资讯汇总49期：【科技周报】科学家研发出水驱动的形状自适应柔软可拉伸电极

资讯汇总 产业研究中心 2023.12.2949期 作者：赵子健 电话：021-38032292 邮箱：zhaozijian@gtjas.com 资格证书编号：S0880520060003 作者：徐淋 电话：021-38677826 邮箱：xulin028941@gtjas.com 资格证书编号：S0880523090005 【科技周报】科学家研发出水驱动的形状自适应柔软可拉伸电极 摘要： 碳材料家族再添两位新成员。同济大学材料科学与工程学院许维团队首次成功合成了分别由10个或14个碳原子组成的环型纯碳分子材料，碳材料家族再添两位新成员。不同于此前C18的聚炔型结构，C10和C14均具有累积烯烃型的结构。这项工作推动了环型碳领域的研究，提出的表面合成策略有望成为一种合成一系列环型碳的普适性方法。同时，合成的环型碳有望发展成为新型半导体材料，并在分子电子器件中有着广阔的应用前景。相关研究成果发表于《Nature》期刊。 往期回顾 【双碳周报】我国碳市场碳配额成交总量继续上涨 2023.12.25 【科技周报】二氧化碳制备糖类衍生物研究获进展 2023.12.22 【双碳周报】国内各试点碳市场周交易总量大幅上涨 2023.12.19 【上海产经观察】经济数据边际改善，国资指数震荡上涨 2023.12.18 【科技周报】深圳先进院等提出原位释氢调控衰老微环境促老龄骨修复的策略 2023.12.14 科学家研发出水驱动的形状自适应柔软可拉伸电极。中国科学院深圳先进技术研究院李光林、刘志远团 队联合新加坡南洋理工大学、南京医科大学，研发出一种能够快速大幅度收缩的柔软薄膜，并探讨了该薄膜在简化和加速植入程序领域的应用。这种超收缩归因于薄膜分子链取向和带微孔的多级结构。同时，该薄膜干燥且柔韧的特性有助于电子集成过程。这种新型水响应材料在塑造下一代生物组织电子界面以及拓宽形状自适应材料的生物医学应用方面具有重要作用。相关研究成果发表于《Nature》期刊。 阳光驱动的新型个人体温调节衣物系统问世。南开大学陈永胜、刘永胜、马儒军科研团队设计并制备了一种柔性且可持续的个人体温调节衣物系统。该系统能够根据各种极端复杂的环境温度变化快速响应，通过柔性太阳能器件，将太阳光的能量用于驱动高效的电卡热管理器件，使人体热舒适区从22摄氏度 ~28摄氏度，扩展到12.5摄氏度~37.6摄氏度，同时降低能耗、提高效率。太阳光能量输入12小时， 便可实现24小时可控以及双模式体温调节。相关研究成果发表于《Science》期刊。 我国科学家织就“北极熊毛衣”。浙江大学柏浩、高微微通过模仿北极熊毛的“核—壳”结构，制备出一种封装了气凝胶的超保暖人造纤维。其中心是高分子气凝胶，内部分布着直径大约10到30微米的纤长小孔，它们朝同一个方向排列，像一间间存储空气的“仓库”。同时，一层TPU（热塑性聚氨酯弹性体）外壳将内部的气凝胶包裹起来。经测试，从实验室连续宏量制备出来的仿生纤维，可以直接在商用纺织机上编织成面料。相关研究成果发表于《Science》期刊。 化学所锂电池硅基负极研究取得进展。中国科学院化学研究所郭玉国课题组提出了选择性溶解策略，通过控制电解液中的溶剂供体数（DN），实现了对SEI中的低分子量的聚合物和有机锂盐组分的选择性溶解，保留了有较高弹性形变能的氟化锂和聚碳酸酯组分，构筑了具有良好弹性性能的高韧性的SEI。电化学测试结果表明，这一策略有效提升了纯微米硅负极的循环稳定性。上述成果为未来适用于高容量和大体积变化电极材料的电解液开发提供了重要指导。相关成果发表于《NatureCommunications》期刊。 风险提示：前沿科技发展进程在规制边界、演进路径、商业落地、外部环境等方面不及预期。 导读： 新闻汇总 本报告汇编了2023年12月17日到2023年12月23日期间前瞻产业的重要动态，主要涉及未来信息、未来生物、新一代制造、新能源与环保领域中的前沿赛道。 1.未来信息领域 1.1.技术资讯 量子计算首次使用单分子作为量子位 近日，两个独立的研究团队在将用一种名为光镊的激光设备用于分子而非原子方面取得了早期进展。两项研究都使用了光镊阵列，且每个镊子单元都捕获了一个分子。通过激光技术，他们将分子冷却到几十微开尔文的温度，仅比绝对零度高百万分之一度。在这种状态下，分子几乎是完全静止的。它们的自转可以停止，或者可以让它们只以一个量子的角动量旋转，这是它们可能拥有的最小旋转频率。两个团队都使用不旋转的分子表示量子位的“0”状态，用旋转分子表示量子位的“1”状态。通过这种方式，研究小组能够证明分子发生了相互纠缠，这意味着它们形成了一个集体量子系统。这是量子计算机运行算法所必需的。研究人员表示，在大多数应用中，分子量子计算机将比使用其他类型量子位的计算机慢。