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机械强韧共晶凝胶:精确调控晶域结构实现高性能功能材料
在生物医学工程、柔性电子和能源存储等领域,高性能凝胶材料的需求日益增长。传统水凝胶、有机凝胶和离子凝胶往往面临机械强度不足、环境稳定性差或生物相容性欠佳等问题。共晶凝胶(Eutectogels)作为新兴材料,虽具有低挥发性、宽电化学窗口等优势,但其脆弱的网络结构导致难以同时实现高强度和高韧性。这一"刚度-韧性权衡"难题长期制约着其实际应用。中国科学院的研究团队在《Nature Communications》发表创新成果,通过变温溶剂交换(Variable-Temperature Solvent Exchange, VTSE)策略,成功制备出机械性能卓越的共晶凝胶。该研究巧妙利用PVA在水(良溶
来源:Nature Communications
时间:2025-08-12
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界面调控实现Hf0.5Zr0.5O2(100)外延薄膜的单轴面内铁电性突破
在非易失性存储器研发领域,氧化铪基铁电薄膜因其CMOS工艺兼容性和优异尺寸缩放特性备受关注。然而现有研究主要利用其面外极化特性,面内铁电性的实现长期面临挑战——多晶HZO薄膜的随机取向导致极化方向难以调控,而传统外延薄膜又受限于高矫顽场(通常2-10 MV/cm)。如何实现低功耗、可定向调控的面内铁电性,成为该领域亟待解决的关键科学问题。中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心的研究团队通过创新性界面工程设计,在SrTiO3(110)衬底上成功制备出(100)取向的单斜相HZO外延薄膜。研究发现,当薄膜直接生长在STO(110)衬底时,会形成独特的"交错式"原子重构界面,这种界面结构能有效降
来源:Nature Communications
时间:2025-08-12
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超软快速自修复聚离子液体电极推动介电弹性体驱动器性能突破
在软体机器人领域,介电弹性体驱动器(DEAs)因其大形变、轻量化、快响应等特性备受关注,但其性能长期受制于电极材料的刚性约束。传统离子凝胶电极虽具自修复能力,但弹性模量多在数十kPa以上,严重限制了驱动器的应变性能和修复效率。更棘手的是,现有电极在水下环境中的稳定性与修复能力不足,制约了DEAs在海洋探索等场景的应用。针对这一挑战,研究人员通过精准调控聚离子液体(PIL)的阴离子-阳离子相互作用,成功开发出具有革命性性能的PIL30-TFSI电极。该材料以三氟甲磺酰亚胺(TFSI-)为阴离子,通过削弱其与聚(1-己基-3-乙烯基咪唑)(PC6+)的离子相互作用,实现了3.4 kPa的超低弹性模
来源:Nature Communications
时间:2025-08-12
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分子尺度解析聚乙醇胺渗透蒸发脱盐膜中水分子传输机制:从纳米簇到单分子扩散的理论突破
全球淡水短缺问题日益严峻,海水淡化技术成为解决水资源危机的重要途径。在众多膜分离技术中,渗透蒸发(Pervaporation, PV)脱盐因其99.5%以上的脱盐率和仅约2 kWh/m3的低能耗优势备受关注。然而,与传统反渗透(RO)技术相比,PV技术面临一个根本性挑战——对高度溶胀聚合物膜中水分子传输机制的理解不足,这严重制约了高性能膜材料的开发。中国某研究机构的研究团队在《Nature Communications》发表的最新研究,通过多尺度模拟与理论建模相结合,首次揭示了聚乙醇胺(Polyvinyl alcohol, PVA)脱盐膜中水分子的动态传输规律。研究发现,随着膜内浓度梯度降低,
来源:Nature Communications
时间:2025-08-12
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原位分子编织策略构建离子聚合物-金属有机框架杂化材料用于高效捕获放射性阴离子
放射性核素99Tc是核工业废料中的高风险污染物,其半衰期长达2.13×105年,且以高迁移性的99TcO4-形式存在。传统吸附材料面临动力学缓慢、选择性不足等挑战,而将聚合物与金属有机框架(MOF)结合的策略又受限于聚合物链的缠结和低负载效率。如何实现聚合物在MOF纳米通道中的有序排列,同时暴露更多活性位点,成为该领域的关键科学问题。东华大学的研究团队在《Nature Communications》发表研究,提出了一种创新的原位分子编织策略。通过剪切力与配位键的双重调控,成功将阳离子聚合物链解缠结并定向排列于MOF纳米通道中,构建了系列离子聚合物-MOF杂化材料(如MW-Ptriaz@MOFA
来源:Nature Communications
