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1、微尺度國家研究中心簡介
合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心(以下簡稱微尺度國家研究中心)是科技部2017年11月批準(zhǔn)組建的六個國家研究中心之一，依托于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，是在合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗室籌建十余年的基礎(chǔ)上組建。2018年3月，微尺度國家研究中心建設(shè)運(yùn)行實(shí)施方案通過專家論證。
研究中心
微尺度國家研究中心通過整合物理、化學(xué)、材料、生物和信息這五個一級學(xué)科的研究力量，在學(xué)科交叉與融合的基礎(chǔ)上，形成一個以多學(xué)科綜合為特點(diǎn)、以國家重大戰(zhàn)略需求和交叉前沿領(lǐng)域為導(dǎo)向的新型基礎(chǔ)科學(xué)研究中心。微尺度國家研究中心以多學(xué)科交叉融合為指導(dǎo)思想，聚集微觀尺度科學(xué)并產(chǎn)生重大原創(chuàng)性成果，在光與冷原子物理、單分子物理與化學(xué)、低維物理與化學(xué)、納米材料與化學(xué)、納米催化與能量轉(zhuǎn)化、分子與細(xì)胞生物物理、神經(jīng)環(huán)路與腦認(rèn)知、分子醫(yī)學(xué)、Bio-X交叉科學(xué)、理論與計算科學(xué)、尖端測量儀器等十一個重要研究領(lǐng)域開展基礎(chǔ)性研究。
微尺度國家研究中心院士團(tuán)隊
2、中心下屬粉體材料相關(guān)研究平臺
（1）單分子物理與化學(xué)研究部
研究部主任：董振超
建立領(lǐng)先的空間、時間、能量、動量等多域高分辨、高靈敏綜合表征平臺，在原子分子層次上研究物理、化學(xué)、材料和生物科學(xué)中的一些重要基本問題，為高新技術(shù)創(chuàng)新提供新的知識、依據(jù)和基礎(chǔ)。
研究方向：表面單分子物理化學(xué);痕量探測與精密測量;分子立體反應(yīng)動力學(xué);多域高分辨綜合表征技術(shù)。
（2）低維物理與化學(xué)研究部
研究部主任：龔流柱
研究低維體系的自旋、軌道、電荷以及晶格等多自由度的基本物理規(guī)律以及衍生出的超導(dǎo)、強(qiáng)關(guān)聯(lián)以及拓?fù)涞戎卮罂茖W(xué)問題，探索低維體系化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)和熱力學(xué)微觀機(jī)理，以及在低維空間中化學(xué)合成、活化和解離等的調(diào)控機(jī)制。
研究方向：低維體系的強(qiáng)關(guān)聯(lián)和拓?fù)湫?yīng);低維體系的電-聲作用及調(diào)制;低維體系的自旋及磁電子學(xué);低維體系中的化學(xué)行為。
（3）納米材料與化學(xué)研究部
面向國防、航空航天、材料工程等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅軓?fù)合材料的重大應(yīng)用需求，發(fā)展若干種具有重要應(yīng)用前景的高性能納米復(fù)合材料組裝結(jié)構(gòu)的可控制備方法和組裝技術(shù)。
研究部主任：俞書宏
研究方向：納米材料合成方法學(xué);納米仿生材料;納米復(fù)合材料;納米材料宏量制備及實(shí)用化。
（4）納米催化與能量轉(zhuǎn)化研究部
研究部主任：熊宇杰
研究納米尺度下的多相表界面處光子、電子和聲子之間以及這些能量方式與材料表面分子之間的耦合與演化規(guī)律，以高時間和空間分辨率地建立納米材料的原位演變機(jī)制，利用光、電、熱的協(xié)同耦合，開辟直接轉(zhuǎn)化的變革性技術(shù)。
研究方向：催化碳資源轉(zhuǎn)化體系;太陽能轉(zhuǎn)化體系;電化學(xué)能源體系;熱電轉(zhuǎn)化體系。
（5）尖端測量儀器研究部
研究部主任：胡水明
面向基礎(chǔ)性測量需求，發(fā)展高靈敏、高精度的測量方法與技術(shù)，搭建原型儀器裝置，實(shí)現(xiàn)示范性應(yīng)用。
研究方向：熱力學(xué)參數(shù)的原級光學(xué)計量；痕量同位素原子分子探測;基于原子的磁與慣性測量；基于量子霍爾效應(yīng)的電阻原級測量；微納尺度單顆粒物分析；微納結(jié)構(gòu)表面處理新技術(shù)；單光子探測大氣遙感和目標(biāo)成像。
3、2024年研究成果
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰教授團(tuán)隊在單原子催化的晶面效應(yīng)研究中取得重要研究進(jìn)展。研究人員通過適當(dāng)?shù)闹苽浞椒�，在形貌為截角八面體的二氧化鈰最小結(jié)構(gòu)單元上實(shí)現(xiàn)了鉑在不同晶面上的定向原子沉積。常規(guī)的浸漬法制備使鉑原子位于八面體側(cè)邊占主要暴露的(111)晶面上，而紫外光沉積則使鉑原子穩(wěn)定在截角八面體頂端(100)晶面形成的“納米口袋”中。不同晶面上的鉑單原子展現(xiàn)出迥異的一氧化碳催化氧化性能，其關(guān)鍵影響因素在于不同二氧化鈰晶面上鉑單原子所處的不同鉑-氧配位環(huán)境。
二氧化鈰載體的晶面特異性表征
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰教授研究團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)氧化鎳負(fù)載的銥單原子催化劑在陽極水氧化反應(yīng)中的活性和銥單原子的第二殼層銥-氧-鎳配位數(shù)呈火山型關(guān)系。
銥單原子第二殼層配位數(shù)和活性的火山型關(guān)系
