Récemment, l'Université d'Illinois, l'Université du Michigan,Université d'État de PennsylvanieKristen A. fichthorn, Sharon c. glotzer, Qian Chen en tant que co - auteurs correspondants ont publié un article intitulé « Nanoparticles de Patchy par le stencilling atomique » dans la revue Nature.

Les chercheurs proposent une méthode innovante de coffrage atomique pour la préparation de nanoparticules avec des taches de polymère à la surface (NPs). Les techniques traditionnelles de coffrage reposent principalement sur des méthodes de microfabrication ascendantes et descendantes, telles que la lithographie, mises en oeuvre par structuration sur un masque. Cependant, ces méthodes sont limitées dans la réduction supplémentaire des dimensions caractéristiques ainsi que dans l'application à des surfaces tridimensionnelles complexes. En revanche, la loi de modèle atomique développée par les chercheurs utilise un processus d'auto - assemblage descendant vers le haut qui permet une structuration précise au niveau nanométrique par des réactions chimiques ou des interactions physiques.

Dans cette étude, les chercheurs ont réussi à préparer jusqu'à 20 types différents de nanoparticules avec des taches de polymère de haute homogénéité sur la surface en utilisant une sous - monocouche d'iodure adsorbée en surface comme masque et en enduisant le polymère sur des zones non masquées par des Ligands. En utilisant la théorie de l'échelle des polymères et des simulations de dynamique moléculaire, l'équipe de recherche a découvert que les particules tachetées générées par cette méthode avaient une topographie unique sans précédent. Ces nanoparticules avec des taches de polymère sont capables de s'auto - assembler en différents superréseaux empilés non serrés en raison de leurs taches hautement homogènes.

Cette recherche a non seulement fait une percée importante dans la structuration à l'échelle nanométrique, mais a également ouvert de nouvelles voies pour la chimie de précision, la réactivité et le contrôle des interactions d'autres substrats. La technologie promet une large application dans des domaines tels que la livraison de médicaments de précision, la catalyse, la microélectronique, les métamatériaux intégrés et l'ingénierie tissulaire.

Figure: octaèdres enveloppés d'iodure

Les résultats d’une étude sur les superréseaux non - van der Waals (non - vdW) ont récemment été publiés dans la revue Nature sous le titre « non - van der Waals superlatives of Carbides and carbonitrides ». Yang shubin, faculté des sciences des matériaux et de l'ingénierie de l'Université de l'aérospatiale de Beijing, est l'auteur correspondant.

Classiquement, les superréseaux artificiels sont construits à partir de couches atomiques par empilement couche par couche ou croissance épitaxiale séquentielle, comme les superréseaux de Graphène. Ce supertreillis de Van der Waals limite l'augmentation de ses performances en raison d'un faible couplage Interfacial. Cette équipe de recherche a proposé une méthode de synthèse très efficace qui a réussi à fabriquer une série de superréseaux non - van der Waals de carbures et de carbonitrures. Ces superréseaux sont liés par des liaisons hydrogène entre les couches, réalisées par une stratégie de frisage médiée par la rigidité.

L'étape clé de la recherche a été de personnaliser la rigidité en flexion de la couche atomique dérivée de la phase Max en créant des lacunes métalliques dans la couche MX, déclenchant ainsi un sertissage ordonné sous une déformation en flexion rapide. Contrairement aux superréseaux de Van der Waals, ces superréseaux non vdW ont une liaison hydrogène qui fournit un couplage électronique puissant entre les couches, avec une forte concentration de porteurs de charge (10)²²cm^{− 3}). Ces superréseaux présentent donc environ 30 000 s cm.^{− 1}Une conductivité électrique remarquable, environ 22 fois supérieure à celle de son homologue.

Dans les applications de blindage contre les interférences électromagnétiques, le meilleur film supertreillis non vdW montre un excellent blindage de 124 DB, dépassant tout matériau synthétique connu avec une épaisseur similaire. Il est prévu que les supertreillis non vdW élargissent considérablement la plate - forme matérielle, offrant une variété de compositions et de structures cristallines, offrant la possibilité de nouveaux développements dans les systèmes d'empilement artificiel.

Figure: caractérisation TEM d'un superréseau

Institut polytechnique de Rensselaer,Université de l'État de FlorideYunfeng Shi, Hanwei Gao, Jian Shi ont publié les résultats de l'étude long - distance Remote Epitaxy en tant qu'auteurs correspondants. L'étude a révélé de nouvelles percées dans la technologie d'épitaxie à distance, ouvrant de nouvelles opportunités pour le développement de dispositifs électroniques et optoélectroniques.