时间:2025-08-12
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基于咔唑配体的高选择性互锁笼状结构合成及其在光热海水淡化中的应用研究
随着全球水资源短缺问题日益严峻,太阳能驱动海水淡化技术因其清洁可持续的特性成为研究热点。然而,传统光热材料存在吸收光谱窄、能量转换效率低等瓶颈。如何设计兼具宽谱吸收和高光热转换效率的新型材料,成为该领域亟待解决的科学难题。在此背景下,河南大学等单位的研究人员在《Nature Communications》发表了一项突破性研究,通过精巧的分子设计实现了互锁笼状结构的高效合成,并将其成功应用于海水淡化领域。研究人员采用单晶X射线衍射、核磁共振波谱(NMR)和电喷雾电离质谱(ESI-TOF-MS)等技术表征结构,通过紫外-可见-近红外光谱(UV-Vis-NIR)和电子顺磁共振(EPR)评估光热性能,
来源:Nature Communications
时间:2025-08-12
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基于光学纳米纤维的微滴超长程光牵引:突破光子动量工程极限
在光操控领域存在一个"反直觉悖论":自1619年开普勒发现光压推动彗尾现象以来,光的"推力"已被深入研究,但光的"拉力"却长期面临理论预测与实验实现的巨大鸿沟。特别是对于透明物体,传统单光束牵引距离被限制在200微米量级,而理论预测的14厘米级牵引始终未能实现。这一瓶颈源于长距离光子动量传递的工程难题——如何在保持光束质量的同时精确调控波矢分布?浙江大学的研究团队在《Nature Communications》发表的研究给出了突破性解决方案。他们巧妙地将光学纳米纤维转化为"光子动量变压器",当纤维直径缩小至真空波长三分之一以下时,原本普通的1552 nm通讯波段激光竟能产生惊人的"逆推力"。这
来源:Nature Communications
时间:2025-08-12
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机器学习增强恒电位框架下锂金属-电解质界面枝晶形成机制的原子尺度观测
锂金属凭借3860 mAh/g的超高理论比容量和0.59 g/cm3的低密度,被视为下一代高能量密度电池的理想负极材料。然而循环过程中不可控的锂枝晶生长不仅会降低库仑效率,更可能刺穿隔膜引发短路起火,这一安全隐患严重制约着锂金属电池的实际应用。虽然扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等表征手段能观测枝晶形貌,但受限于时空分辨率,始终难以捕捉枝晶形成的动态过程。分子动力学(MD)模拟虽能提供原子尺度解析,但传统方法无法实现电化学恒电位条件,导致锂电沉积/溶解过程的模拟存在根本性挑战。针对这一难题,研究人员创新性地将机器学习力场(MLFF)与电荷平衡法(QEq)相结合,开发出DP-QEq恒电位模
来源:Nature Communications
时间:2025-08-12
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鲤鱼cGAS的功能鉴定及其在抗病毒免疫中的关键作用揭示
Highlight哺乳动物环鸟苷酸-腺苷酸合成酶(cGAS)通过识别病毒DNA激活cGAS-STING通路,在抗病毒天然免疫中发挥核心作用。尽管在哺乳动物中研究深入,但该通路在低等脊椎动物特别是硬骨鱼中的功能仍知之甚少。本研究首次在鲤鱼中鉴定出cGAS同源基因(c-cGAS),揭示了其在免疫激活和病毒应答中的独特作用。Molecular cloning and characterization of c-cGAS通过PCR和RACE技术获得鲤鱼cGAS全长cDNA序列(命名为c-cGAS),经桑格测序验证。序列比对显示其与其他物种cGAS具有高度保守性(图1A),系统进化分析表明c-cGAS与
来源:Fish & Shellfish Immunology
时间:2025-08-12
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PCBP1通过调控HIF-1α/HO-1通路改善高糖诱导的视网膜微血管内皮细胞铁死亡:糖尿病视网膜病变治疗新靶点
Highlight亮点发现本研究首次在增殖性糖尿病视网膜病变(PDR)患者玻璃体样本中发现铁死亡相关基因(FRGs)的显著差异表达,并通过高糖(HG)刺激的人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs)模型揭示:PCBP1作为铁分子伴侣,通过调控HIF-1α/血红素加氧酶-1(HO-1)通路维持铁稳态,从而抑制内皮细胞铁死亡的关键机制。Participants研究对象从2022年7月至2023年9月,在中国科学技术大学附属第一医院招募了两组参与者(第一组:3名PDR患者和3名特发性黄斑裂孔患者;第二组:30名PDR患者和19名对照患者)。所有PDR患者均符合玻璃体切除术治疗指征,并排除了合并其他玻璃体
