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说明: 来源:中科院物理所  单分子磁体(single-molecule magnet)是由分立的、无磁性相互作用的纳米尺寸分子单元构成的一类特殊磁体,每个分子都是一个独立的磁性功能单元,其在高温下表现为超顺磁性,在低温下出现磁滞和磁化量子隧穿行为。单分子磁体有望作为信息存储单元,用于实现超高密度信息存储。同时,对单分子磁体的磁化量子隧穿效应的研究也有利于揭示量子力学行为是如何在宏观尺度上起作用,并可能应用于量子计算。自1993年发现第一个单分子磁体Mn12以来,人们已经合成出大量基于过渡金属磁性离子和稀土磁性离子的单分子磁体,并对其磁性开展了深入的研究。然而,对于单分子磁体的电学性质的研究还鲜有报道。近期,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室研究员孙阳指导博士生马怡妮娜与南开大学化学系博士王玉霞、教授师唯、程鹏等合作,研究了单分子磁体的介电性质,首次在一种含稀土离子Dy的单分子磁体中,观察到显著的磁介电效应。  王玉霞等利用溶液缓慢蒸发法合成出一种[Dy(L)2(C2H5OH)Cl3]·C2H5OH单分子磁体单晶样品,尺寸可以达到毫米量级,为电学测量打下了基础。在该晶体中,强自旋-轨道耦合的Dy离子处于轻微畸变的八面体配位场中,具有单轴各向异性,有利于形成单分子磁体。通过交流磁化率和直流磁化强度的测量,确定了该单分子磁体的低温磁性弛豫行为和磁各向异性。在此基础上,马怡妮娜利用孙阳研究组自主研制的多功能磁电耦合测量系统,仔细测量了该单分子磁体不同晶向的介电常数随温度和磁场的变化。在低温下(2—40 K),其介电常数随磁场增加而上升,到8T磁场时依然没有饱和,表现出显著的磁介电效应。该效应被认为是来源于高自旋态的三价Dy离子,具有较强的自旋-晶格耦合,外加磁场导致局域晶格的收缩,进而产生电容的变化。这是首次在单分子磁体中观察到磁介电/磁电容效应...
说明: 来源:中科院福建物构所   由于稀土上转换纳米晶具有将近红外光转换成短波长可见-紫外光的上转换发光特性,同时中空核壳结构纳米晶具有高比表面积及丰富可调的孔道结构等优点,中空核壳结构稀土上转换纳米晶在生物传感及成像、药物缓释和医学诊疗等方面具有广泛的应用前景。迄今,合成中空核壳结构上转换纳米晶主要是利用硬模板法。然而,硬模板法需要先对上转换纳米晶进行二氧化硅或聚合物包覆,随后通过选择性腐蚀或者高温煅烧去除模板,其合成工艺较复杂且无法实现在衬底上原位构筑中空核壳结构纳米晶,从而大大限制了其应用范围。  通过在稀土上转换纳米晶表面外延生长均匀包覆同质壳层通常被认为是减少原有纳米晶表面缺陷密度,从而提高上转换发光效率的一种有效策略。然而,对于同质包覆核壳结构上转换纳米晶核壳界面结构尤其是界面缺陷是否被显著抑制等基础问题尚缺乏深入的实验研究。在国家自然科学基金杰出青年科学基金、科技部“973”计划、中国科学院战略性先导科技专项和创新国际团队等的支持下,中科院福建物质结构研究所功能纳米结构设计与组装重点实验室陈学元研究小组和王元生研究小组合作,徐金等通过电子束辐照核壳结构稀土上转换纳米晶(NaLuF4:Gd/Yb/Er@NaLuF4:Nd/Yb@NaLuF4)发现同质包覆核壳结构纳米晶其内核与壳层界面处依然存在大量晶体缺陷,并且该界面缺陷浓度甚至高于内核中体相缺陷的浓度。在此基础上,研究者们巧妙地利用这种界面缺陷调控,借助电子束刻蚀首次实现了在碳膜衬底上原位构筑中空核壳结构稀土上转换纳米晶。在一定功率密度的电子束辐照下,预先沉积于碳膜衬底上的核壳结构稀土上转换纳米晶由实心球体快速转变为中空核壳结构,整个过程在30秒内即可完成,并且中空核壳结构纳米晶依然保持原有的晶体结构。通过对纳米晶由实心向中空核壳结构转变过程的原位透射电镜观察,并结合理论模型分析,研究人员进一步揭示了该中空...