La téléépitaxie est une technique qui établit une relation épitaxiale entre le film mince et le substrat par interaction à distance, permettant la croissance d'une couche épitaxiale monocristalline de haute qualité et son transfert sur d'autres substrats importants. Dans le point de vue traditionnel, la distance d'action de la téléépitaxie est généralement considérée comme inférieure à 1 nanomètre, car le potentiel s'atténue rapidement après plusieurs distances atomiques. Cependant, les recherches de l'équipe du professeur Jian Shi ont montré que la distance d'action de la téléépitaxie peut atteindre 2 à 7 nanomètres.

Dans les expériences, les chercheurs ont réussi à réaliser la téléépitaxie du film cspbbr3 sur un substrat NaCl, la téléépitaxie du film KCl sur un substrat KCl et la téléépitaxie des microtiges ZnO sur Gan. L'étude a révélé une dislocation sous chaque microtige de ZnO épitaxiée à distance sous une base de Gan, ce qui suggère que l'épitaxie à distance peut être conçue et conçue en contrôlant les défauts.

L'épitaxie à distance est une technologie émergente de croissance épitaxiale qui devrait apporter de riches opportunités pour la conception de dispositifs électroniques et optoélectroniques avancés, libérant les limites du concept d'adaptation de réseau. En téléépitaxie, un matériau bidimensionnel monocouche typique agit comme une couche tampon semi - transparente électrostatique, avec un potentiel de base affaibli mais encore suffisamment puissant pour guider la nucléation et la croissance des atomes. La faible interaction entre le film mince et le substrat permet le transfert de l'ensemble du film mince vers d'autres substrats chimiquement ou structurellement complètement différents dans une étape ultérieure.

L'équipe de recherche a montré l'application de la technique de téléépitaxie sur différents matériaux, y compris GaAs, INP, GAP, vo₂, SrTiO₃à BaTiO₃et CoFe ₂O₄et Y₃Fé₅O₁₂Le Pb(Mg)_{1 / 3}Nb_{2 / 3}O)₃- pbtio₃du CsPbBr₃、 Gan, ZnO et ALN, et l'application de films minces épitaxiés à distance dans une variété de conceptions et de réalisations de dispositifs, y compris les diodes reconfigurables, les dispositifs magnéto - électriques, les diodes électroluminescentes, les photodétecteurs et les peaux électroniques.

Les applications potentielles de cette technologie ne se limitent pas à la croissance de films minces monocristallins de haute qualité, mais peuvent également améliorer les performances et la liberté de conception des dispositifs électroniques et optoélectroniques. Cette percée dans la téléépitaxie offre de nouvelles perspectives pour les applications futures de la science des matériaux et de l'ingénierie.

Figure. Croissance épitaxiale de ZnO sur a - C / Gan

Zhou Peng, Liu chunson de l'Université Fudan, en tant qu'auteur correspondant, a publié les résultats de la recherche "a full - featured 2D Flash Chip enabled by System Integration".

La thèse présente une puce de mémoire flash nor entièrement fonctionnelle avec un matériau 2D au cœur, permettant l'intégration du système via la technologie Atomic - to - chip (atom2chip). La technologie combine une électronique 2D supérieure comme noyau de stockage et est équipée d'une puissante plate - forme CMOS pour prendre en charge le contrôle complexe des instructions. Le plan technique atom2chip comprend un processus de puce à pile complète et une conception de système multiplateforme, fournissant un cadre complet pour la transition d'un concept de dispositif émergent à une puce applicable.

Ce processus de puce à pile complète a été spécialement conçu pour intégrer des processus d'intégration planaire, d'architecture 3D et d'encapsulation de puce, garantissant un taux de réussite élevé de 94,34%. La conception du système multiplateforme a traité la conception de circuits 2D avec la conception de vérification de compatibilité du module 2D - CMOS, aboutissant à une puce entièrement fonctionnelle avec commande 8 bits et commande d'instructions de haute complexité en parallèle 32 bits.

