自从人类步入刀耕火种的原始社会，能源便成为人类社会赖以生存的物质基础。太阳能取之不尽，用之不竭，是自然界中最丰富的可再生能源，具有独特的发展优势和巨大的发展空间。通过光催化反应，将低能量密度的太阳能转化为高能量密度的化学能并储存在太阳能燃料中，具有极大的研究意义及应用价值。这一过程高度依赖于高性能半导体光催化材料，因此对高活性光催化剂的组成、形貌以及表面性质的研究与改善是实现太阳能向化学能高效转化的关键一环。
      中空多壳层结构（HoMSs）材料是近十年来新兴的一种具有层层嵌套结构的微纳材料。其由纳米基元构建的自承式3D结构保证了结构的稳定性，防止了纳米颗粒在反应过程中的聚集；入射光在HoMSs内部发生的多次散射增强了其光捕获能力，降低了因光穿透而造成的损耗；薄壳壁减小了载流子的传输距离，抑制了电荷重组；具有大表面积的多孔壳可以实现快速的传质，并能够提供更多的活性位点，从而加速表面/界面反应。其独特的结构优化了有效比表面积和光催化过程中的质量传输，为制备新型光催化剂提供了一个极具前景的平台。迄今为止，尽管基于光催化应用中的HOMSs材料的设计已经进行了大量研究，其理化性质对光催化过程中特定动力学或高能瓶颈的影响尚未得到全面总结，这对于进一步发展高效的HoMSs光催化剂至关重要。

       近日，中科院过程工程研究所王丹研究员，吉林大学冯守华院士综述了中空多壳层(HoMSs)材料在光催化领域的研究进展及面临的挑战。首先，作者简要介绍了HoMSs的制备工艺，并着重介绍了在近年来大大丰富了HoMSs种类并简化了HoMSs制备过程的次序模板法(STA)。然后，以光催化反应的过程为主线，总结了优化传质和有效比表面积两个提高光催化性能的关键参数，阐述了HoMSs结构设计与各个关键参数之间的关系。依照上述思路，作者重点总结了提高HoMSs光催化性能的合理设计（组成可控、纳米微结构调控以及在外壳中嵌入异质结）对光催化过程中的能量传输以及物质传输的影响，并列举了HoMSs材料在光催化中的应用，揭示了HoMSs光催化剂的研究趋势。最后，作者指出HoMSs光催化剂的实际应用仍然面临着一些挑战，主要包括：（i）对HoMSs精细微纳米结构的精准控制，需要对STA有更深入的认识；（ii）在不同的壳层中精准构建不同成分的异质结仍然具有很大挑战；（iii）揭示HoMSs的光催化机理，需采用原位表征方法来跟踪光物理和化学转化过程。此外，作者强调更多的关注应该放在HoMSs独特的时空有序特性，对该特性的深入研究将有助于开发针对特定光催化应用的新材料。研究者们相信，随着更多高性能HoMSs光催化剂被应用于光催化全解水、二氧化碳还原以及光催化固氮等光合成过程，HoMSs光催化材料应用前景将更加广泛。
       相关论文在线发表于Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.202002556 )杂志。相关工作得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金以及高等学校学科创新引智计划的资助。

11月30日晚7:00，中国科学院院士，吉林大学冯守华教授做客南开化学“伯苓讲座”，为化学学院师生作了题为《纳微pn结材料》的学术报告。讲座在八里台校区石先楼学术报告厅举行，化学学院院长陈军院士主持讲座，周其林院士和伯苓学院院长程鹏教授出席讲座，全场座无虚席。
       冯守华院士从“什么是pn结”谈起，简要介绍了pn结及其功能。接着由微电子时代中重要的器件——芯片的发展，谈到纳微尺度的pn结的研究意义在于极大地提高芯片单位面积晶体管数量。
       冯院士在简要介绍了各类材料普适的合成方法后，深入浅出地介绍了纳微pn结的研究成果。冯院士课题组通过水热反应进行金属锰的歧化反应以制造pn结所需的三重价态，将其固定于具有传输结构的钙钛矿之上，其制成的材料形成的IV曲线与整流单电子理论IV曲线相契合。通过单晶X射线衍射对晶体结构进行了分析，提出了原子尺度的pn结模型。随后，冯院士介绍了锰pn结材料，具有超导性能并且能够室温超流，并提出了纳微pn材料激子媒介室温超流模型。最后，冯院士对其课题组取得的重要研究进展及其提出的新概念进行了总结，结束了这场异彩纷呈的报告。
       提问环节，同学们积极提问，冯院士对同学们的问题做了详细的解答。讲座持续了近两个小时，在同学们的热烈掌声中结束。同学们在冯院士的讲座中了解了前沿动态，收获了新的科研思路，开阔了视野，受益匪浅。
       伯苓讲座是化学学院创新型化学人才培养模式探索与实践的一个重要举措。从2013年起，固定安排在每月的最后一个周五晚上，由国内外顶级化学家为化学伯苓班的本科生作学术报告，分享科研体会，开拓学术视野，激励学生树立长远的人生目标并为之努力。

2018国家自然科学基金重点项目-功能复合固体合成化学基础研究
批准号        21831003        学科分类        ( )
负责人        冯守华        职称                单位名称        吉林大学
资助金额        327万元        项目类别        重点项目        起止年月        2019年01月01日 至 2023年12月31日

脉冲激光沉积制备非晶La0.75Sr0.25MnO3薄膜用于半透明阻变存储器

Amporphous La0.75Sr0.25MnO3 Thin Film Fabricated by Pulsed Laser Deposition as a Medium Layer for Semi-transparent Resistive Random Access Memory

作者        单位        E-mail
张佳旗         吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012          
吴小峰         吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012          
马新育         吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012          
袁龙         吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012          
黄科科         吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012          
冯守华         吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012         shfeng@jlu.edu.cn


摘要: 用脉冲激光沉积方法制备非晶La0.75Sr0.25MnO3（a-LSMO）薄膜作为阻变器件（Ag/a-LSMO/ITO）的中间层，所得器件具有良好的非易失性和双极阻变行为。ITO衬底及超薄a-LSMO薄膜具有很高的可见光透过率，从而可制备半透明阻变器件。通过高分辨透射电镜直接观测到了在银电极与ITO电极间的银导电细丝。器件的阻变特性归因于在非晶镧锶锰氧层中的银导电细丝的生长与断裂。
关键词: 阻变存储器  锰氧化物  脉冲激光沉积  钙钛矿
基金项目: 国家自然科学基金（No.21427802，21671076）资助项目。