磁性拓扑态（斯格明子）是具有拓扑保护的磁畴结构，因为具有小尺寸（<100 nm）和低的驱动电流密度，在未来的自旋电子学和高密度存储器件方面有很好的应用前景，受到了各个研究领域的广泛关注。目前发现的磁性拓扑态主要是有界面的DM（Dzyaloshinskii-Moriya）相互作用驱动而形成的，主要存在于超薄材料的界面和表面处，这为其未来的实际应用带了很大的挑战。研究发现界面DM相互作用随着材料厚度快速的下降是造成这种行为的根本原因。因此如何克服界面DM相互作用的限制是把界面磁性拓扑态扩展到体态的重要途径之一。 …
近年来移动电子设备、电动汽车和智能电网的飞速发展对高能量密度电池体系的需求不断加大。以单质硫为正极、金属锂为负极的锂硫电池的理论能量密度高达2600 Wh kg-1，且硫的资源丰富、成本低廉且环境友好，因此锂硫电池被认为是极具发展前景的下一代高性能电池体系。但由于硫的电导率低、充放电中间产物多硫化物易溶于电解液，且充放电时体积变化较大，锂硫电池通常面临着活性物质利用率低、循环稳定性差、库伦效率低等问题，严重制约了其大规模商业化应用。因此，发展高面容量且高硫利用率的硫电极是锂硫电池研究的一个重要课题。 三维多功能海绵…
半导体性单壁碳纳米管（s-SWCNT）具有高载流子迁移率、小尺寸和优异的稳定性，是构建高性能场效应晶体管和逻辑电路的理想材料；而金属性单壁碳纳米管（m-SWCNT）具有高的电流承载能力和良好的光电特性，可用作电路互连线或透明电极材料。但是，通常制备得到的单壁碳纳米管为金属性与半导体性碳管的混合物，这成为限制其在电子器件中应用的瓶颈。尽管近年来发展了生长后处理方法分离半导体/金属性、甚至单一手性的单壁碳纳米管，但该过程不可避免地在碳纳米管中引入污染或缺陷，并降低所构建器件的性能。因此，直接选择性制备半导体性/金属性单…
电子皮肤、柔性电池、电子标签、生物传感、柔性显示等领域发展迅猛，对其构成材料也提出了新的要求，这些器件的基板材料、晶体管沟道、电极及介电材料都需要具有柔性、透明、可拉伸、可弯曲等特点。碳纳米管和石墨烯作为低维纳米碳材料的典型代表，具有优异的电学、力学、光学和热学性质，已成为柔性电子器件的理想构筑材料。基于其优异的光电性能，碳纳米管和石墨烯薄膜既可以作为晶体管电路的电极和互连线，又可以成为薄膜晶体管理想的有源沟道材料。如能充分发挥纳米碳材料的优异性能，实现全碳器件的设计和构筑，将极大推动柔性和透明电子系统的迅速发展。…
由于具有独特的纳米结构和物理化学性质，碳纳米管（CNT）在电子器件、催化、能源转化与储存等领域激发了广泛的研究兴趣。CNT区别于其他碳纳米材料的独特之处在于其由石墨烯片层卷曲而成的纳米中空管状结构，可以构建介于亚纳米到100 nm尺寸的纳米管腔。CNT独特的纳米限域效应赋予填充材料新颖的物理和化学性质。鉴于此，通过将高储锂容量的活性物质填充到CNT的中空管腔内，可以抑制其在电化学储放锂过程中的体积变化及提高其电导，从而有效增强电极材料的电化学储锂性能。硫化铁（FeS）具有理论储锂容量高、自然资源丰富以及环境友好等特…
随着移动电子设备、电动汽车及可再生能源的飞速发展，对高容量电池的需求日益迫切，新型高能量密度电化学储能系统的开发受到高度关注。锂硫电池具有很高的理论比容量（1675 mAh g-1）和能量密度（2600Wh kg-1），同时由于硫单质具有储量丰富、价格低廉等诸多优点，被视为最有发展前景的下一代高能量电化学储能系统之一。然而基于多电子反应的锂硫电池，其反应复杂性决定了在充放电过程中，会形成可溶于电解液的多硫中间产物，产生“穿梭效应”，造成不可逆容量损失，同时由于硫的导电性差，导致了硫正极的循环寿命短、容量衰减快等技术…
由于在便携式电子器件、电动汽车和混合电动汽车中的广泛应用，锂离子电池已成为当前新能源材料与器件领域的研究主流。虽然锂离子电池具有当前商品化二次电池中最高的能量密度，但其性能仍难以满足不断发展的应用需求。因此，研发具有高能量密度与高功率密度的新型锂离子电池电极材料具有重要意义。基于转变反应机理的过渡金属氧化物表现出优良的储锂性能，例如氧化铁（Fe2O3）具有高达1007 mA h g-1的比容量，且价格低廉、储量丰富、环境友好，因而引起了研究者的广泛关注。但Fe2O3的本征电导低，在脱嵌锂过程中体积变化显著，易粉化脱…