導(dǎo)讀

4月15日，中國科學(xué)院大連化物所張濤院士、黃延強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合劉偉研究員及南方科技大學(xué)王陽剛副教授等在Nature上發(fā)表多相催化的溢流效應(yīng)研究重要進(jìn)展。此前，4月1日，大連化物所孫劍研究員和葛慶杰研究員團(tuán)隊(duì)在Nature上發(fā)表合成氣制低碳烯烴研究進(jìn)展（）。

4月15日，上海大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院新型顯示技術(shù)及應(yīng)用集成教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊緒勇教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合吉林大學(xué)吳雨辰教授團(tuán)隊(duì)與韓國首爾大學(xué)Tae-Woo Lee教授團(tuán)隊(duì)在Nature上發(fā)表了關(guān)于量子點(diǎn)超晶格及其顯示應(yīng)用方面取得的突破性研究進(jìn)展。

1、大連化物所首次觀測到金屬/載體界面的體相氧溢流

溢流效應(yīng)是多相催化反應(yīng)的重要動態(tài)特征之一，通俗來說，就是催化劑中負(fù)載金屬與載體之間會發(fā)生活性物質(zhì)的擴(kuò)散與遷移，這一過程直接影響催化反應(yīng)的效率與結(jié)果。近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所張濤院士、黃延強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合劉偉研究員及南方科技大學(xué)王陽剛副教授等在多相催化的溢流效應(yīng)認(rèn)識上取得了重要進(jìn)展。他們首次在原子尺度上觀察并證實(shí)了金屬/載體界面控制的體相氧溢流現(xiàn)象，明確了該現(xiàn)象在多相催化反應(yīng)中的重要作用，并據(jù)此提出了金屬-載體的“表面-界面-體相”協(xié)同催化的新機(jī)制。相關(guān)成果于北京時(shí)間4月15日發(fā)表在《自然》（Nature）。

截至目前，科學(xué)家對催化劑表面的溢流行為已有深入認(rèn)識，但關(guān)于負(fù)載型金屬催化劑的體相，特別是金屬/載體界面是否存在類似的溢流過程，以及其如何影響催化反應(yīng)仍是未解之謎。

本工作中，研究團(tuán)隊(duì)聚焦于高性能負(fù)載型Ru（釕）基催化劑的研發(fā)，利用原子分辨環(huán)境透射電鏡，從原子尺度原位解析了Ru/rutile-TiO2（金紅石型二氧化鈦）中Ru單顆粒的氧化機(jī)制，并首次在該過程中觀測到體相氧溢流，證實(shí)了載體中的晶格氧以空位介導(dǎo)的方式通過界面輸運(yùn)至金屬顆粒。

與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還建立了皮米精度原子應(yīng)變矢量分析方法，高分辨定量解析了氧溢流的行為，并追蹤到界面持續(xù)氧輸運(yùn)所引發(fā)的載體局域晶格動態(tài)應(yīng)變，進(jìn)而揭示了金屬/載體界面對體相氧溢流的調(diào)控作用，闡明了界面結(jié)構(gòu)適配是體相氧溢流通道暢通的保障。這種機(jī)制被證實(shí)廣泛存在于氧化物相低晶格失配度的金屬/載體界面催化劑體系，并在催化反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

該研究基于顯微可視化證據(jù)，發(fā)現(xiàn)了金屬-載體三維體相參與催化過程的新機(jī)制，并揭示了界面結(jié)構(gòu)對反應(yīng)活性物質(zhì)遷移的關(guān)鍵影響，為多相催化界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及動態(tài)反應(yīng)特征提供了新的理論認(rèn)識。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10324-x

DICP科普一下

環(huán)境透射電子顯微鏡

普通透射電子顯微鏡像一位“真空攝影師”，它能把材料的原子結(jié)構(gòu)拍得一清二楚，但前提是樣品必須在高度真空的環(huán)境下“靜止不動”。然而現(xiàn)實(shí)中的很多化學(xué)反應(yīng)，比如汽車尾氣凈化、一氧化碳和二氧化碳轉(zhuǎn)化等，往往需要在氣體環(huán)境中、在高溫條件下進(jìn)行。這就好比讓一位攝影師在海底拍火山噴發(fā)——既要看清水下的每一個(gè)氣泡，又要忍受高溫高壓的環(huán)境。

