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深圳先进院李江宇课题组JACS:2D-2D二维超薄异质结研究方面取得进展

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发表于 2019-12-17 16:47:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
中国科学院深圳先进技术研究院医工所纳米调控与生物力学研究中心在2D-2D二维超薄异质结研究方面获得新进展。相关成果以From one to two: In situ construction of an ultrathin 2D-2D closely-bonded heterojunction from a single-phase monolayer nanosheet(《由一生二——单相单层纳米片原位构建2D-2D超薄异质结》)为题发表在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)上。以色列理工博士邢政、西北大学副教授胡军与深圳先进院副研究员马明为文章共同第一作者,北京大学深圳研究生院教授杨世和深圳先进院研究员李江宇为文章通讯作者。

维超薄异质结

维超薄异质结
  发展至今,纳米材料的合成制备在其组分、尺寸和形貌上已经得到了精准地控制,各种纳米级的制备手段也被巧妙地开发出来,实现了诸如等离子体、金属纳米粒子、金属硫族化物量子点以及多组分的纳米颗粒等材料的制备与合成。同时,随着制备技术及手段的成熟化,使用湿法化学合成法便可实现纳米材料原子级尺度的制备,包括原子线和原子厚度的二维纳米片,如石墨烯、过渡金属二卤化物(TMD)和过渡金属氧化物等。各国研究人员通过湿化学方法进行了2D-2D超薄异质结构建的多种尝试,但迄今为止,2D-2D复合材料依然需要较为复杂的制备过程,及通常表现出较弱的界面结合状态,因此合理的设计思路和简单高效的制备手段是实现2D-2D超薄异质结构建的关键。
  该研究开发了一种温和的化学合成方法,实现了Bi2O2S 在单层Bi2WO6的原位生长,从而组装制备出超薄二维异质结纳米片。该二维异质结纳米片中的强界面结合使得其产生类似大分子的特征,也是导致电荷载流子分离效率极大提高的主要因素。相比于纯的Bi2WO6纳米片,超薄二维异质结纳米片实现了4倍以上的光电流响应,同时在光催化分解水体系统中产生了8倍以上的氢气。此外,该异质结可实现全可见光吸收,并促使光阳极起始电位向更负的方向偏移。该方法同时也期望被应用于其他含铋材料,包括Bi2O2CO3、铋氧卤化物(BiOI、BiOBr等)、含有[Bi2O2]的氧硫族化合物等,对于开发先进的催化剂、电池及能源转换器件等具有重要意义。


       杨世和北京大学深圳研究生院教授。1982年毕业于中山大学化学系。1983年教育部CGP项目赴美国留学,1988年在美国Rice大学获博士学位, 师从于诺贝尔奖得主Smally 教授。之后先后在美国阿贡国家实验室、加拿大多伦多大学、香港科技大学工作。杨世和教授主要研究方向包括:纳米材料;富勒烯/金属富勒烯;能量储存和转换;软物质界面化学;团簇结构、动力学和光化学等。无论在团簇物质还是在纳米材料方面他都做了大量的开创性的工作,国际上首次在含有金属和有机分子的气相团簇中实现了激光诱导电子转移反应,发现了团簇光反应的溶剂化效应;首次系统地分离了一系列高纯度的金属富勒烯包合物,组装这些包合物的LB膜,发现了较C60更强的光电转换效率;发展了气相及液相原位制备纳米线阵列的温和方法,合成了一系列新型的半导体纳米点、纳米棒、纳米复合物以及纳米线阵列,并探索了这些新型纳米材料的应用,在上述领域取得了一系列国际公认的重要成果。杨世和教授先后主持了40余项由香港科学基金会、国家自然基金委及工业界等资助的科研项目。在 Nature Materials;J.Am.Chem.Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Letters、Adv. Mater.等重要国际刊物上发表SCI收录论文300多篇,他人引用7000余次,他取得的卓著成绩,引起了国际同行的好评和高度重视,至今,受邀在国际重要会议上做了100余次邀请报告。现任International Journal of Nanotechnology;Chinese Journal of Chemical Physics;Open Condensed Matter Physics Journals刊物的海外编委。
       李江宇教授1994年毕业于清华大学材料物理专业,同年赴美国科罗拉多大学机械工程系学习,于1996年获机械工程硕士学位,1998年获电子工程硕士学位,1998年8月获机械工程博士学位。同年赴加州大学圣地亚哥分校从事博士后研究,次年转入加州理工学院。2001年8月被聘为内布拉斯加大学林肯分校助理教授。2004年获美国机械工程协会智能材料与结构2003年度最佳论文奖,2003年度内布拉斯加大学研究成就奖。他是本年度内唯一获奖人,也是该奖设立以来最年轻的获奖人。后主持两项美国自科基金项目,两项美国陆军研究项目,一项美国化学学会石油研究基金项目,一项内布拉斯加研究基金项目,科研经费总额达到142万美元。已在权威的Science(影响因子为41.058),Nat. Mater (影响因子为35.749), Phys.Rev.Lett.(影响因子为7.035),Appl. Phys.Lett.(影响因子为4.049),Acta Mater.(影响因子为3.059),JMPS(影响因子为2.885)等国际专业杂志发表200余篇学术论文,被引用8812次。


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