L'article montre que les matériaux 2D présentent d'excellentes propriétés électroniques, même sous une seule épaisseur de couche, et que l'hétérostructure de Van der Waals permet une régulation fine des bandes d'énergie électronique. Ces propriétés permettent à l'électronique 2D de poursuivre les capacités de mise à l'échelle de la technologie du silicium et de créer des mécanismes d'équipement fondamentaux. Comme circuit intégréEquipement semi - conducteurLa mémoire flash 2D présente des vitesses de programmation de tunnel Fowler - Nordheim plus rapides et de meilleurs avantages de mise à l'échelle de longueur de canal que la mémoire flash silicium (technologie de stockage non volatile dominante).

Ces dernières années, la recherche sur l'intégration de semi - conducteurs 2D a attiré de plus en plus d'attention, tant dans l'industrie que dans le milieu universitaire. Électronique 2D avec du silicium matureCircuit logique CMOSCombiné, il sera le moyen idéal de démontrer les avantages de l'électronique 2D au niveau du système et d'accélérer la transition des équipements émergents du laboratoire à l'usine. La recherche présentée dans le document propose une stratégie efficace d'intégration de systèmes qui démontre la supériorité des systèmes électroniques 2D.

Figure: Image Stem de la puce de mémoire flash 2D

Récemment, Yixin Zhao, yuotian Chen, Huafeng Mui et Yongsheng Guo de l'Université Jiao Tong de Shanghai ont publié un article de recherche dans nature intitulé a Matrix - Confined Molecular Layer for Perovskite Photovoltaic Modules.

Le matériau pérovskite est devenu un point chaud de la recherche dans le domaine photovoltaïque ces dernières années en raison de ses excellentes propriétés photoélectriques. Efficacité de conversion d'énergie des cellules solaires pérovskites (PCE), approche progressive des batteries commerciales en silicium, ouvrant la voie à leur application industrialisée. Cependant, la plupart des cellules solaires Perovskites de type inversé à haut rendement sont actuellement confrontées à de nombreux défis en raison des problèmes d'agrégation et d'hydrophobicité des molécules auto - assemblées (SAM).

Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche a proposé une stratégie de « matrice moléculaire auto - Assemblée» (Sam - in - matrix) qui brise les problèmes d'agrégation causés par l'accumulation de molécules originales en répartissant une partie des molécules auto - assemblées dans une matrice de tris (pentafluorophényl) bore stable. Les résultats des simulations et des expériences de Monte Carlo en réseau bidimensionnel montrent que cette stratégie peut former des canaux de transfert de charge très efficaces. Les dispositifs basés sur cette couche de transport de trous Sam - in - matrix (Htl) démontrent une efficacité généralement plus élevée dans une variété de molécules auto - assemblées, avec une couverture de surface étanche, une bonne conductivité électrique et une réduction significative des nanovides enfouis. En outre, la stratégie a montré un potentiel d'application significatif dans la production à l'échelle.

L'utilisation de Sam - in - matrix Htl sur un substrat fto / niox contribue à la formation d'un film mince de grande surface de pérovskite avec une bonne qualité cristalline et une conductivité électrique améliorée. En fin de compte, l'équipe de recherche a réussi à préparer des modules solaires en pérovskite de grande surface allant jusqu'à 1m × 2M et a établi un nouveau record avec une efficacité certifiée de 20,05%.

Figure: pérovskite à niox / Me4PA@BCF Diagramme hrtem du substrat

Récemment, Yu Yi, Université des sciences et technologies de Shanghai, Timothy Pennycook, Université d’anvers, Belgique, et Dou letian, Université de Purdue, États - Unis, ont publié un article de recherche dans nature intitulé « atomically resolved Edges and Defects in lead halide Perovskites ». Leur étude a révélé la structure atomique détaillée des bords et des défauts des matériaux pérovskites aux halogénures de plomb et leurs propriétés dynamiques.

La pérovskite d'halogénure de plomb est un matériau semi - conducteur organique - inorganique avec un rapport coût - efficacité supérieur et des propriétés optoélectroniques intéressantes, qui a attiré l'attention. Cependant, en raison de sa sensibilité extrêmement élevée, il a été jusqu'à présent difficile d'obtenir une image nette de ses bords. L'équipe de recherche a utilisé une technologie avancée de microscopie électronique à transmission à balayage quadridimensionnel pour l'imagerie par recouvrement à très faible dose, révélant pour la première fois la structure des bords et des défauts internes de la pérovskite à résolution atomique. L'étude a révélé que dans l'iodure de plomb de méthylammonium (mapbi3), la terminaison marginale était majoritaire pour le méthylammonium et l'iode, et que les taux de dommages causés par les défauts marginaux et internes étaient liés à la concentration et au type de lacunes présentes, en particulier la présence de lacunes en iode était associée à des taux de dommages plus élevés.