说明: 来源:中科院宁波材料所   近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所稀土磁性功能材料实验室针对南方离子型中、高钇矿的特点,在高丰度钇混合稀土永磁材料研发和产业化方面取得系列进展,通过对硬磁主相的结构设计与界面分布的优化调控,开发出具有优异耐温特性的高矫顽力磁体,突破了高丰度稀土元素在永磁领域的应用瓶颈。  烧结Nd-Fe-B永磁体的磁性能取决于磁体的相组成及微观结构,而磁体相组成和微观结构主要由制备过程中合金元素冶金行为控制,研究人员首先系统研究了高丰度稀土元素La/Ce/Y在磁体制备过程中的分布及迁移特征,澄清其对合金成相及微观组织结构的影响规律。研究发现在速凝过程中,La和Ce在合金的晶界相中大量富集,Y主要富集于合金的2:14:1主相中,分析表明Y的引入可以稳定四方相,避免La、Ce对硬磁相结构的破坏。在后续工艺过程中,Y则进一步从晶界向主相晶粒内部偏聚。图1反映了这种稀土冶金行为造成的不同高丰度稀土元素在合金内分布的差异性。  基于对该冶金行为特征及磁体反磁化机理的认识,研究人员进一步提出了Y在主相内部偏聚的结构设计思路,并获得了Y偏聚于主相晶粒核心的核壳结构,如图2所示,晶粒表层的较低的Y含量使得主相晶粒具有更高各向异性场的壳层区域,能够有效抑制晶粒表面的反磁化形核过程,增强磁体的矫顽力。进一步通过合理设计晶界成分,利用晶界相区域的溶解析出作用,解决由于晶粒生长及稀土钇元素强烈的迁移偏聚行为造成的晶粒黏连、晶界相缺失及偏聚的难题,成功实现了连续均匀的晶界相对核壳结构硬磁相的包覆,有效增强了晶粒间的磁隔离效应,使得高丰度钇混合稀土磁体表现出较高的室温矫顽力及优异的耐温特性,在Y替代Nd40%之内均可获得最大磁能积大于40MGOe的磁性能,Y替代15%Nd获得矫顽力大于17kOe的磁性能,综合性能优于Ce取代磁体。该研究结合主相结构调控及晶界增强技术,解决了...
说明: 来源:新民晚报  日前,从上海海事大学获悉,由该校物流工程学院教授汤天浩带领的团队所研发的海上风力和海流混合发电技术取得进展,其中海流发电实验平台已经初步建立。  该项目主要研究在海洋特殊环境下,研制海流发电机,探索和解决风力和海流混合发电系统的构建、集成、电能变换模式、并网控制等关键技术。海洋新能源混合发电系统的结构包括海上风电系统、海流发电系统、海水温差发电系统等。  据介绍,海流发电实验平台由真实的水流模拟发电系统、基于OPAL-RT模拟计算机组成的计算机模拟系统,以及两个电机组成的半物理仿真系统组成。能通过不同的系统模拟与实验方法,研究海流发电系统性能。其中“海流模拟装置”可以产生0-1.5m/s流速的水流。系统用来模拟海流运动,可产生均流、波浪、浪涌、涡流等。  在海流发电机的研制过程中,汤天浩团队设计了直接驱动的低速“永磁同步发电机”。这种发电机省去了励磁绕组以及容易出问题的集电环和电刷,结构较为简单,加工和装配费用减少,运行可靠,非常适合海流发电环境。采用稀土永磁后可以增大气隙磁密,从而显著缩小电机体积,提高功率质量比。由于省去了转子励磁损耗,电机效率得以提高。另外,处于直轴磁路中的永磁体的磁导率很小,直轴电枢反应电抗较电励磁同步发电机小得多,因而固有电压变化率也比电励磁同步发电机小。  研究团队还提出了多种海洋可再生能源直流并网方案,简化了系统并网控制,并提出采用直流输电方法,解决海底输电问题;设计和开发了两种并网逆变器,能够按用户需求提供交流电,或与岸上电网并网发电。“目前,我们建立了海流发电仿真平台,初步建立了海流发电实验平台,为今后进一步研究奠定了基础。” 汤天浩表示。
说明: 来源:中科院大连化物所   近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室包信和与汪国雄团队在高温二氧化碳电催化还原研究中取得新进展,相关结果发表在《纳米能源》(Nano Energy)上。  固体氧化物电解池(SOEC)可以将CO2和水转化为合成气、烃类燃料并联产高纯度O2。该电解池具有全固态和模块化结构,以及能量效率高、成本低等优点,在CO2转化和可再生清洁电能存储方面表现出极具潜力的应用前景。  钙钛矿型陶瓷阴极由于在氧化还原气氛下结构稳定,且可有效抑制积碳反应,是近年来SOEC领域的研究热点。然而,钙钛矿型陶瓷阴极氧空位浓度低、CO2吸附弱、CO2活化和转化困难,导致CO2电催化还原性能较低。    该研究团队制备了钒掺杂的镧锶铁与钆掺杂的氧化铈纳米复合材料(LSFVx/GDC),作为SOEC阴极应用于高温CO2电催化还原反应。实验和理论计算结果表明,钒的掺杂可增加阴极氧空位浓度,提高了阴极CO2高温吸附活化能力和电催化还原性能。在800°C和1.6V时,SOEC电流密度可达0.62A/cm2,比未掺杂时提高了51.2%,电流效率接近100%。该研究通过金属元素掺杂来调控SOEC阴极材料氧空位浓度和CO2吸附活化能力,为提高SOEC阴极CO2电催化还原性能提供了新思路。  上述研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、DMTO和中科院先导专项等项目的资助。
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