Recientemente, de la Universidad de illinois, la Universidad de michigan,Universidad Estatal de PensilvaniaKristen A. fichtorn, Sharon c. glotzer, Qian chen, como coautor, publicó un artículo en la revista Nature titulado 'patchy nanoarts by Atomic stenciling'.

Los investigadores han propuesto un innovador método de plantilla atómica para la preparación de nanopartículas con manchas de polímero en la superficie.NPs). La tecnología tradicional de plantilla se basa principalmente en métodos de micromabricación ascendentes y descendentes, como la tecnología de litografía, que se realiza mediante el patrón en la máscara. Sin embargo, estos métodos están limitados para reducir aún más el tamaño de las características y aplicarlas a superficies tridimensionales complejas. Por el contrario, la Ley de plantillas atómicas desarrollada por los investigadores utiliza un proceso de Autoensamblaje ascendente para lograr un patrón preciso a nivel nanométrico a través de reacciones químicas o interacciones físicas.

En este estudio, los investigadores utilizaron subcapas de yoduro adsorbidas en la superficie como máscaras y aplicaron polímeros a áreas sin enmascarar mediante la mediación de ligandos, logrando así la preparación de hasta 20 nanopartículas de diferentes tipos con manchas de polímero altamente homogéneas en la superficie. A través de la teoría del zoom de polímeros y la simulación de dinámica molecular, el equipo de Investigación encontró que las partículas manchadas generadas por este método tienen una morfología única sin precedentes. Estas nanopartículas con manchas de polímero son capaces de autoensamblarse en diferentes supercelosías de acumulación no estrecha debido a sus manchas altamente Uniformes.

Este estudio no solo ha logrado avances importantes en el patrón a escala nanométrica, sino que también ha abierto nuevas vías para el control químico, reactivo e interactivo preciso de otros sustratos. Se espera que esta tecnología sea ampliamente utilizada en la entrega precisa de medicamentos, catálisis, microelectrónica, metamateriales integrados e ingeniería de tejidos.

Figura: octogonal envuelto en Yoduro

Recientemente, se publicaron en la revista Nature los resultados de un estudio sobre superredes no van der waales titulado "no van der waales superlatives of carbides and carbonitides". Yang shubin, de la escuela de Ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de beijing, es el autor de la comunicación.

Tradicionalmente, las supercelosías artificiales se construyen a partir de capas atómicas que crecen a través de apilamiento capa por capa o Epitaxia secuencial, como las supercelosías de grafeno. Esta supercelosía de Van der Wales limita la mejora de sus propiedades debido al débil acoplamiento de interfaz. Este equipo de investigación propuso un método de síntesis eficiente para fabricar con éxito una serie de supercelosías no van der wahls de carburo y nitruro de carbono. Estas supercelosías se logran a través de la Unión de enlaces de hidrógeno entre capas a través de una estrategia de Curling mediada por rigidez.

El paso clave del estudio es personalizar la rigidez de flexión de la capa atómica derivada de la fase Max creando espacios metálicos vacíos en la capa mx, desencadenando así un rizamiento ordenado bajo una rápida deformación de flexión. A diferencia de las supercelosías de Van der wars, estas supercelosías no vdw tienen una unión de enlace de hidrógeno que proporciona un fuerte acoplamiento electrónico entre capas, portadores de carga altamente concentrados (10)²²cm^{- 3}). Así, estas supercelosías muestran alrededor de 30.000 metros S CM^{- 1}La conductividad eléctrica significativa es aproximadamente 22 veces mayor que su homólogo.

En aplicaciones de blindaje de interferencia electromagnética, la película superlattice óptima no vdw muestra un excelente efecto de blindaje de 124 db, superando a cualquier material sintético conocido con espesor similar. Se espera que las supercelosías no vdw amplíen significativamente la Plataforma de materiales, proporcionen una variedad de composiciones y estructuras cristalinas y ofrezcan la posibilidad de nuevos desarrollos en sistemas de apilamiento artificial.

Figura: caracterización tem de la superred

Instituto Politécnico Rensselaer,Universidad Estatal de FloridaYunFeng shi, hanwei Gao y Jian Shi publicaron los resultados de la investigación "long - distance Remote epitaxy" como autores de correspondencia. El estudio revela nuevos avances en la tecnología de Epitaxia remota y brinda nuevas oportunidades para el desarrollo de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos.

