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2025-01-21 09:30:09二維材料電學(xué): 二維材料電學(xué)是研究二維材料電學(xué)性質(zhì)的學(xué)科，涉及電荷傳輸、電導(dǎo)率、介電常數(shù)等。二維材料如石墨烯、過渡金屬硫化物等，因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，在電子器件、能源存儲、傳感器等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。電學(xué)研究關(guān)注這些材料在電場、磁場下的行為，以及如何通過調(diào)控實(shí)現(xiàn)特定功能。二維材料電學(xué)的發(fā)展推動了納米電子學(xué)和量子電子學(xué)等領(lǐng)域的進(jìn)步。

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二維材料電學(xué)問答

2023-06-14 16:49:45無掩膜直寫光刻系統(tǒng)助力二維材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)電輸運(yùn)性能研究，意大利: 期刊：ACS NanoIF：18.027文章鏈接: https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09131 【引言】 MoS2是一種典型的二維材料，也是電子器件的重要組成部分。研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)MoS2與石墨烯接觸會產(chǎn)生van der Waals作用，使之具有良好的電學(xué)特性，可廣泛應(yīng)用于各類柔性電子器件、光電器件、傳感器件的研究。然而，MoS2-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)背后的電輸運(yùn)機(jī)理尚不明確。這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)器件只有兩個接觸點(diǎn)，不能將MoS2-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電學(xué)輸運(yùn)特性與二維材料自身的電學(xué)特性所區(qū)分。此外，電荷轉(zhuǎn)移、應(yīng)變、電荷在缺陷處被俘獲等因素也會對器件的電輸運(yùn)性能產(chǎn)生影響，進(jìn)一步提高了相關(guān)研究的難度。盡管已有很多文獻(xiàn)報道MoS2-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電輸運(yùn)性能，但這些研究主要基于理論計(jì)算，缺乏對MoS2-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電輸運(yùn)性能在場效應(yīng)器件中的實(shí)驗(yàn)研究。【成果簡介】 2021年，意大利比薩大學(xué)Ciampalini教授課題組利用小型臺式無掩膜直寫光刻系統(tǒng)- MicroWriter ML3 制備出基于MoS2-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的多場效應(yīng)管器件，在場效應(yīng)管器件中直接測量了MoS2-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電輸運(yùn)特性。通過比較MoS2的跨導(dǎo)曲線和石墨烯的電流電壓特性，發(fā)現(xiàn)在n通道的跨導(dǎo)輸運(yùn)被抑制，這一現(xiàn)象明顯不同于傳統(tǒng)對場效應(yīng)的認(rèn)知。借助第一性原理計(jì)算發(fā)現(xiàn)這一獨(dú)特的輸運(yùn)抑制現(xiàn)象與硫空位相關(guān)。本文中所使用的小型臺式無掩膜直寫光刻系統(tǒng)- MicroWriter ML3無需掩膜版，可在光刻膠上直接曝光繪出所要的圖案。設(shè)備采用集成化設(shè)計(jì)，全自動控制，可靠性高，操作簡便，同時其還具備結(jié)構(gòu)緊湊（70cm X 70cm X 70cm）、高直寫速度，高分辨率（XY：