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)高敏銳教授課題組報道了一種以氮介導(dǎo)的二維氧化鈷催化劑，同時展現(xiàn)出優(yōu)異的析氧活性與穩(wěn)定性。通過氮的引入，一方面觸發(fā)了晶格氧氧化機(jī)理，另一方面又構(gòu)建了非鍵態(tài)氧(ONB)作為電子供體，避免了電子從“鈷-氧”鍵序中移除，保證了催化劑的穩(wěn)定性。
吸附演化機(jī)理(AEM)、晶格氧氧化機(jī)理(LOM)與改良的LOM路徑
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)江海龍教授團(tuán)隊聯(lián)合羅毅教授和江俊教授團(tuán)隊在人工光合成研究中取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊選擇了一種名為CFA-Zn的金屬有機(jī)框架材料(MOFs)，成功通過激發(fā)態(tài)結(jié)構(gòu)變化延長了光生載流子的壽命，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高效的光催化全解水反應(yīng)。CFA-Zn由閉殼層的Zn節(jié)點(diǎn)連接兩種化學(xué)上相同但晶體學(xué)上不同的柔性有機(jī)配體組成。兩種晶體學(xué)不同的有機(jī)配體分別作為電子供體和受體，而Zn的閉殼層結(jié)構(gòu)確保了兩種配體間的化學(xué)絕緣。以上特征使CFA-Zn能夠創(chuàng)造類似植物體中動態(tài)柔性的化學(xué)微環(huán)境，通過激發(fā)態(tài)結(jié)構(gòu)變化穩(wěn)定激發(fā)態(tài)電子并延長其壽命。
通過激發(fā)態(tài)結(jié)構(gòu)扭曲促進(jìn)電荷分離實(shí)現(xiàn)光催化全水分解
國科學(xué)技術(shù)大學(xué)季恒星教授、武曉君教授團(tuán)隊聯(lián)合加州理工洛杉磯分校段鑲鋒教授團(tuán)隊，在快充型鋰離子電池領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。研究人員成功突破傳統(tǒng)意義上固/液、固/氣等兩相界面上的電催化模型，實(shí)現(xiàn)了一種全新的“固相電催化”，并成功將該策略應(yīng)用于純固相反應(yīng)的負(fù)極材料中，從而實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池在達(dá)到302 Wh kg-1高能量密度的同時實(shí)現(xiàn)9 min充電至80%。
固相電催化的設(shè)計理念和相關(guān)軟包電池性能
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊基于應(yīng)力誘導(dǎo)軸向有序化，并結(jié)合可控的化學(xué)后轉(zhuǎn)化過程，發(fā)展了一種可控合成一維分段異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的普適方法，并通過連續(xù)相場模型追蹤了應(yīng)力和應(yīng)變能在周期性有序結(jié)構(gòu)演化過程中的變化規(guī)律。相關(guān)成果以“Stress-induced ordering evolution of 1D segmented heteronanostructures and their chemical post-transformations”為題發(fā)表在《自然·通訊》上(Nat. Commun. 2024, 15, 3208)。俞書宏院士、劉建偉教授、倪勇教授為通訊作者，陳慶霞博士后、陸宇陽博士后、楊陽碩士為該論文的共同第一作者。
Te/Ag2Te一維分段異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的形貌和結(jié)構(gòu)表征。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士領(lǐng)導(dǎo)的仿生材料研究團(tuán)隊針對纖維基元界面設(shè)計研究薄弱的現(xiàn)狀，基于網(wǎng)絡(luò)態(tài)適應(yīng)型納米纖維基元的適度有序力學(xué)設(shè)計理念，開展了仿生布利岡結(jié)構(gòu)多級次可重構(gòu)纖維基元界面設(shè)計的系統(tǒng)性研究，提出“仿生適度有序布利岡結(jié)構(gòu)”的概念，分級構(gòu)筑了具有動態(tài)可重構(gòu)纖維界面的仿生布利岡結(jié)構(gòu)材料。不同于傳統(tǒng)仿生界面的化學(xué)交聯(lián)固化，這種適度有序纖維設(shè)計創(chuàng)造的纖維橋接互鎖結(jié)構(gòu)和三維氫鍵網(wǎng)絡(luò)可以通過纖維間滑移和氫鍵的斷裂-重構(gòu)賦予仿生界面對外部荷載的動態(tài)自適應(yīng)特性，并廣泛耗散能量，為網(wǎng)絡(luò)態(tài)納米纖維基元的多級組裝提供了新思路，有助于高性能仿生結(jié)構(gòu)材料的界面優(yōu)化設(shè)計。
基于適度有序的仿生布利岡結(jié)構(gòu)多級次可重構(gòu)纖維基元界面作用
這種獨(dú)特的仿生界面和半有序結(jié)構(gòu)設(shè)計將為廣泛存在的網(wǎng)絡(luò)態(tài)納米纖維基元的仿生組裝及組裝體高性能化與應(yīng)用提供新的啟示和指導(dǎo)。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心任曉迪教授團(tuán)隊聯(lián)合火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室王青松教授團(tuán)隊，研究發(fā)現(xiàn)利用分子間氫鍵的相互作用可以顯著改善醚基電解液在電極界面的穩(wěn)定性，并有效抑制鋰金屬電池?zé)崾Э剡^程。
鋰金屬電池電化學(xué)性能、表界面及安全性研究
參考來源：微尺度國家研究中心
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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