我院近日连发AM、AFM、ANGEW

发布者:材料科学与工程学院、信息科学与纳米技术研究院 发布时间:2021-09-18浏览次数:433

近日,我院教师分别在国际顶级期刊《Advanced Materials》、《Advanced Functional Materials》和《Angewandte Chemie-International Edition》上连发3篇高水平论文。


01.
AM》:金属卟啉基记忆电阻器尖刺电压依赖性可塑性使信号滤波成为可能神经系统可以选择性地过滤和记忆时空信息,从而实现高效的信息处理。在电子设备中模拟如此精细的生物过程对于开发具有高效原位边缘/并行计算和概率推理的神经形态架构至关重要。鉴于此,我院黄维院士、解令海教授、仪明东教授和新加坡国立大学刘小钢研究员共同提出并展示了一种基于金属卟啉/氧化物杂化异质结的新型多功能忆阻器,其中金属卟啉层允许双电子/离子传输。受益于配位辅助的离子扩散,该器件表现出平滑、渐进的导电转变。测得的电气和微观结构数据排除了金属化或灯丝的影响,表明配位辅助调制有助于忆阻特性。通过编程具有固定频率和间隔的正电压尖峰,实现了具有信号过滤的神经形态系统,与人类视觉识别系统非常相似。这项工作展示了金属卟啉的离子智能特性,并为在神经形态硬件中实现高效的神经信号分析铺平了道路。相关工作以“Signal Filtering Enabled by Spike Voltage-Dependent Plasticity in Metalloporphyrin-Based Memristors”为题发表在国际顶级期刊《Advanced Materials》上。

 

1基于金属卟啉/氧化物杂化异质结的新型多功能忆阻器的概念

亮点:

1、金属卟啉(MTPP)分子作为分子多媒体的配位位点可以调节氧迁移,使制造的器件能够表现出平滑、逐渐变化的具有持续特性的忆阻响应。

2、通过改变金属中心以获得所需的金属-氧键能和氧离子迁移动力学来调节该混合系统的忆阻特性。

3、这项研究采用分子设计方法开发混合忆阻器器件不仅将扩大应用范围,而且将推动以忆阻器作为可编程构建块的神经形态电路。

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202104370

 

02.AFM》:具有超高面积电容的3D可穿戴织物微超级电容器

目前主要建立在平面基板上的微型超级电容器(MSC)虽然性能优越,但仍然存在面积电容有限的问题。鉴于此,我院黄维院士和赖文勇教授课题组引入了一种使用3D织物作为多孔骨架构建高截面MSCs的新策略。叉指聚(3,4-亚乙基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOTPSS)在3D织物上形成图案以实现连续的导电网络,而MnO2PEDOT:PSS上外延生长的微球在织物纤维的支持下完全暴露在电解质中。独特的架构可以利用厚电极的更多活性位点和互穿纤维网络的高导电性。这些织物与可穿戴电子设备兼容,可以集成到用于便携式应用的小型化设备中。这种基于3D织物的MSC可能为通过结构设计和器件集成开发高性能MSC提供新途径。相关工作以“3D Wearable Fabric-Based Micro-Supercapacitors with Ultra-High Areal Capacitance”为题发表在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》上。

2基于织物的MSC的示意图

亮点:

1. 基于织物的MSCs表现出超高的面积电容(135.4 mF cm-2),是聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上器件的3.5倍,并且是使用相同叉指几何形状的基于平面的MSC的最高值之一。

2. 柔性织物赋予MSC极高的弯曲稳定性和出色的柔韧性,即使在3000次循环后仍可保持94%的电容保持率

3. 该设备还可以集成在运动衫上,在剧烈运动和洗涤时保持稳定运行。这种独特的设计可以激发更多关于未来可穿戴/便携式电子产品的想法。

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202107484

 

03.ANGEW》:三重模式单一有机分子白色余辉发光

由于难以通过分子的不同激发态实现长寿命荧光实现互补性余辉,因此目前在获取单组分白色有机余辉材料中表现非常大的挑战。我院黄维院士和陈润锋教授团队报道发展了一种单重态S1、三重态T1、稳定三重态T1*的三重模式发光实现了白色有机余辉分子材料,这种白色有机余辉通过调控单重态-三重态能量差(ΔEST)、激子俘获深度ETDexciton trapping depth)实现。

通过H聚集产生低能量T1*轨道和较高的ETD、痕量异构体掺杂,实现了黄色余辉;通过给体-受体分子进行设计,实现了高能量的T1轨道和S1轨道实现热致发光形式蓝色余辉。因此通过S1T1T1*互补性发光,得到的单一组分白色余辉有机分子材料。在环境气氛中实现了14.1%的量子效率,0.61s的寿命,这种性能是目前单一组分分子或者主客体材料系统有机白色余辉材料最好的性能



全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202109229


       来源:高分子科学前沿和知光谷     编辑:沈晶晶   审核:陈润锋