2023-05-18 16:59:34全共線多功能超快光譜儀與高精度激光掃描顯微鏡，二維材料與超快: 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT MONSTR Sense Technologies是由密歇根大學(xué)研究人員成立的科研設(shè)備制造公司。該公司致力于研發(fā)為半導(dǎo)體研究應(yīng)用而優(yōu)化的超快光譜儀和顯微鏡，突破性的技術(shù)可將光學(xué)器件和射頻電子器件耦合在一起，以穩(wěn)健的方式測量具有干涉精度的光學(xué)信號，真正實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備、一束激光、多種功能。圖1. 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT不僅兼具共振和非共振超快光譜探測，還可以兼容瞬態(tài)吸收光譜（Transient absorption (TAS)）、相干拉曼光譜(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多維相干光譜探測(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。開創(chuàng)性的全共線光路設(shè)計(jì)，使其可以與該公司研發(fā)的高精度激光掃描顯微鏡（NESSIE）聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)超高分辨超快光譜顯微成像。全共線多功能超快光譜儀的開發(fā)也充分考慮了用戶的使用體驗(yàn)，系統(tǒng)軟件可自動調(diào)控參數(shù)，光路自動對齊、無需校正等特點(diǎn)都使得它簡單易用。全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT主要技術(shù)參數(shù)：高精度激光掃描顯微鏡NESSIE MONSTR Sense Technologies的高精度激光掃描顯微鏡NESSIE可用入射激光快速掃描樣品，在幾秒鐘內(nèi)就能獲得高光譜圖像。該設(shè)備可適配不同高度的樣品臺和低溫光學(xué)恒溫器，物鏡高度最多可變化5英寸，大樣品尺寸同樣適用。NESSIE顯微鏡是具有獨(dú)立功能，可以與幾乎任何基于激光測量與高分辨率成像的設(shè)備集成在一起，也非常適合與該公司研發(fā)的全共線多功能超快光譜儀集成。圖2. 高精度激光掃描顯微鏡NESSIE 高精度激光掃描顯微鏡-NESSIE的輸入信號為單個激光光束，輸出信號為樣品探測點(diǎn)收集的單個反向傳播光束，這樣的光路設(shè)計(jì)確保了反傳播信號在掃描圖像時不會相對于輸入光束漂移，因而非常適用于激光的實(shí)驗(yàn)中的成像顯微鏡系統(tǒng)。圖3. 使用NESSIE在室溫下測量的GaAs量子阱的圖像。a）用相機(jī)測量的白光圖像。b）用調(diào)諧到GaAs帶隙的80MHz激光器（5mW激光輸出）進(jìn)行激光掃描線性反射率測量。c）同時測量的激光掃描四波混頻圖像揭示了影響GaAs層的亞表面缺陷 BIGFOOT+NESSIE應(yīng)用案例：1. 高精度激光掃描顯微鏡用于材料表征美國密歇根大學(xué)課題組通過使用基于非線性四波混頻（FWM）技術(shù)的多維相干光譜MDCS測量先進(jìn)材料的非線性響應(yīng)，利用激子退相和激子壽命來評估先進(jìn)材料的質(zhì)量。課題組使用通過化學(xué)氣相沉積生長的WSe2單分子層作為一個典型的例子來證明這些功能。研究表明，提取材料參數(shù)，如FWM強(qiáng)度、去相時間、激發(fā)態(tài)壽命和暗/局部態(tài)分布，比目前普遍的技術(shù)，包括白光顯微鏡和線性微反射光譜學(xué)，可以更準(zhǔn)確地評估樣品的質(zhì)量。在室溫下實(shí)時使用超快非線性成像具有對先進(jìn)材料和其他材料的快速原位樣品表征的潛力。圖4. (a)通過擬合時域單指數(shù)衰減得到的樣本的去相時間圖，在圖(a)中用三角形標(biāo)記的選定樣本點(diǎn)處的FWM振幅去相曲線【參考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022). 2.