具備原子分辨的環(huán)境透射電子顯微鏡正是為此而生的“特種攝影機(jī)”。它的核心本領(lǐng)是：在樣品周圍通入特定氣體（如氫氣、氧氣），創(chuàng)造真實(shí)的化學(xué)反應(yīng)環(huán)境，同時(shí)保持原子級的分辨率（約0.1納米，相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的百萬分之一）。為了不讓氣體“跑”到真空柱里破壞成像，科學(xué)家在顯微鏡內(nèi)設(shè)置了多道帶小孔的隔板，每道隔板都配有獨(dú)立真空泵。氣體想從小孔“溜”出去時(shí)，每經(jīng)過一道“門”就被吸走大部分，層層攔截后，幾乎不再有氣體殘留，從而保證氣體只分布在樣品周圍，而高真空區(qū)域的電子源不受干擾。

有了這臺“攝像機(jī)”，科學(xué)家終于能“現(xiàn)場直播”催化劑在真實(shí)工作狀態(tài)下的原子級演化過程。這些動態(tài)信息，是傳統(tǒng)“靜態(tài)照片”永遠(yuǎn)無法提供的。正因如此，原子分辨環(huán)境透射電子顯微鏡被譽(yù)為催化科學(xué)從“經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)”走向“原子級精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”的關(guān)鍵工具之一。它讓科學(xué)家不僅看到了催化劑“長什么樣”，更看到了它 “怎么活動”。（文/王瑋玨 圖/陳思）

2、上海大學(xué)楊緒勇團(tuán)隊(duì)在Nature上發(fā)表突破性研究成果

4月15日，上海大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院新型顯示技術(shù)及應(yīng)用集成教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊緒勇教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合吉林大學(xué)吳雨辰教授團(tuán)隊(duì)與韓國首爾大學(xué)Tae-Woo Lee教授團(tuán)隊(duì)以“Pixelated quantum-dot superlattice LEDs（像素化量子點(diǎn)超晶格發(fā)光二極管）”為題，在《自然》(Nature)國際頂級期刊上發(fā)表了關(guān)于量子點(diǎn)超晶格及其顯示應(yīng)用方面取得的突破性研究進(jìn)展。

楊緒勇教授團(tuán)隊(duì)與合作者創(chuàng)新性地提出了“超晶格大面積組裝-量子點(diǎn)器件像素化-顯示系統(tǒng)集成”全鏈條解決策略，實(shí)現(xiàn)了像素化的超晶格量子點(diǎn)高分辨顯示。通過開發(fā)有機(jī)配體-氟表面重構(gòu)技術(shù)，制備出高效發(fā)光且形貌規(guī)整的菱形十二面體量子點(diǎn)；并利用液橋限域組裝方法實(shí)現(xiàn)了面內(nèi)長程有序、空間圖案精確的量子點(diǎn)超晶格薄膜陣列。

該超晶格薄膜展現(xiàn)出了更低的能量無序度、更強(qiáng)的電子耦合能力以及超熒光等特性，實(shí)現(xiàn)了從無序跳躍輸運(yùn)向帶狀輸運(yùn)的轉(zhuǎn)變，從而顯著提升載流子注入與輻射復(fù)合效率，并有效抑制了高電流密度下的非輻射損耗與局部電荷積累，使器件在高亮度工作條件下仍能保持高效率與穩(wěn)定性，突破了傳統(tǒng)QLED中“亮度、效率與分辨率難以兼顧”的難題?；谠撓袼鼗Ц駱?gòu)筑的QLED器件兼具高的發(fā)光效率(外量子效率>30%)、亮度(>10萬cd m-2)與像素密度(>5000 PPI)。進(jìn)一步，通過與薄膜晶體管(TFT)背板的一體化集成，成功制作出了高灰階有源矩陣動態(tài)顯示器。該研究實(shí)現(xiàn)了像素化量子點(diǎn)超晶格的精準(zhǔn)自組裝及可控的光電性質(zhì)，為構(gòu)建高性能、高分辨的全彩顯示器提供了新材料體系與創(chuàng)新技術(shù)路徑，展現(xiàn)出量子點(diǎn)超晶格在光電器件中應(yīng)用的巨大潛力。

此次研究成果是由上海大學(xué)、吉林大學(xué)和首爾大學(xué)等單位聯(lián)合攻關(guān)、合作完成。其中，上海大學(xué)為第一完成單位，上海大學(xué)楊緒勇教授、吉林大學(xué)吳雨辰教授與首爾大學(xué)Tae-Woo Lee教授為論文通訊作者；上海大學(xué)張成喜博士后（現(xiàn)為江蘇科技大學(xué)副教授）、首爾大學(xué)曾慶森研究教授、中科大蘇州高等研究院李輝博士后為論文的共同第一作者。研究成果得到了國家自然基金委青年科學(xué)基金A類項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研究計(jì)劃、上海市科委等資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10392-z

來源：中國科學(xué)院大連化物所、上海大學(xué)