目前，基于锂离子插层化学的传统锂电池已经无法满足各种新兴领域对锂电池的能量密度的需求。以高能量密度著称的锂金属电池作为下一代先进储能技术再次引起了人们的关注。其中，无负极锂金属电池(AF-LMB)被认为是终极选择，使电池能量密度有望超过400Whkg-1。 然而，金属锂负极(LMA)在电镀/剥离过程中产生的“死锂”以及电解液和金属锂之间的副反应会持续消耗有限的锂资源，导致电池可逆容量快速衰减。在众多解决方案中，负极集流体修饰所面临的挑战相对较大，值得深入探索。 近日，中国科学院物理研究所特聘研究员索鎏敏（通讯作者）…
单元素二维材料，由于具有重要的物理性质以及在纳米电子器件中有较大的应用潜力而受到关注。硼烯（borophene）是指由硼元素构成的二维平面结构，理论上认为有着不输于石墨烯的优良物理特性如金属性、高机械柔性、高导热性等，并且有可能具有狄拉克电子、超导等量子特性。由于硼原子相对于碳原子缺少一个价电子，使得硼原子之间的化学键较为复杂，所形成的平面结构是以三角形密堆积晶格为基础的孔洞型结构，而根据孔洞不同的排列方式，导致了多样化的硼烯原子结构。2016年，中科院物理所表面物理国家重点实验室吴克辉研究员和陈岚研究员等率先利用…
磁斯格明子（Magnetic Skyrmion）是一种具有手性自旋的纳米磁畴结构单元。由于它具有拓扑保护稳定性、低驱动电流密度（比驱动传统磁畴壁低5~6个数量级）、以及对磁场、温度和电场等多物理作用灵敏响应等特性，被认为是未来高密度、高速度、低能耗存储器件的理想信息载体。 磁斯格明子存储器件的设计主要基于赛道存储的概念，即利用自旋极化电流驱动磁斯格明子的产生、消失、连续运动，进而对磁斯格明子荷载的信息进行读取。最近理论研究表明，自旋极化电流除了可以对磁斯格明子进行上述操作外，还可以精确调控其拓扑自旋结构，例如利用电…
Research News 氧化还原靶向反应，Na3V2(PO4)3作为固相储能材料用于钠离子液流电池 Na3V2(PO4)3 as the Sole Solid Energy Storage Material for Redox Flow Sodium-Ion Battery Mingyue Zhou, Yan Chen, Qiangqiang Zhang, Shibo Xi, Juezhi Yu, Yonghua Du, Yong-Sheng Hu,* and Qing Wang* DOI: 10.1002/a…
二维材料由于其超高的表体比、优异的电学性能、柔性透明等特性在湿度传感器领域显示了巨大的应用前景。这其中以二硫化钼为代表的过渡金属硫属化物由于其优异的电流开关比、迁移率等特性为其在电子学器件中的应用提供了可能。由于二硫化钼本身是一种n型半导体，因此当其表面吸附水分子时，相当于对其进行了p型掺杂，其电学性质会表现出相应的变化，利用这一原理可以用于感知外界水分子量变化的湿度传感器。现阶段对二硫化钼湿度传感器的研究主要受制于加工过程本身引入的残胶对材料表面的污染，影响了其对水分子的吸附，从而导致灵敏度不高或响应时间过长等问…
环磁极矩（toroidal moment）是一种由圆环体上沿经线流动的电流或者首尾相接的磁偶极矩产生的电磁激励，由于强度较弱，它往往被电极矩和磁极矩所掩盖, 难以被直接观测。直到2010 年，人们才利用超材料结构在微波波段实现了动态环磁极矩主导的电磁响应。动态环磁极矩具有非凡的电磁能量局域能力与辐射抑制能力，因此高品质因子的环磁极矩在等离激元激光、传感、旋光、负折射率等领域具有重要应用价值。但是在高频波段，由于受到材料结构与空间调制能力的限制，实现具有实用价值的环磁极矩共振超材料还面临诸多困难。 中国科学院物理研究…
随着传统化石燃料的消耗、温室气体的排放以及社会环保意识逐渐提高，风能、太阳能等可再生清洁能源的高效利用越来越受到关注。然而，可再生能源发电具有不连续、不稳定的特点；受气候、时间和地域条件的影响较大。与之带来的问题是发电可调节性差，并网困难等。因此发展可再生能源需要更加智能的电网系统与之配套。储能设备作为提高智能电网对可再生能源发电兼容性的重要手段和实现智能电网能量双向互动的中枢和纽带，是智能电网建设中的关键核心技术之一。 自商业化以来，锂离子电池已经成为当前新能源领域关注的热点。但锂资源的稀缺和全球的不均匀分布，很…
大规模储能技术作为可再生能源利用和智能电网的核心关键技术之一，目前还处于发展初期。与其它储能技术相比，室温钠离子电池具有资源丰富、成本低、能量转换效率高、循环寿命长、维护费用低等诸多优势。寻找成本低廉且性能优异的钠离子电池电极材料是实现钠离子储能电池实际应用的关键之一。目前关于钠离子正极材料的研究报道已经很多，其中层状氧化物正极材料表现出了较高的能量密度，因而得到了广泛的关注。但对于大规模储能实际应用，层状材料还面临着两个挑战：第一，目前所发现的性能优异的层状正极材料均基于过渡金属Ni或Co元素，这类正极材料表现出…
拉曼光谱是分子名片，是研究分子结构的一种重要分析方法。自上世纪七十年代表面增强拉曼光谱（SERS）技术发现以来，随着激光技术、纳米科技的迅猛发展，SERS技术不但具有拉曼光谱的大部分优点，并能够提供更丰富的化学分子的结构信息，可实现实时、原位探测,而且灵敏度高,数据处理简单,准确率高,是非常强有力的痕量检测工具，已经在表面科学、材料科学、生物、医学、食品安全、环境监测和国家安全等领域得到了广泛应用。2009年，一种新的远程SERS技术被发现，其在单分子拉曼光谱、远程传感及活体细胞探测等领域有巨大的应用前景。 近日，…
在过去的30年中，锂离子电池作为化学电源得到了充分发展，特别是电动汽车用锂离子电池。汽车在驾驶过程中，尤其在城市中，会经常刹车、加速，这使得内燃机的效率大幅降低。 为了提高燃油的使用效率，混合动力汽车应运而生。 这种车型要求其化学电源可以快速充放电，理想状态下能够在几秒的时间内实现充放电，目前这个目标仍然存在较大的挑战，同时，这种化学电源需要经过上万次的循环， 然而目前的锂离子电池很难达到要求。超级电容器具有高功率（快速充放电）特性，但是其能量密度较低。为了提高能量密度，赝电容器具有很大的潜力。另一方面，由于锂资源…