二維材料中激子相互作用和耦合的成像研究過渡金屬二鹵代化合物（TMDs）是量子信息科學(xué)和相關(guān)器件領(lǐng)域非常有潛力的材料。在TMD單分子層中，去相時間和非均勻性是任何量子信息應(yīng)用的關(guān)鍵參數(shù)。在TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，耦合強(qiáng)度和層間激子壽命也是值得關(guān)注的參數(shù)。通常，TMD材料研究中的許多演示只能在樣本上的特定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，這對應(yīng)用的可拓展性提出了挑戰(zhàn)。美國密歇根大學(xué)課題組使用了多維相干成像光譜（Multi-dimensional coherent spectroscopy, 簡稱MDCS），闡明了MoSe2單分子層的基礎(chǔ)物理性質(zhì)——包括去相、不均勻性和應(yīng)變，并確定了量子信息的應(yīng)用前景。此外，課題組將同樣的技術(shù)應(yīng)用于MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)研究。盡管存在顯著的應(yīng)變和電介質(zhì)環(huán)境變化，但相干和非相干耦合和層間激子壽命在整個樣品中大多是穩(wěn)健的。圖5. （a）hBN封裝的MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的白光圖像。（b）MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)在圖（a）中的標(biāo)記的三個不同樣本點(diǎn)處的低功率低溫MDCS光譜。（c）圖（b）中所示的四個峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混頻積分圖。（d）MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)上的MoSe2共振能量圖。（e）MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的WSe2共振能量圖。（f）所有采樣點(diǎn)的MoSe2共振能量與WSe2共振能量【參考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022) 3. 摻雜MoSe2單層中吸引和排斥極化子的量子動力學(xué)研究當(dāng)可移動的雜質(zhì)被引入并耦合到費(fèi)米海時，就形成了被稱為費(fèi)米極化子的新準(zhǔn)粒子。費(fèi)米極化子問題有兩個有趣但截然不同的機(jī)制： (i)吸引極化子（AP）分支與配對現(xiàn)象有關(guān)，跨越從BCS超流到分子的玻色-愛因斯坦凝聚；（ii）排斥分支（RP），這是斯通納流動鐵磁性的物理基礎(chǔ)。二維系統(tǒng)中的費(fèi)米極化子的研究中，許多關(guān)于其性質(zhì)的問題和爭論仍然存在。黃迪教授課題組使用了Monstr Sense公司的全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT研究了摻雜的MoSe2單分子層。課題組發(fā)現(xiàn)觀測到的AP-RP能量分裂和吸引極化子的量子動力學(xué)與極化子理論的預(yù)測一致。隨著摻雜密度的增加，吸引極化子的量子退相保持不變，表明準(zhǔn)粒子穩(wěn)定，而排斥極化子的退相率幾乎呈二次增長。費(fèi)米極化子的動力學(xué)對于理解導(dǎo)致其形成的成對和磁不穩(wěn)定性至關(guān)重要。圖6. 單層MoSe2在不同柵極電壓下的單量子重相位振幅譜【參考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)

