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科研界的神雕侠侣:这对夫妻档联袂发表近10篇Science和Nature


看见题目有很多人可能已经猜到了他们的名字,而也有很多小伙伴儿怕是还在想着是谁呢这么厉害?没错,就是大名鼎鼎的纳米界的“神雕侠侣”段镶锋、黄昱夫妇。段镶锋的名字对大家来说并不陌生了,作为化学和材料领域双双进入百人堂的顶尖学者,已经获得了各种荣誉。而对于他的妻子,同样也是顶尖材料科学家的黄昱来说,很多人就显得有些陌生了。但是你知不知道,他们发表的顶级国际期刊基本都会署上对方的名字,不仅是生活上的伴侣,更是学术科研的良师益友。

故事要从中科大讲起,段镶锋1992年以优异的成绩进入中科大少年班学习,黄昱是他晚两年入学的师妹,可能是缘分,两人又相继赴美哈佛大学深造,在博士期间都在国际著名科学家Charles M. Lieber门下学习,而这位大牛也是化学领域全球顶尖一百名化学家中排名第一的存在,包括杨培东、崔屹等顶尖学者都曾在其门下学习。在博士期间两人就展开合作,双双获得了瞩目的成果。就在2001年,两人合作的课题获得了巅峰成就,被Science评为01年世界十大科技进展,并名列榜首。

从段镶锋老师的课题组网站可以看到,在哈佛大学读博期间,仅2001年就发表了4片N/S文章,而其中3篇都是和妻子合作完成,还有一篇是和大牛崔屹一起完成。

2003年发表的两篇Nature中,两人合作的有关纳米线的研究更加深入,他们研究了从单个纳米线实现电驱动激光的可行性。在单晶硫化镉纳米线上进行的光学和电学测量表明,这些结构可以用作具有与纳米线长度反向相关的模式间距的Fabry–Perot光学腔。电驱动的纳米线激光器可以组装成能够发射各种颜色的阵列。

到了2010年以后,两人的论文进入了高产期,每年都以十几篇的高影响因子文章的产出。

图中可以清晰的看出,两位老师发文的趋势都是如此的相似,真是将缘分演绎到了极致呀!而其中Nature和Science数量就达到了10余篇。下面小编挑选了几篇为大家展示“神雕侠侣”的风采。

单层原子晶体分子超晶格

这是夫妻俩回国创业带动国内高校发展的又一力作,也是段镶锋受聘湖南大学依托湖南大学发的第二篇文章,实现了湖南大学Science和Nature双双从零到一的突破。他们设计了一种电化学分子嵌入方法,用于一类新的稳定超晶格,其中单分子原子晶体与分子层交替。使用黑磷作为模型系统,插入十六烷基三甲基溴化铵产生单分子磷分子超晶格,其中层间距离是黑磷中的两倍以上,有效地分离了磷杂环单分子层。由单层磷分子超晶格制造的晶体管的研究显示开/关电流比率超过107,以及优异的迁移率和优异的稳定性。研究进一步表明,几种不同的二维原子晶体,例如二硫化钼和二硒化钨,可插入不同尺寸和对称的季铵分子,以产生具有特定的分子结构,层间距离,相组成等。这些研究为基础研究和潜在的技术应用定义了一个多功能的材料平台。

商业级高载量三维多孔石墨烯/氧化铌复合物实现超高倍率能量储存

这项研究设计了一种三维多孔石墨烯/氧化铌(Nb2O5)复合物结构,用以在商用水平的载量(>10 mg/cm2)上,实现超高倍率能量储存。3D石墨烯网络具有很好的电子传输性能,同时其多级孔结构促进离子快速传输,利用正交晶系的T- Nb2O5可以评估在3D石墨烯框架(3D-HGF)的载量效应,并实现Li离子的嵌入。同时这种多孔的石墨烯复合骨架结构,优化了在高载量时电极的高倍率放电性能和面积容量,极大地促进了在实际商业应用中的推广。

高性能过渡金属掺杂Pt3Ni八面体用于氧还原反应

段镶锋夫妇通过把表面掺杂过渡金属掺杂的Pt3Ni正八面体杂化到碳材料上,获得了一种高效的氧还原电催化剂。表现出了最好的催化活性,比商业的铂碳电极材料分别提高了81和73倍。

锯齿状形貌提升催化剂性能

在这篇文章中他们阐述了如何利用锯齿状铂纳米线提高催化剂的电催化活性。形成的这种锯齿状而非光滑表面的铂纳米线,增加了新的催化活性位点,这有利于降低反应壁垒,提高氧还原反应速率。同时,细直径的铂纳米线有利于铂原子充分暴露在表面,使它们更容易参加反应,而非内嵌在纳米线内部而无法加入催化反应。所有这些结果在降低催化反应铂用量和电池成本的同时也能加大反应效率和发电速率。黄昱教授说道:“这个研究是个很好的例子,说明我们可以通过纳米材料的原子尺度调控和微小维度下的结构功能化,获得材料在功能应用中的巨大收益。对于材料科学家而言,这是一个有待我们去探究的奇妙世界。”

下面为大家列出了二人合作发表的文章:

题目 年份 期刊 DOI
Directed assembly of one dimensional nanostructures into functional networks  2001 Science 10.1126/science.291.5504.630
Indium phosphide nanowires as building blocks for nanoscale electronic and optoelectronic devices  2001 Nature 10.1038/35051047
Logic gates and computation from assembled nanowire building blocks 2001 Science 10.1126/science.1066192
Single-nanowire electrically driven laser  2003 Nature 10.1038/nature01353
High speed graphene transistors with a self-aligned nanowire gate  2010 Nature 10.1038/nature09405
Exceptional Performance for Oxygen Reduction Reaction over Transition-Metal Doped PtNi Octahedra  2015 Science 10.1126/science.aaa8765
High-performance transition metal–doped Pt3Ni octahedra for oxygen reduction reaction 2015 Science 10.1126/science.aaa8765
Ultrafine jagged platinum nanowires enable ultrahigh mass activity for the oxygen reduction reaction  2016 Science 10.1126/science.aaf9050
Three-dimensional holey-graphene/niobia composite architectures for ultrahigh-rate energy storage  2017 Science 10.1126/science.aam5852

以上仅展示了两位老师的部分优秀成果,如需看更多精彩内容请移步两位老师的课题组主页:

Duan Research Group:http://xduan.chem.ucla.edu/

Huang Research Group:http://yhuang.seas.ucla.edu/

小编只想说:祝天下材料人均能修成正果!!!

本文由材料人Allen供稿,材料人整理编辑。

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