来源:Experimental Eye Research
时间:2025-08-12
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多功能季铵化木质素-植酸组装体:绿色水性环氧涂料的防火增强与防腐协同机制
Highlight本研究创新性地采用"一锅法"合成聚丙烯酰胺-木质素磺酸钠-季铵化壳聚糖(PAM-SL-QCS)双网络水凝胶电解质,其阳离子(-N+(CH3)3)和阴离子(-SO3-)基团协同作用形成离子高速通道,同时通过静电吸附和微观交联机制增强结构稳定性。Materials实验材料包括:台湾碳能公司的碳布(W0S1011)、深圳科晶集团的锌箔(100μm)、灿瑞科技的铜箔(30μm),以及丙烯酰胺(AM)、木质素磺酸钠(SL)、过硫酸钾(K2S2O8)、季铵化壳聚糖(QCS)等试剂。Design and preparation与传统浸渍法相比,"一锅法"制备使电解质离子分布更均匀。水凝胶内
来源:European Polymer Journal
时间:2025-08-12
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综述:基于生物胶的生物聚合物作为3D打印应用的先进材料
光响应性均聚物的精密自组装调控合成与表征通过开环复分解聚合(ADMET)成功制备了两种含吡啶阳离子基团和烷基偶氮苯(azo)侧链的均聚物(IAzoCpHPs)。当烷基间隔链长度(p)分别为11和6时,1H NMR和GPC证实获得了分子量可控的聚合物。值得注意的是,较长的烷基链(p=11)促使形成球形胶束,而较短链(p=6)则自组装为空心囊泡,这种形态差异源于分子间作用力的精确平衡。作用机制解析该体系巧妙地整合了三种关键作用力:聚烯烃骨架的疏溶剂性、离子键的静电作用以及trans-azo的π-π堆积。在光稳态(PSS)条件下,365nm紫外光引发trans→cis异构化使π-π相互作用减弱,而4
来源:European Polymer Journal
时间:2025-08-12
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综述:普鲁士蓝及其类似物在金属离子电池中的研究进展与商业化进程
开放框架结构与储能机制普鲁士蓝类似物(PB/PBAs)的化学通式为AxM1[M2(CN)6]1-y·□y·nH2O,其三维骨架中的[M2(CN)6]空位和结晶水直接影响离子迁移速率。研究表明,六氰合铁酸盐(HCFs)亚类因Fe-C≡N-Fe键的刚性结构,可实现1.0-4.5 V电压平台下的70-170 mAh g−1理论比容量。高结晶度合成策略共沉淀法、水热法、电化学沉积和模板法四大主流方法可调控结晶度。其中低温共沉淀法合成的PBAs缺陷率低于5%,而水热法所得产物晶格完整性更优,适用于锌离子电池(ZIBs)正极材料。缺陷工程的主动调控通过核壳结构设计或梯度浓度掺杂,可构建内置电场加速离子传输
来源:Coordination Chemistry Reviews
时间:2025-08-12
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综述:钼和钨二硫族化物量子点:性质、合成及能源应用
钼和钨二硫族化物量子点的能源应用前沿晶体结构Mo和W二硫族化物遵循X-M-X三明治结构(M=Mo/W;X=S/Se/Te),单层内通过强共价键连接,层间则依靠弱范德华力结合。这种独特的层状结构使其可通过物理或化学方法剥离为量子点(QDs),当尺寸缩小至激子玻尔半径(<10 nm)时,会产生显著的量子限域效应,表现为带隙展宽、比表面积增大和活性位点密度提升等特性。合成方法目前主要采用两类制备策略:自上而下法通过机械剥离或液相超声将块体材料分解为QDs,操作简便但尺寸分布较宽;自下而上法则通过水热/溶剂热法、热注射法等化学反应从分子前驱体构建QDs,可精确控制结晶度但条件苛刻。最新研究显示,结合激
来源:Coordination Chemistry Reviews
时间:2025-08-12
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综述:界面水多尺度调控策略增强电催化性能
界面水的基础特性与动态行为作为电催化反应的核心介质,界面水展现出独特的氢键网络结构和各向异性动力学特征。通过表面增强红外光谱(ATR-SEIRAS)和机器学习势场(MLP)等技术,研究者发现阶梯表面上的水分子会形成定向排列结构,其动态氢键重构直接调控质子转移路径。特别值得注意的是,自由水比例与OER能垒降低存在定量关系,这种原子尺度的认知为后续多尺度调控奠定了基础。界面水的多尺度调控策略原子尺度:通过强金属-载体相互作用(EMSI)调控配位水结构,例如Ru基催化剂中电子转移加速使反应中间体吸附能优化,同时激活氢键网络。介观尺度:通过电场调控双电层(EDL)厚度,可建立局部高质子浓度微环境,有效
