清华大学-伯克利深圳学院刘碧录

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刘碧录，清华大学-伯克利深圳学院特别研究员、博士生导师。2006年本科毕业于中国科技大学材料化学专业， 2012年获中科院金属研究所材料学博士学位。2012年5月至2016年5月，在美国南加州大学电子工程系从事博士后研究，后任研究助理教授，自2016年6月起加入清华大学-伯克利深圳学院低维材料与器件实验室。刘碧录教授的主要研究方向是碳纳米管、二维材料等低维半导体材料的生长机理、可控制备及器件应用。共发表学术论文60余篇，论文被引用8000余次，H因子为40。获得国家基金委优秀青年科学基金（2017年）、“中国科学院院长特别奖”等荣誉与奖励。

教育经历：
2002.09-2006.06：中国科学技术大学，材料化学，学士
2006.09-2012.01：中国科学院金属研究所，材料学，博士
工作经历：
2016.06-至今： 清华-伯克利深圳学院，副教授(Associate Professor)
2016.03-2016.05： University of Southern California (USC), Research Assistant Professor
2012.05-2016.02： University of Southern California (USC), Postdoctoral ResearchAssociate, Research Associate
主要奖励：
##计划（青年项目，The National Youth 1000-Talent Program），2016年
Excellence in Review Award, Carbon，2013/2014年
中国科学院院长特别奖（President Scholarship for Postgraduate Student of Chinese Academy of Sciences,Special prize），2012年

publications.
1. Luo, Y. T.; Tang, L.; Khan, U.; Yu, Q.M.; Cheng, HM.; Zou, X.L.*; Liu, B.L.*, Morphology and Surface Chemistry Engineering for pH-Universal Catalysts toward Hydrogen Evolution at Large Current Density. Nature Communications, 2018.
2. Cai, Z. Y.; Liu, B. L.*; Zou, X. L.; Cheng, H. M.*, Chemical Vapor Deposition Growth and Applications of Two-Dimensional Materials and Their Heterostructures. Chemical Reviews, 2018, 118 (13), 6091–6133.
3. Cai, X. K.; Luo, Y. T.; Liu, B. L.*; Cheng, H. M.*, Preparation of 2D material dispersions and their applications, Chemical Society Reviews, 2018, 47, 6224-6266.
4. Liu, B. L.; Wu, F. Q.; Gui, H.; Zheng, M.; Zhou, C. W., Chirality-Controlled Synthesis and Applications of Single-Wall Carbon Nanotubes. Acs Nano2017,11 (1), 31-53.
5. Liu, B. L.; Ma, Y.; Zhang, A.; Chen, L.; Abbas, A. N.; Liu, Y.; Shen, C.; Wan, H.; Zhou, C., High-Performance WSe2 Field-Effect Transistors via Controlled Formation of In-Plane Heterojunctions. Acs Nano2016,10 (5), 5153-60.
6. Liu, B. L.; Fathi, M.; Chen, L.; Abbas, A.; Ma, Y. Q.; Zhou, C. W., Chemical Vapor Deposition Growth of Monolayer WSe2 with Tunable Device Characteristics and Growth Mechanism Study. Acs Nano 2015,9 (6), 6119-6127.
7. Liu, B. L.; Köpf, M.; Abbas, A.; Wang, X.; Guo, Q.; Jia, Y.; Xia, F.; Weihrich, R.; Bachhuber, F.; Pielnhofer, F.; Wang, H.; Dhall, R.; Cronin, S. B.; Ge, M. Y.; Fang, X.; Nilges, T.; Zhou, C. W., Black Arsenic-Phosphorus: Layered Anisotropic Infrared Semiconductors with Highly Tunable Compositions and Properties. Adv Mater 2015,27, 4423-4429.
8. Liu, B. L.; Tang, D. M.; Sun, C. H.; Liu, C.; Ren, W. C.; Li, F.; Yu, W. J.; Yin, L. C.; Zhang, L. L.; Jiang, C. B.; Cheng, H. M., Importance of Oxygen in the Metal-Free Catalytic Growth of Single-Walled Carbon Nanotubes from SiOx by a Vapor-Solid-Solid Mechanism. J Am Chem Soc 2011,133 (2), 197-199.
9. Liu, B. L.; Ren, W. C.; Gao, L. B.; Li, S. S.; Pei, S. F.; Liu, C.; Jiang, C. B.; Cheng, H. M., Metal-Catalyst-Free Growth of Single-Walled Carbon Nanotubes. J Am Chem Soc 2009, 131 (6), 2082-2083.

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磁光效应是指光与具有磁矩的物质的相互作用，因其具有非接触、零能耗、高灵敏度和高时空分辨率等优势在材料表征和光学调制的相关领域有着广泛的应用，如光通信、数据存储、相位调制器、光学隔离器和磁光传感器等。其中具有大光学和磁学各向异性的二维材料为促进磁光效应的发展与提升磁光器件的性能提供了重要基础。首先，二维材料的径厚比远远大于其他维度材料，确保了对径厚比敏感的特定磁光效应的响应；其次，二维材料的物性依赖于其层数与表面性质，确保了磁光效应的可控性；最后，代表性的二维材料石墨烯和过渡金属二硫化物家族具有独特的性质，如石墨烯无质量狄拉克费米子和过渡金属二硫化物的能谷自由度，确保了未来器件发展的无限可能。同时，也因磁光效应的高灵敏度和高准确性，为超薄二维材料物性如磁性和电子结构等提供了一种理想的表征工具。因此，研究二维材料的磁光效应对二维材料物性表征和器件的应用有着重大意义。

