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Matter主编揭晓2019高被引论文前十

发布日期:2020-10-18 11:55

  正所谓回顾过去才能更好地展望未来。在Matter创刊一周年之际,我们要向大家揭晓在2019年发表的被引用次数最多的十篇文章。这十篇文章现已全部开放阅读下载,供大家学习参考!

  10. 澳大利亚阿德莱德大学王少彬课题组: 高级氧化技术降解微塑料污染物

  生活污水和全球水环境中的微塑料污染已对海洋生物和人类健康构成潜在威胁。然而,有效控制和净化微塑料污染的技术仍待进一步研究。澳大利亚阿德莱德大学王少彬教授课题组探究了磁性螺旋状碳纳米管的催化过硫酸盐活性及其微塑料污染物降解的应用。这种弹簧状碳纳米管催化剂在8小时内就能清除水中大部分的塑料微粒,而且在分解塑料微粒所需的苛刻氧化条环境下仍保持稳定。为今后的微塑料降解提供了新的参考。

  自然界中的许多生物为了在复杂的环境中得以生存,进化出了一系列能感知环境变化并能及时做出反应的智能特性。如变色龙,在受到威胁时,不仅可以逃之夭夭,而且还可以通过改变皮肤颜色恐吓天敌或是伪装自己。生物这类环境自适应行为,启发了科学家们研究并开发能感知环境并适应性改变自己性能的软体驱动器和机器人。中国科学院深圳先进技术研究院纳米调控与生物力学研究中心副研究员杜学敏团队研发出仿变色龙软体驱动器,首次报道了能同时通过颜色和形状改变,进而与环境实时交互的软体爬行机器人。不仅为传统驱动器多功能设计提供了新思路,而且极大拓展仿变色龙驱动器在柔体机器人等领域广泛应用。

  金属-有机框架材料(MOFs)机械稳定性对材料是否具备应用性起到决定性作用。在本文中,剑桥大学David Fairen-Jimenez团队与谢菲尔德大学Peyman Z. Moghadam团队合作通过多层次的计算分析,得出了第一幅描述MOFs结构与机械性能之间的关系图。首先,作者对3385个包含41种不同网络拓扑的MOFs进行了高通量分子模拟,并开发了一种免费的机器学习算法来帮助研究者预测MOFs的机械性能。对于高通量空间的不同区域,基于动态现场原位分子动力学模拟技术的深入分析,能够给出特定拓扑结构的结晶度损失压力。总体机械扫描方式揭示了与材料结构息息相关的参数,比如拓扑结构、配位环境和组成要素的本质等。这项工作为理论计算以及研究者评估和设计具备机械稳定性且能够应用到工业领域MOF材料铺平了道路。长按识别下图二维码阅读论文。

  7. 徐强教授等人总结了各种催化反应中涉及的金属有机框架(MOFs)材料

  金属有机框架(MOFs)是一类近些年来被广泛研究的多孔材料,其高度调节性的结构和化学性质使得其在催化等领域拥有广泛的应用前景。为了将MOFs更好应用于实际,将MOFs与功能材料(如金属纳米粒子、量子点、多金属氧酸盐、分子物种、酶、二氧化硅和聚合物)相结合,通过提高活性和稳定骨架结构来增强MOFs的特性。在MOF复合材料/杂化材料中,功能材料可以与MOFs协同工作,在各种化学转化过程中表现出更强的催化活性、选择性和稳定性。日本产业技术综合研究所/扬州大学许强教授等人阐述了了MOF复合材料/杂化材料的研究进展,并重点介绍了其制备和催化应用。

  传统的材料设计策略是利用化学直觉和经验规则。将其与数据科学和机器学习相结合,可以大大扩展搜索空间,加速新发现。材料科学中的机器学习模型已经被广泛地用于预测候选材料的性质。韩国高等科学技术学院(KAIST)的Yousung Jung联合多伦多大学Alan Aspuru-Guzik教授提出一种基于可逆图像特性的无机固体反设计方法,用于寻找新的氧化钒晶型。

