创新团队的主要支持单位,将一如既往的支持团队实现人才聚集和资源整合,以先进的组织管理,良好的运行机制,为团队发展提供强有力的支撑平台。

中国自动化学会是我国最早成立的国家一级学术群众团体之一,是中国科学技术协会的组成部分,是发展我国自动化科技事业的重要社会力量。中国自动化学会自动化与人工智能创新团体奖旨在奖励在自动化与人工智能领域得到公认的优秀研究团队,激励相关领域的创新团队在科学研究、技术发明或社会服务等方面做出突出成就和重要贡献,推动持续创新能力和成果转化能力以及社会进步。

编辑:梁萍

(本文转载自安徽大学 ,如有侵权请电话联系13810995524)

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