        近日，清华-伯克利深圳学院刘碧录团队在Nano Select上发表题为“Magneto-optic effect of two-dimensional materials and related applications”的综述性文章，系统总结了近年来基于二维材料对磁光效应的研究进展与其在材料表征与光学调制相关领域的应用。文章首先简要概述了磁光效应的发展和几种代表性二维材料的磁学和光学性质，并系统论述了二维材料在研究磁光效应上的独特优势。随后，深入介绍了基于二维材料的四种代表性的磁光效应，包括法拉第效应、磁光克尔效应、塞曼效应和科顿-穆顿效应。最后，文章展望了二维材料磁光效应的未来研究方向和面临的挑战，并提出了进一步提升磁光性能的可行性解决方案，如增强二维材料的磁性和径厚比有利于对科顿-穆顿效应的研究，以及非线性光学的概念与磁光效应的结合极大程度上提高了器件的磁光性能。作者相信，此项研究将会为基于二维材料的磁光效应的研究拓宽新思路。随着对磁光机制的进一步认知和二维材料结构的设计调控，将会使基于二维材料的器件有着更为广泛的应用。
        相关论文在线发表在Nano Select (DOI: 10.1002/nano.202000032)。

yinjian

近日，2021年度二维材料纳米研究青年科学家奖（NR45 Young Innovators Award）获奖者名单公布。为表彰献身科学事业、潜心钻研学术、长期从事纳米科学和纳米技术前沿领域研究并做出杰出贡献的优秀青年科学家, 《纳米研究》编辑部设立了年度纳米研究青年科学家奖(NR45 Young Innovators Award)。此奖项候选人由《纳米研究》编委会中一线科学家推荐、由奖项委员会严格评选，最终获奖人为有望实现重大科研突破、在该领域具有潜力做出巨大贡献、现已取得杰出成就的青年科学家。NR45奖每年按照科研领域授予最多45位年龄不超过45岁的优秀青年科研人员。清华大学深圳国际研究生院材料研究院副院长刘碧录副教授入选获奖者名单。

boing

氢是一种能量密度高、零碳排放的绿色可持续能量载体，是未来可持续清洁能源体系中不可或缺的一部分。当前，氢气制备方法主要包括化石燃料的高温裂解（灰氢制备）和天然气重整（蓝氢制备）。虽然氢气本身是清洁的，但以上方法在制氢过程中会产生大量的碳排放，不利于可持续发展。与之相反，利用可再生能源与电解水制氢技术相整合生产“绿氢”可实现零碳排放，对于碳中和战略至关重要。电解水制氢技术中，具有较高电流密度和能量转换效率的酸性电解水技术倍受青睐，但其发展受到析氧电极活性差、稳定性弱的制约。与两电子析氢反应相比，四电子析氧反应的动力学缓慢，对析氧催化剂的本征活性提出了更高要求。大多数报道的催化剂仅在低电流密度（< 200 mA cm-2）下性能优异，难以达到高电流密度（> 200 mA cm-2）的工业使用需求。此外，在强氧化电位和酸性腐蚀性环境中，催化剂易从电极上溶解和脱落，导致其活性和稳定性显著降低，限制了其长期使用。因此，设计和开发可实现大电流密度以及长期稳定性的优异催化剂对电解水制氢技术的大规模推广至关重要。
近期，清华大学深圳国际研究生院刘碧录副教授团队发表综述，讨论了酸性析氧催化剂的最新进展，包括本征活性、大电流密度反应和长期稳定性，并提出了设计高性能催化剂的策略，探讨了其在质子交换膜电解水器件中的实用前景。

图1. 影响酸性析氧催化剂性能的三个重要方面：催化剂本征活性、大电流密度反应、长期稳定性

        首先，催化剂的本征活性是决定电极性能的重要因素，本综述强调了通过表面化学调控（包括杂原子掺杂、空位调控、合金化、核壳结构和应力调控）、非晶态调控和协同工程等策略改变催化剂的电子结构、优化中间体的结合能，进而提升其本征活性。其次，大电流密度电解水反应对活性中心的暴露、传质、电子转移和电极的稳定性等提出了更高的要求。本综述提出通过构建多孔结构和引入催化剂载体来实现大电流密度制氢。此外，综述强调了通过保护活性中心和加强催化剂与载体的相互作用来提高催化剂的化学稳定性和机械稳定性。
        最后，文章对领域的未来发展重点方向进行了展望，主要包括借助理论计算和机器学习进行电催化剂的设计和合成，通过可视化的原位成像和光谱表征厘清工作状态下催化剂的活性中心，通过多方面策略制备可实现大电流密度反应且长时间稳定运行的优异催化剂，以及质子交换膜电解水器件的工业应用等。

        该综述近期以《低维酸性析氧电催化剂的研究进展：高本征活性、高电流密度和优异稳定性》（Low-Dimensional Electrocatalysts for Acidic Oxygen Evolution: Intrinsic Activity, High Current Density Operation, and Long-Term Stability）为题发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）杂志上。论文通讯作者为清华大学深圳国际研究生院刘碧录副教授和余强敏博士，第一作者为清华大学深圳国际研究生院2021级博士生胡书萁。论文作者还包括清华大学深圳国际研究生院2020级硕士生葛诗玉、2019级博士生刘鹤鸣、2020级博士生康馨。该研究得到了国家自然科学基金委、广东省创新创业团队项目、广东省基础与应用基础研究基金项目、深圳市科创委等单位的支持。
        论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202201726