2023-01-08 12:35:25中科院物理所：納米級應(yīng)變直寫技術(shù)，加速二維材料應(yīng)變工程技術(shù)發(fā)展 |前沿用戶報道: 研究背景及成果應(yīng)變工程是指通過拉伸或壓縮等應(yīng)變技術(shù)來調(diào)控材料性能或優(yōu)化相關(guān)器件性能。近些年來，隨著二維材料的興起，基于它的應(yīng)變工程研究變得火熱起來。但現(xiàn)有的二維材料應(yīng)變技術(shù)（如拉伸襯底、產(chǎn)生氣泡等），重復(fù)性及靈活性差，因此如何實(shí)現(xiàn)微區(qū)可控復(fù)雜應(yīng)變成為應(yīng)變工程發(fā)展的重要方向之一。在此背景下，中科院物理所納米實(shí)驗(yàn)室N10組提出了一種非接觸式應(yīng)變直寫技術(shù)。該技術(shù)可以在二維材料中準(zhǔn)確寫入納米到微米尺度設(shè)計(jì)圖案的應(yīng)變。這項(xiàng)全新應(yīng)變技術(shù)，具備高度的靈活性以及半導(dǎo)體工藝兼容性，有望進(jìn)一步推進(jìn)二維材料在納米機(jī)電系統(tǒng)、高性能傳感和非傳統(tǒng)光伏到量子信息科學(xué)等廣泛領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。相關(guān)成果"Strain lithography for two-dimensional materials by electron irradiation."已在Applied Physics Letters 上發(fā)表。實(shí)驗(yàn)思路及結(jié)果驗(yàn)證光刻膠材料 PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）在電子束的輻照作用下會發(fā)生降解（如圖1所示），導(dǎo)致體積發(fā)生變化。光刻膠自身體積的變化，會進(jìn)一步使附著在其表面的二維材料以及其它薄膜材料發(fā)生形變（如圖2所示）?；谶@個原理，中科院物理所研究團(tuán)隊(duì)便考慮利用電子束直寫設(shè)備的高精度圖形直寫能力，通過調(diào)控電子束劑量，創(chuàng)造納米級應(yīng)變分布的可控應(yīng)變結(jié)構(gòu)制備。圖1 光刻膠（PMMA）的電子輻照降解圖2 電子束誘導(dǎo)二維材料應(yīng)變實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過控制電子束輻照劑量，中科院物理所研究人員可以有效控制二維材料的應(yīng)變程度（如圖3所示）。拉曼光譜技術(shù)以及光致熒光（PL）光譜技術(shù)是研究半導(dǎo)體應(yīng)變的重要工具，圖4展示了“墨西哥帽狀”復(fù)雜應(yīng)變的PL光譜空間峰位分布圖， HORIBA LabRAM HR Evolution Nano 納米拉曼光譜儀的強(qiáng)大空間數(shù)據(jù)采集及后處理能力，進(jìn)一步揭示了該方法復(fù)雜應(yīng)變的制備能力，即同時制備包含拉伸應(yīng)變（紅移）以及壓縮應(yīng)變（藍(lán)移）結(jié)構(gòu)的能力。圖3 應(yīng)變調(diào)控圖4 復(fù)雜應(yīng)變空間分布儀器使用評價“該工作使用 HORIBA 的 LabRAM HR Evolution Nano 納米拉曼光譜儀，可探測納米級應(yīng)變分布，使用便捷；處理空間分布數(shù)據(jù)的功能非常強(qiáng)大?！睂?shí)驗(yàn)室配備的LabRAM HR Evolution Nano納米拉曼光譜儀如果您對上述產(chǎn)品感興趣，歡迎掃描二維碼留言，我們的工程師將會及時為您答疑解惑。課題組介紹中科院物理所納米實(shí)驗(yàn)室N10組，主要研究方向有：納米材料與納米結(jié)構(gòu)的可控制備、新奇物理特性及器件應(yīng)用研究；自旋、能谷量子態(tài)物性研究及其在量子信息/量子計(jì)算的應(yīng)用;超快磁光激光光譜學(xué)；低維/納米材料物性和器件研究等。

2023-01-14 10:33:05江蘇大學(xué)Small：綠色制氫催化材料新成員SnSe 二維壓電材料，高效制氫顯優(yōu)勢 | 前沿用戶報道: 綠色制氫SnSe入選理想壓電催化材料候選體系被譽(yù)為21世紀(jì)“終極能源”，氫能可謂市場前景廣闊，水分解綠色制氫更是重要發(fā)展方向。壓電納米材料可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，為綠色氫能制備提供了一種嶄新路徑，有望進(jìn)一步推動綠色制氫技術(shù)的發(fā)展，但目前大多數(shù)壓電納米材料的催化效率仍然有待提升。二維鐵電/壓電材料具有高電導(dǎo)率/遷移率、優(yōu)異的鐵電/壓電特性、相對窄的帶隙寬度、豐富的表面催化活性位點(diǎn)等優(yōu)勢，因而在壓電催化領(lǐng)域極具潛力。