  近年来,一种新型的纳米材料Mxenes纳米片受到了研究人员追捧。这主要是由于其独特的物理和光化学性质。这使得这种纳米材料在电池或者电容器等储能器件,传感器和催化剂等等众多领域中得到了广泛的应用。然而,这种纳米材料易于氧化,结构和性能容易受到破坏。传统的解决手段主要依靠低温,创造无氧环境或填充氩气等,但成效并不显著。美国德克萨斯农工大学Micah J. Green教授团队发现,L-抗坏血酸可以有效阻止Ti3C2Tx MXene纳米片的快速氧化或降解。

  由于日益增长的环境和能源问题,开发清洁并且可再生的电化学能源存储装置受到了广泛的关注。金属-空气电池,如锌-空气电池和锂-空气电池,有超高的能量密度,在未来大规模应用有巨大潜力。这篇综述中,日本产业技术综合研究所/扬州大学许强教授等人首先介绍了金属-空气电池的电极反应的基本原理。然后提出了实现适用的放电性和可充电性所面临的问题。在接下来的章节中,总结了如何通过对空气电极、金属电极、电解质和隔膜材料的设计来克服这些问题。重点讨论广泛研究的锌-空气电池和锂-空气电池,并简要讨论了其他类型的金属-空气电池,如铝-空气电池、镁-空气电池、钠-空气电池。最后,对金属空气电池未来的发展方向进行了总结和展望。

  3. 南洋理工大学楼雄文教授联合安徽大学遇鑫遥教授发表Matter综述:用于钠离子电池的纳米结构电极材料

  鉴于与商业锂离子电池相比,钠离子电池(SIB)已成为大规模电能存储有希望的候选者,目前迫切需要开发具有坚固结构和增强的钠存储特性(例如高倍率能力,长循环寿命)的先进电极材料,以促进SIB的实际应用。由于小晶粒尺寸,独特的纳米结构,365bet,所需的组成以及多孔/空心结构的存在,纳米结构工程已成为改善电化学性能的有效方法。南洋理工大学楼雄文教授联合安徽大学遇鑫遥教授课题组简要概述了用于SIB的纳米结构电极材料的设计和合成,通过强调各种具有增强储钠能力的纳米结构电极材料的优势,为高级SIB的未来发展提供一些启示。

  随着船只往来海上的各种“动物偷渡客”中,贻贝可谓最恶名远扬的一种,它们会牢牢粘在船上,对船体造成破坏。但贻贝也用自己这种牢固的粘合能力“将功补过”,成为工程技术界广受欢迎的明星。基于在贻贝仿生表/界面改性中的长期研究工作,南昌大学王振兴博士、李越湘教授与哈尔滨工业大学邵路教授、中山大学杨皓程副教授及美国阿贡国家实验室的Seth B. Darling研究员等人合作,详细总结分析了近年来贻贝仿生表/界面改性技术在水处理领域的研究进展和面临的挑战,并展望了这一领域的发展方向。。

  1. 清华大学张强教授/北理工黄佳琦教授Matter综述:高稳定锂金属负极的改性界面

  锂金属电池(LMBs)具有显著优于传统锂离子电池的高能量密度,但由于锂负极超高化学反应活性,几乎会与所有的非水性液体电解质形成固态电解质界面(SEI),这种极度不稳定的SEI严重限制了LMB的应用。科研人员通常采取电解质添加剂、锂盐和溶剂优化、高浓度电解质和纳米结构电解质等提高SEI的稳定性。但是在长期服役过程中,SEI仍然存在许多不足:化学异质性,机械脆性,不同工况条件下的成分与结构差异等。合理设计稳定的界面,为实现安全稳定的金属锂负极应用提供重要保障。清华大学张强教授团队联合北京理工大学黄佳琦教授课题组在Cell Press细胞出版社旗下期刊Matter上发表综述文章,系统展示了锂金属与液(固)电解质之间界面的最新研究成果,并且提出了展望。

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