La Epitaxia remota es una tecnología que establece una relación de Epitaxia entre una película delgada y un sustrato a través de la interacción remota, lo que permite el crecimiento de capas de Epitaxia monocristalina de alta calidad y su transferencia a otros sustratos importantes. En el punto de vista tradicional, la distancia de Acción de la Epitaxia remota se considera generalmente inferior a 1 nanómetro, ya que el potencial disminuye rápidamente después de varias distancias atómicas. Sin embargo, el estudio del equipo del Profesor Jian Shi muestra que la distancia de Acción de la extensión remota puede alcanzar entre 2 y 7 nanómetros.

En el experimento, los investigadores lograron la Epitaxia remota de películas cspbbr3 sobre una base de nacl, la Epitaxia remota de películas kcl sobre una base de kcl y la Epitaxia remota de microvarillas de ZNo sobre gan. El estudio encontró que hay una dislocación debajo de cada Microarray de ZNo de Epitaxia remota bajo una base gan, lo que demuestra que la Epitaxia remota se puede diseñar e ingeniería controlando defectos.

La Epitaxia remota es una tecnología emergente de crecimiento de epitaxia, que se espera que traiga abundantes oportunidades para el diseño de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos avanzados y se libere de las limitaciones del concepto de emparejamiento de celosías. En la Epitaxia remota, los materiales bidimensionales típicos de una sola capa actúan como una capa tampón electroestática y translúcida, y el potencial del sustrato se debilita, pero sigue siendo lo suficientemente fuerte como para guiar la formación y el crecimiento de átomos. La débil interacción entre la película y el sustrato permite que los componentes de la película se transfieran a otros sustratos químicos o estructuralmente completamente diferentes en los pasos posteriores.

El equipo de investigación mostró la aplicación de la tecnología de Epitaxia remota en diferentes materiales, incluyendo gaas, inp, gap, vo¿ 2, SrTiO₃El batio₃La cafetería ₂O₄y₃Fe₅El O₁₂El Pb (Mg)_{1 / 3}Nb_{2 / 3}(O)₃- - pbtio₃El CsPbBr₃、 Gan, ZNo y aln, y aplican películas de Epitaxia remota a varios diseños e implementaciones de dispositivos, incluidos diodos reconfigurables, dispositivos magnetoeléctricos, diodos emisores de luz, fotodetectores y pieles electrónicas.

Las aplicaciones potenciales de esta tecnología no se limitan al crecimiento de películas monocristalinas de alta calidad, sino que también pueden mejorar el rendimiento y la libertad de diseño de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos. Este avance en la extensión remota proporciona una nueva perspectiva para futuras aplicaciones de Ciencia e ingeniería de materiales.

Figura. Crecimiento de no extendido en A - C / Gan

Zhou peng, de la Universidad de fudan, y Liu chunsen publicaron los resultados de la investigación "a full - featured 2d flash chip enabled by System integration" como autores de correspondencia.

La tesis presenta un chip flash nor totalmente funcional con materiales 2d como núcleo, que realiza la integración del sistema a través de equipos atómicos a tecnología de chips (atom2chip). Esta tecnología combina dispositivos electrónicos 2d superiores como núcleo de almacenamiento y está equipada con una potente plataforma CMOS para soportar un complejo control de instrucciones. El plan de tecnología atom2chip incluye un proceso de chip de pila completa y un diseño de sistema multiplataforma, proporcionando un marco completo para la transición del concepto de dispositivo emergente al chip aplicable.

Este proceso de chip de pila completa está especialmente diseñado para incluir integración plana, arquitectura tridimensional y encapsulamiento de chips, lo que garantiza una alta tasa de rendimiento del 94,34%. El diseño del sistema multiplataforma procesa el diseño del circuito 2D y el diseño de verificación de compatibilidad del módulo 2d - cmos, y finalmente realiza un chip totalmente funcional impulsado por instrucciones de alta complejidad con órdenes de 8 bits y 32 bits paralelos.

La tesis muestra que los materiales 2d muestran excelentes propiedades electrónicas incluso a un espesor de una sola capa, y la heteroestructura de Van der Waal permite una regulación fina de la banda de energía electrónica. Estas características permiten a los dispositivos electrónicos 2d continuar la capacidad de escala de la tecnología de silicio y crear mecanismos de dispositivo fundamentales. Como circuito integradoEquipos semiconductoresEn una exhibición, la memoria flash 2d muestra una velocidad de programación de túneles Fowler - Nordheim más rápida y una mejor ventaja de escala de longitud de canal que la memoria flash de silicio (tecnología de almacenamiento no volátil convencional).