在所有二維鐵電/壓電材料中，SnSe 材料具有理論預(yù)測最高壓電響應(yīng)、以及高遷移率和易形變特性等性質(zhì)，成為理想壓電催化材料候選體系，有望應(yīng)用于進(jìn)一步提升機(jī)械能驅(qū)動綠色水分解制氫催化反應(yīng)效率。首次報道江蘇大學(xué)利用 SnSe高效催化產(chǎn)氫近期，江蘇大學(xué)量子與可持續(xù)性技術(shù)研究院團(tuán)隊(duì)首次報道選取 SnSe 二維材料作為壓電催化材料，得益于 SnSe 易形變特性（楊氏模量為24.3至27.7 GPa）、單層材料極高的壓電系數(shù)（d11 = 250.58 pm V?1）和高理論遷移率（11000 cm2 V?1 s?1），實(shí)現(xiàn)了高效超聲機(jī)械力驅(qū)動水分解產(chǎn)氫（效率高達(dá)948.4?μmol?g?1 h?1），遠(yuǎn)超大多數(shù)已報道的其他壓電催化材料產(chǎn)氫效率。相關(guān)成果以“Mechanically Induced Highly Efficient Hydrogen Evolution from Water over Piezoelectric SnSe nanosheets”為題在Small上。這充分體現(xiàn)了 SnSe 二維材料在綠色催化反應(yīng)中的優(yōu)勢，對進(jìn)一步推動綠色制氫產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。性能表征研究論證SnSe材料壓電及催化性能研究過程中，江蘇大學(xué)團(tuán)隊(duì)首先對 SnSe 二維材料的結(jié)構(gòu)壓電性質(zhì)進(jìn)行表征分析。研究人員通過簡單的熱注入化學(xué)法合成 SnSe 單晶納米片，采用差分相位襯度-掃描透射電子顯微成像(DPC-STEM)這一新興技術(shù)，在納米尺度下觀察到了 SnSe 材料內(nèi)部的鐵電疇結(jié)構(gòu)，間接驗(yàn)證了其具有鐵電/壓電響應(yīng)。圖1. SnSe二維納米材料的微觀結(jié)構(gòu)分析圖另一方面，研究團(tuán)隊(duì)與 HORIBA 位于上海的應(yīng)用中心專家合作，采用LabRAM Nano 配備的 SmartSPM 壓電響應(yīng)力顯微鏡（PFM）模塊深入研究了 SnSe 納米材料的壓電/鐵電性能，觀測到了鐵電疇結(jié)構(gòu)。通過施加?10 V至+10 V的偏壓，在面內(nèi)方向得到了典型的蝴蝶曲線，進(jìn)一步證實(shí)了 SnSe 納米片具有面內(nèi)壓電/鐵電性。圖2. SnSe 二維納米材料的PFM表征分析圖對 SnSe 二維材料的壓電性質(zhì)完成表征分析后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步評估了SnSe 納米片在超聲機(jī)械力作用下水分解制氫性能。以三乙醇胺(TEOA)作為犧牲劑，在100 W 和45 kHz 的超聲波作用下，SnSe 納米片相比于納米顆粒和微米樣品表現(xiàn)出更優(yōu)的壓電催化活性，產(chǎn)氫效率高達(dá)4742.9 μmol?g?1。此外，計(jì)算表明 SnSe 納米片的共振頻率約為43.6 kHz，這與獲得最高產(chǎn)氫效率的超聲條件(45 kHz)接近，表明材料的壓電響應(yīng)在機(jī)械能驅(qū)動分解水催化反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用。圖3. SnSe 二維納米材料在超聲機(jī)械力作用下分解水產(chǎn)氫性能及壓電電流相應(yīng)圖課題組介紹李順，江蘇大學(xué)金山特聘教授。2015年獲得加拿大國家科學(xué)研究所（INRS）能源與材料科學(xué)博士學(xué)位。曾任南方科技大學(xué)副研究員。研究方向主要為鐵/壓電/熱電/熱電納米材料在能量轉(zhuǎn)換及催化中的應(yīng)用。在 Nature Photon., Prog. Mater. Sci., Mater. Horizon., Nano Energy, Small 等國際知名期刊上發(fā)表論文80余篇。發(fā)表論文被引用3000余次，H指數(shù)33。申請專利數(shù)十項(xiàng)，獲批國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)。