但分子可能是一种自然环境，可以在其中使用“量子力学”操纵量子信息。量子力学有3种可能的状态：-1、0和+1，可以提供一种对复杂材料或物理基本力进行量子模拟的方法。这些进展还有助于利用捕获的分子进行高精度测量，从而揭示新的基本粒子的存在。相关研究成果发表于《Science》期刊。（中国科学报，12/18） 韩国研究人员合成出可用于先进电子设备的有机半导体分子 近日，韩国蔚山科学技术院的研究人员合成出可用于先进电子设备的有机半导体分子“BOBN蒽”（BOBNanthracene）和“BNBN蒽”（BNBNanthracene）。有机半导体在改善以碳为中心的有机电子器件性能方面发挥着至关重要的作用，而利用等电子体硼—氮键（B-N）取代碳—碳（C-C）键可以精确调节半导体的电子特性，且不引起明显的结构变化，增加了有机半导体的化学多样性。研究人员在蒽骨架的锯齿形边缘引入多个主族杂原子，合成了BOBN蒽和BNBN蒽衍生物，BNBN蒽衍生物含有由锯齿状边缘的BOBN单元转换而成的连续BNBN单元。与仅由碳组成的传统蒽衍生物相比，BNBN蒽在C-C键长度上表现出明显的变化，并且具有更大的分子轨道能隙，在有机半导体领域中具有巨大的应用潜力。相关研究成果发表于 《AngewandteChemieInternationalEdition》期刊。（全球技术地图，12/19） 最具希望高温超导二极管或出现 近日，美国哈佛大学研究团队展示了一种新策略，可制造和操纵铜酸盐高温超导体。研究人员使用超纯氩气中的无空气低温晶体操纵方法，在铜酸盐的两层极薄的铋锶钙铜氧化物（BSCCO）之间设计了一个干净的界面。BSCCO被认为是一种“高温”超导体，因为它在大约零下177℃的温度下开始产生超导现象，这一温度在超导体中高得惊人。研究人员将BSCCO分成两层，每一层的宽度都是人类头发丝宽度的千分之一。在零下90℃的温度下，将两个层以45度扭转的方式堆叠在一起，这就保持了脆弱界面的超导性。团队发现，根据电流方向的不同，可无电阻通过界面的最大超电流是不同的。该团队还通过反转这种极性，展示了对界面量子态的电子控制。正是这种控制使他们能够制造出可切换的高温超导二极管。相关研究成果发表于 《Science》（科技日报，12/20） 化学所在无铅钙钛矿的光致非易失性存储晶体管研究中取得进展 近日，中国科学院化学研究所刘云圻院士、郭云龙团队通过掺入π共轭芘氧乙基铵（POE）配体合成了二维钙钛矿(POE)2SnI4，并进行了系统研究以获得增强的性能和可靠的PeFETs。优化后的钙钛矿晶体管显示出超过0.3cm2V-1s-1的空穴迁移率、高重复性和工作稳定性。同时，光存储器件表现出优异的光响应特性，开关比高于105，高的可见光响应度（>4×104A/W），稳定的存储擦除循环以及具有竞争力的存储保持性能（104s）。光诱导存储行为得益于二维钙钛矿“量子阱”在黑暗下的绝缘性质及其优异的光敏感特性，在N2气中40天后器件仍保持优异的光信息存储行为。通过对入射光脉冲强度与时间的控制，该团队首次实现了二维钙钛矿薄膜晶体管对极弱光信号的多级光存储行为。该研究不仅拓宽了二维钙钛矿在光电应用领域的研究范围，也进一步推动了多功能集成器件的实验研究与未来应用。相关研究成果发表于《AdvancedMaterials》期刊。（中国科学院化学研究所，12/20） 碳材料家族再添两位新成员 近日，同济大学材料科学与工程学院许维团队首次成功合成了分别由10个或14个碳原子组成的环型纯碳分子材料，碳材料家族再添两位新成员。团队采用了不同于C18的将环状碳氧化合物作为前驱体的合成路线，创新性地设计了全卤化萘（C10Cl8）和蒽（C14Cl10）两种前驱体分子。团队将这两种分子放在“手术台”氯化钠薄膜上并将其“麻醉”—用液氦冻住。之后利用STM针尖作为“手术刀”对其进行“手术”（原子操纵），进而诱导两种分子完全脱卤并伴随发生反伯格曼开环反应，最终成功地在氯化钠薄膜表面上合成了两种芳香性环型碳C10和C14。研究发现，不同于此前C18的聚炔型结构，C10和C14均具有累积烯烃型的结构。团队进一步通过理论计算发现，这两位碳材料家族的新成员并非拥有完全一致的特性。C10完全没有键长交替，而C14作为从累积烯烃型C10到聚炔型C18的过渡态，存在一个非常小的键长交替，但在实验上无法分辨出来。这项工作推动了环型碳领域的研究，提出的表面合成策略有望成为一种合成一系列环型碳的普适性方法。同时，合成的环型碳有望发展成为新型半导体材料，并在分子电子器件中有着广阔的应用前景。相关研究成果发表于《Nature》期刊。（科技日报，12/20） 新型类脑晶体管模仿人类智能 近日，美国西北大学、波士顿学院和麻省理工学院研究人员从人脑中汲取灵感，开发出一种能够进行更高层次思维的新型