En los últimos años, tanto en la industria como en los círculos académicos, la investigación de semiconductores 2d integrados ha atraído cada vez más atención. Dispositivos electrónicos 2D y silicio maduroCircuitos lógicos CMOSLa combinación será la forma ideal de mostrar las ventajas de los dispositivos electrónicos 2D a nivel de sistema y acelerar la transición de los equipos emergentes de laboratorio a fábrica. La investigación en esta tesis propone una estrategia efectiva de integración de sistemas, que muestra la superioridad de los sistemas electrónicos 2d.

Imagen: imagen stem del chip flash 2d

Recientemente, Zhao yixin, Chen yuetian, Miao Yanfeng y Guo Yongsheng de la Universidad Jiaotong de shanghai, como coautores de correspondencia, publicaron un artículo de investigación titulado "a Matrix - define Molecular Layer for perovskite Photovoltaic models" en nature.

Los materiales de Perovskita se han convertido en puntos calientes de investigación en el campo fotovoltaico en los últimos años debido a sus excelentes propiedades fotoeléctricas. Eficiencia de conversión de energía de las células solares de perovskita..PCE) acercarse gradualmente a las baterías comerciales de silicio ha allanado el camino para su aplicación industrial. Sin embargo, la mayoría de las células solares de Perovskita invertidas eficientes todavía enfrentan muchos desafíos debido a la aglomeración y hidrofobicidad de moléculas autoensambladas (sams).

Para resolver este problema, el equipo de investigación propuso una estrategia de "matriz molecular autoensamblada" (sam - in - matrix) para romper el problema de aglomeración causado por la acumulación Molecular original distribuyendo parte de las moléculas autoensambladas en una matriz estable de Boron de tres (pentafluorobenceno). Las simulaciones de Montecarlo de celosía bidimensional y los resultados experimentales muestran que esta estrategia puede formar un canal de transmisión de carga eficiente. Los dispositivos basados en esta capa de transporte de agujeros Sam - in - Matrix (htl) muestran una mayor eficiencia general en una variedad de moléculas autoensambladas, con una estrecha cobertura superficial, buena conductividad eléctrica y nanohuecos enterrados muy reducidos. Además, la estrategia muestra un potencial de aplicación significativo en la producción a gran escala.

El uso de Sam - in - Matrix htl en el sustrato FTO / niox ayuda a formar películas de gran área de mineral de calcio y titanio con buena calidad cristalina y mayor conductividad eléctrica. Finalmente, el equipo de investigación preparó con éxito un módulo solar de Perovskita a gran escala con una superficie de 1 m × 2 m, y estableció un nuevo récord con una eficiencia de certificación del 20,05%.

Foto: Perovskita en niox Me4PA@BCF Hrtem del sustrato

Recientemente, Yu yi, de la Universidad de Ciencia y tecnología de shanghai, Timothy pennycook, de la Universidad de amberes, bélgica, y Dou letian, de la Universidad de purdue, Estados unidos, publicaron un trabajo de investigación titulado "atomatic resolved edges and Defenses in Lead HALDE perovskites" en nature. Su investigación reveló la estructura atómica detallada y sus propiedades dinámicas de los bordes y defectos de los materiales de Perovskita haluros de plomo.

El Haluro de plomo Perovskita es un material Semiconductor orgánico - inorgánico, que tiene una rentabilidad superior y propiedades fotoeléctricas interesantes, y ha atraído mucha atención. Sin embargo, debido a su extrema sensibilidad, hasta ahora ha sido difícil obtener imágenes claras de sus bordes. El equipo de investigación utilizó técnicas avanzadas de microscopía electrónica de transmisión de barrido de cuatro dimensiones para imágenes superpuestas a dosis extremadamente bajas, revelando por primera vez la estructura de defectos en el borde e Interior de la Perovskita en resolución Atómica. El estudio encontró que en el yoduro de plomo de metilamonio (mapbi3), la terminación marginal del metilamonio y el yodo es la mayoría, y la tasa de daño de los defectos marginales e internos está relacionada con la concentración y el tipo de vacantes existentes, especialmente la presencia de vacantes de yodo está relacionada con una mayor tasa de daño.