張建明博士現(xiàn)任江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授，博導(dǎo)，江蘇特聘教授。2013年獲得加拿大國家科學(xué)院（INRS）材料科學(xué)博士學(xué)位。2016年9月加入江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，組建功能復(fù)合材料研究團(tuán)隊(duì)。專注于新能源材料、電子信息材料、環(huán)保材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。主持國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研究計(jì)劃子項(xiàng)目、江蘇省特聘教授等多項(xiàng)國家、省部級科研項(xiàng)目。儀器使用評價“實(shí)驗(yàn)中使用 HORIBA LabRAM HR Nano 配備的 SmartSPM 模塊對納米材料的壓電/鐵電性能進(jìn)行表征。其配備了多種 SPM 測量模式，如開爾文探針模式（表面電勢，SKM，KPFM）、壓電響應(yīng)模式（PFM），可以實(shí)現(xiàn)對納米壓電/鐵電材料電疇、表面電勢等性質(zhì)的全方位、快速、自動化表征分析?！?nbsp;HORIBA 科學(xué)儀器應(yīng)用中心本次實(shí)驗(yàn)中使用的 LabRAM HR Nano 拉曼光譜儀 (升級型號：LabRAM Odyssey Nano) 如果您對上述產(chǎn)品感興趣，歡迎掃描二維碼留言，我們的工程師將會及時為您答疑解惑。

2022-11-28 11:03:27江蘇大學(xué)Small：綠色制氫催化材料新成員SnSe 二維壓電材料，高效制氫顯優(yōu)勢 | 前沿用戶報道: 綠色制氫SnSe入選理想壓電催化材料候選體系被譽(yù)為21世紀(jì)“終極能源”，氫能可謂市場前景廣闊，水分解綠色制氫更是重要發(fā)展方向。壓電納米材料可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，為綠色氫能制備提供了一種嶄新路徑，有望進(jìn)一步推動綠色制氫技術(shù)的發(fā)展，但目前大多數(shù)壓電納米材料的催化效率仍然有待提升。二維鐵電/壓電材料具有高電導(dǎo)率/遷移率、優(yōu)異的鐵電/壓電特性、相對窄的帶隙寬度、豐富的表面催化活性位點(diǎn)等優(yōu)勢，因而在壓電催化領(lǐng)域極具潛力。在所有二維鐵電/壓電材料中，SnSe 材料具有理論預(yù)測最高壓電響應(yīng)、以及高遷移率和易形變特性等性質(zhì)，成為理想壓電催化材料候選體系，有望應(yīng)用于進(jìn)一步提升機(jī)械能驅(qū)動綠色水分解制氫催化反應(yīng)效率。首次報道江蘇大學(xué)利用 SnSe高效催化產(chǎn)氫近期，江蘇大學(xué)量子與可持續(xù)性技術(shù)研究院團(tuán)隊(duì)首次報道選取 SnSe 二維材料作為壓電催化材料，得益于 SnSe 易形變特性（楊氏模量為24.3至27.7 GPa）、單層材料極高的壓電系數(shù)（d11 = 250.58 pm V?1）和高理論遷移率（11000 cm2 V?1 s?1），實(shí)現(xiàn)了高效超聲機(jī)械力驅(qū)動水分解產(chǎn)氫（效率高達(dá)948.4?μmol?g?1 h?1），遠(yuǎn)超大多數(shù)已報道的其他壓電催化材料產(chǎn)氫效率。相關(guān)成果以“Mechanically Induced Highly Efficient Hydrogen Evolution from Water over Piezoelectric SnSe nanosheets”為題在Small上。這充分體現(xiàn)了 SnSe 二維材料在綠色催化反應(yīng)中的優(yōu)勢，對進(jìn)一步推動綠色制氫產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。性能表征研究論證SnSe材料壓電及催化性能研究過程中，江蘇大學(xué)團(tuán)隊(duì)首先對 SnSe 二維材料的結(jié)構(gòu)壓電性質(zhì)進(jìn)行表征分析。