Les matériaux pérovskites attirent l'attention dans les applications solaires en raison de leur haute efficacité, de leur facilité de fabrication, de leur nature réglable et de leur utilisation polyvalente. Cependant, la résolution des problèmes de bords, de défauts et de stabilité est essentielle pour réaliser son potentiel. La forme structurale du matériau pérovskite est abx3, où a représente un cation monovalent, b Un cation métallique et X un anion halogène. Chaque élément joue un rôle différent mais crucial dans la stabilité de la pérovskite. Des études computationnelles et expérimentales ont montré que la faible coordination en position B est probablement la plus instable et que sa Passivation par diverses molécules de base de Lewis améliore considérablement la stabilité et l'efficacité photovoltaïque. Cependant, la compréhension au niveau atomique reste limitée en raison des défis d'imagerie de résolution atomique de ces matériaux hautement sensibles.

L'étude fournit non seulement des informations importantes au niveau atomique pour comprendre les bords et les défauts de la pérovskite d'halogénure de plomb, mais aussi de nouvelles idées et méthodes pour améliorer l'efficacité et la stabilité des cellules solaires de pérovskite à l'avenir.

Graphique: mapbi₃Imagerie résolue atomique

Récemment, Kang Feiyu, He yanbing, Lu Wei, houtingyuan, Shenzhen Graduate School of International Studies de l'Université Tsinghua et Yang quanhong de l'Université de Tianjin ont publié un article de recherche intitulé "a fertile Solid Electrolyte Interphase for Solid - State batteries" dans nature. Cette étude propose des solutions innovantes aux grands défis auxquels sont confrontées les batteries au lithium métal à l'état solide (slmb) dans des conditions de travail réelles.

Les batteries au lithium métal à l'état solide sont considérées comme l'un des candidats les plus prometteurs pour les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle. Cependant, dans des conditions réelles de capacité de surface élevée et de densité de courant élevée, la croissance incontrôlée des dendrites de lithium entrave considérablement leur application commerciale. Les électrolytes polymères solides (SPE) existants, bien que supérieurs aux électrolytes inorganiques solides en termes d'affinité interfaciale, ne présentent pas une conductivité ionique et une stabilité suffisantes pour permettre un transport homogène et rapide des ions lithium. Même avec une augmentation significative de la conductivité ionique par la conception de microstructures ou la fabrication de SPE composites (CSPE) en mélange avec de la céramique, les batteries ont encore du mal à atteindre les objectifs de densité de courant supérieure à 5 ma / cm² et de capacité de surface de 5 MAH / cm² avec les exigences de charge rapide des slmb réels.

L'équipe de recherche a constaté que l'interface d'électrolyte solide (sei), traditionnellement riche en fluorure de lithium (Lif), bien qu'elle puisse inhiber la pénétration du lithium, sa fragilité inhérente et ses obstacles à la diffusion des ions lithium rendent difficile le maintien de l'intégrité de l'interface à des densités de courant élevées et à des capacités de surface élevées, entraînant une croissance sévère des dendrites de lithium, des réactions secondaires et une fissuration de l'interface. Pour ce faire, l'équipe de recherche a développé un sei résistant riche en composés de sulfure d'argent (ag₂s) et de fluorure d'argent (AGF). Un tel sei a une structure minérale riche symétrique du côté de l'électrolyte et une structure argent / Lithium lithophile du côté du lithium métallique, assurant une grande stabilité structurelle et un transport rapide des ions à haute densité de courant et à capacité de surface élevée.

Les résultats expérimentaux ont montré que même avec une densité de courant élevée de 15 ma / cm² et une capacité de surface de 15 MAH / cm², les batteries au lithium symétriques avec ce sei ont une longue durée de vie de plus de 4 500 heures. De plus, cette dureté sei peut fonctionner pendant plus de 7000 heures dans des conditions réelles de 5 ma / cm² et 5 MAH / cm², même à basse température de - 30°C.

L'étude fournit une solution pratique pour les batteries au lithium métal à l'état solide qui atteignent une longue durée de vie en cycle, conservant des performances élevées même dans des conditions extrêmes. Cette découverte a des implications importantes pour le développement futur des véhicules électriques et des systèmes de stockage d'énergie à grande échelle.

Figure: image du miroir électrique congelé de sei