Los materiales de Perovskita han atraído mucha atención en las aplicaciones solares debido a su alta eficiencia, fácil fabricación, propiedades ajustables y usos múltiples. Sin embargo, abordar los problemas de borde, defectos y estabilidad es fundamental para lograr su potencial. La forma estructural del material de Perovskita es abx3, de los cuales a representa un catión monovalente, B es un catión metálico y X es un anión halógeno. Cada elemento tiene un papel diferente pero clave en la estabilidad de la perovskita. Los cálculos y estudios experimentales han demostrado que la baja coordinación de la posición B puede ser la más inestable, y su pasivación a través de diversas moléculas de base de Luis puede mejorar significativamente la estabilidad y la eficiencia fotovoltaica. Sin embargo, debido al desafío de la imagen de resolución atómica de estos materiales altamente sensibles, la visión a nivel atómico sigue siendo limitada.

El estudio no solo proporciona información importante a nivel atómico para comprender los bordes y defectos del Haluro de plomo perovskita, sino que también proporciona nuevas ideas y métodos para mejorar la eficiencia y estabilidad de las células solares de Perovskita en el futuro.

Figura: mapbi₃Imágenes resueltas atómicas

Recientemente, Kang feiyu, he yanbing, Lu Wei y Hou tingzheng de la Escuela Internacional de posgrado de Shenzhen de la Universidad de tsinghua, junto con Yang quanhong de la Universidad de tianjin, publicaron un trabajo de investigación titulado "a productile Solid electoral Interphase for Solid - State batteries" como autores de correspondencia en nature. Este estudio propone soluciones innovadoras a los enormes desafíos que enfrentan las baterías metálicas de litio de estado sólido (slmbs) en condiciones de trabajo reales.

Las baterías metálicas de litio de estado sólido se consideran uno de los candidatos más prometedores para vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía a gran escala. Sin embargo, en condiciones reales de alta capacidad de área y alta densidad de corriente, el crecimiento incontrolado de dendritas de litio obstaculiza seriamente su aplicación comercial. Aunque los electrolitos poliméricos de estado sólido existentes (spes) son mejores que los electrolitos inorgánicos de estado sólido en términos de afinidad de interfaz, su conductividad iónica y estabilidad no son suficientes para lograr un transporte uniforme y rápido de iones de litio. Incluso si la conductividad iónica se mejora significativamente mediante el diseño de microestructura o la fabricación mixta de Spes compuestos (cspes) con cerámica, la batería todavía tiene dificultades para lograr el objetivo de una densidad de corriente superior a 5 MA / CM 2 y una capacidad de área de 5 Mah / CM 2 bajo los requisitos de carga rápida de slmbs reales.

El equipo de Investigación encontró que la interfaz electrolítica sólida (sei), que tradicionalmente es rica en fluoruro de litio (lif), aunque puede inhibir la penetración del litio, su fragilidad inherente y las barreras de difusión de iones de litio dificultan mantener la integridad de la interfaz a altas densidades de corriente y altas capacidades de área, lo que conduce a un crecimiento Dendrita grave del litio, reacciones secundarias y grietas de la interfaz. Para ello, el equipo de investigación desarrolló un sei resiliente rico en sulfuros de plata (ag s) y componentes de fluoruro de plata (agf). Este sei tiene una estructura inorgánica rica simétrica en el lado del electrolito, mientras que en el lado del metal de litio es una estructura litofílica de plata / litio, lo que garantiza una alta estabilidad estructural y un transporte rápido de iones a alta densidad de corriente y alta capacidad de área.

Los resultados experimentales muestran que la batería de litio simétrica con este sei todavía tiene una vida útil de ciclo largo de más de 4.500 horas, incluso con una alta densidad de corriente de 15 MA / CM 2 y una capacidad de área de 15 Mah / CM 2. Además, esta resiliencia SEI puede funcionar durante más de 7.000 horas en condiciones reales de 5 MA / CM m2 y 5 Mah / CM m2, incluso en un ambiente de baja temperatura de - 30 ° c.

El estudio proporciona una solución práctica para baterías metálicas de litio de estado sólido que logran una larga vida útil del ciclo, manteniendo un alto rendimiento incluso en condiciones extremas. Este descubrimiento es de gran importancia para el desarrollo futuro de vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía a gran escala.

Imagen: imagen de microscopía crioelectrónica del sei