研究人員通過簡單的熱注入化學(xué)法合成 SnSe 單晶納米片，采用差分相位襯度-掃描透射電子顯微成像(DPC-STEM)這一新興技術(shù)，在納米尺度下觀察到了 SnSe 材料內(nèi)部的鐵電疇結(jié)構(gòu)，間接驗(yàn)證了其具有鐵電/壓電響應(yīng)。圖1. SnSe二維納米材料的微觀結(jié)構(gòu)分析圖另一方面，研究團(tuán)隊(duì)與 HORIBA 位于上海的應(yīng)用中心專家合作，采用LabRAM Nano 配備的 SmartSPM 壓電響應(yīng)力顯微鏡（PFM）模塊深入研究了 SnSe 納米材料的壓電/鐵電性能，觀測到了鐵電疇結(jié)構(gòu)。通過施加?10 V至+10 V的偏壓，在面內(nèi)方向得到了典型的蝴蝶曲線，進(jìn)一步證實(shí)了 SnSe 納米片具有面內(nèi)壓電/鐵電性。圖2. SnSe 二維納米材料的PFM表征分析圖對 SnSe 二維材料的壓電性質(zhì)完成表征分析后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步評估了SnSe 納米片在超聲機(jī)械力作用下水分解制氫性能。以三乙醇胺(TEOA)作為犧牲劑，在100 W 和45 kHz 的超聲波作用下，SnSe 納米片相比于納米顆粒和微米樣品表現(xiàn)出更優(yōu)的壓電催化活性，產(chǎn)氫效率高達(dá)4742.9 μmol?g?1。此外，計(jì)算表明 SnSe 納米片的共振頻率約為43.6 kHz，這與獲得最高產(chǎn)氫效率的超聲條件(45 kHz)接近，表明材料的壓電響應(yīng)在機(jī)械能驅(qū)動分解水催化反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用。圖3. SnSe 二維納米材料在超聲機(jī)械力作用下分解水產(chǎn)氫性能及壓電電流相應(yīng)圖課題組介紹李順，江蘇大學(xué)金山特聘教授。2015年獲得加拿大國家科學(xué)研究所（INRS）能源與材料科學(xué)博士學(xué)位。曾任南方科技大學(xué)副研究員。研究方向主要為鐵/壓電/熱電/熱電納米材料在能量轉(zhuǎn)換及催化中的應(yīng)用。在 Nature Photon., Prog. Mater. Sci., Mater. Horizon., Nano Energy, Small 等國際知名期刊上發(fā)表論文80余篇。發(fā)表論文被引用3000余次，H指數(shù)33。申請專利數(shù)十項(xiàng)，獲批國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)。張建明博士現(xiàn)任江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授，博導(dǎo)，江蘇特聘教授。2013年獲得加拿大國家科學(xué)院（INRS）材料科學(xué)博士學(xué)位。2016年9月加入江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，組建功能復(fù)合材料研究團(tuán)隊(duì)。專注于新能源材料、電子信息材料、環(huán)保材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。主持國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研究計(jì)劃子項(xiàng)目、江蘇省特聘教授等多項(xiàng)國家、省部級科研項(xiàng)目。儀器使用評價“實(shí)驗(yàn)中使用 HORIBA LabRAM HR Nano 配備的 SmartSPM 模塊對納米材料的壓電/鐵電性能進(jìn)行表征。其配備了多種 SPM 測量模式，如開爾文探針模式（表面電勢，SKM，KPFM）、壓電響應(yīng)模式（PFM），可以實(shí)現(xiàn)對納米壓電/鐵電材料電疇、表面電勢等性質(zhì)的全方位、快速、自動化表征分析?！?nbsp;HORIBA 科學(xué)儀器應(yīng)用中心本次實(shí)驗(yàn)中使用的 LabRAM HR Nano 拉曼光譜儀 (升級型號：LabRAM Odyssey Nano) 如果您對上述產(chǎn)品感興趣，歡迎掃描二維碼留言，我們的工程師將會及時為您答疑解惑。

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