来源:Coordination Chemistry Reviews
时间:2025-08-12
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后生元与植物源添加剂对凡纳滨对虾生长性能及免疫应答的协同调控机制研究
随着全球对虾养殖业以年均9%的速度扩张,环境恶化和疾病爆发成为制约产业发展的关键瓶颈。传统抗生素的滥用导致耐药性问题日益严峻,开发安全可持续的替代方案成为研究热点。在此背景下,越南水产研究所第一分院的研究团队在《Comparative Immunology Reports》发表了一项创新研究,系统评估了两种新型饲料添加剂——酿酒酵母发酵后生元(SCFP)和植物精油复合物对凡纳滨对虾免疫功能的调控作用。研究采用为期45天的对照实验,设置基础饲料组、0.45% SCFP后生元组(Ps)和0.02%植物精油组(Ph),监测生长指标和6项免疫参数。技术方法上,团队运用了标准化养殖系统管理、血淋巴细胞分
来源:Comparative Immunology Reports
时间:2025-08-12
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新型无催化剂介导的“氧化剂-氧化剂”协同体系高效去除水体微污染物的机制与应用研究
亮点本研究开创性地构建了PAA(过氧乙酸)/PI(高碘酸盐)协同氧化体系,其降解磺胺甲恶唑(SMX)的速率常数(kobs 0.312 min-1)达到H2O2/PI体系的3.4倍,展现出“氧化剂-氧化剂”策略的独特优势。化学试剂与材料核心氧化剂为PAA(自制储备液)与NaIO4(高碘酸钠),实验用水为超纯水(电阻率≥18.2 MΩ·cm)。实验流程除18O同位素示踪实验采用H218O体系外,其余批次实验均在25±1℃避光条件下进行,通过HPLC监测污染物降解动力学。性能评估99%),而单一氧化剂处理效率不足10%。同位素示踪与理论计算证实•OH源自PI活化,1O2则来自PAA裂解,双通路协同作
来源:Water Research
时间:2025-08-12
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太湖地区不同耕地类型下地下水反硝化动力学与N2O排放特征及其环境调控机制
Highlight耕地类型显著影响地下水反硝化效率,稻麦轮作田的RE(73.60%)显著高于菜地(62.28%),揭示传统耕作模式在氮污染控制中的优势地位。研究区域长期定位试验位于江苏常熟(120°42'E,31°33'N),属太湖流域典型亚热带季风气候区,年均降水量1100 mm,地下水位仅1-3米,为氮素迁移转化研究提供了理想场所。NO3–-N与NH4+-N浓度变化特征稻麦轮作田在2023年水稻季出现NH4+-N浓度峰值(5.79 mg N·L−1),而NO3–-N在小麦季达到最高,证实水旱轮作显著调控氮素形态转化。土地利用对反硝化效率的影响全球数据对比显示,自然湿地RE高达98%,而农田
来源:Water Research
时间:2025-08-12
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电化学协同催化臭氧化系统:一种高效节能的有机废水处理新策略
Highlight本研究构建的电化学原位臭氧协同催化氧化(EOCO)系统,通过Sb-SnO2阳极的低电位臭氧生成(E0=1.51 V)和MnxCu1-xO催化层对臭氧的即时分解,实现了·OH与1O2的高效联产。该系统摒弃传统高浓度臭氧输出模式,转而追求与下游催化能力匹配的稳定臭氧供给,使苯酚降解效率媲美硼掺杂金刚石(BDD)电极的·OH氧化法,同时能耗降低36.2%。Construction and functional integration of the EOCO system如图2a所示,EOCO系统将Sb-SnO2阳极的原位臭氧生成与多孔Ti泡沫负载的MnxCu1-xO催化层(OCL)
来源:Water Research
时间:2025-08-12
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超润湿辅助制备高密度超短两性离子接枝膜:突破性抗污染性能研究
Highlight本研究通过超润湿辅助表面接枝(SASG)策略,实现了N-氧化物基超短两性离子(TMAO)在膜界面的高效锚定。创新点在于利用高密度共价键使引发剂充分接触表面,最终获得55.15%的惊人接枝效率。Conclusions超润湿辅助表面接枝技术通过构建高密度界面共价键,成功实现N-氧化物两性离子的高效接枝。TFC-TMAO膜展现出22.27 L m−2 h−1 bar−1的水通量和147.16的Na2SO4300 Da的痕量有机污染物(TrOCs)截留率达95-99%。
来源:Water Research
时间:2025-08-12