中国科学院合肥物质院近期科研进展速览【2024年第14期】

科技   2024-12-19 17:01   安徽  


科研进展速览
【2024年第14期】



目  录


1.在反铁磁材料中发现了非线性光学响应的趋肤效应

2.生物型金属有机框架材料研究取得新进展

3.南瓜感官品质快速检测和可视化取得新进展

4.发展益生菌“封装 ”新方法可提高益生菌递送效果和稳定性

5.SHMFF助力发现新反常霍尔效应产生机制

6.揭示细菌鞭毛丢失进化机制方面取得新进展

7.氮化碳材料光催化产氢研究取得新进展





在反铁磁材料中发现了非线性光学响应的趋肤效应



非线性光学效应具有非平庸的物理起源,可以用来揭示量子材料中的新奇物态,近年来已经成为了凝聚态物理的研究热点。近期,固体所功能材料物理与器件研究部自旋材料物理团队邵定夫研究员与安徽大学肖瑞春副教授、李惠教授合作,发现反铁磁材料中的非线性光学效应具有独特的“趋肤性”。这一发现丰富了非线性光学效应的内涵,有望带来新奇的反铁磁自旋光电子学应用。相关研究成果发表于物理学顶级期刊《物理评论快报》。

这种新奇的趋肤性使得非线性光学效应几乎和厚度无关,从而降低了实验中对超薄样品制备的需求。此外,趋肤效应还简化了非线性效应中光电流的收集过程。鉴于材料上下表面的光电流基本相互独立,这为独立开发和利用上下两层的光电流提供了可能,为光电子学和自旋电子学器件的研究开辟了新的视角和有趣的途径。



反铁磁材料中非线性光学响应趋肤效应机制示意图。以体光伏效应为例,二维A型反铁磁构型可以打破中心反演对称性 (a),带来与奈尔矢量密切相关的体光伏效应(b);当厚度较大时,反铁磁体内部的光电流消失,只有表面存在光电流(c);这是由于反铁磁内部可以看成是奈尔矢量相反的反铁磁双层的堆叠/重合,导致内部的光电流互相抵消(d)。




生物型金属有机框架材料研究取得新进展


中国科学院合肥物质科学研究院强磁场中心王俊峰研究员课题组,依托稳态强磁场实验装置(SHMFF),在蛋白仿生矿化与金属有机框架(MOFs)结合的研究中取得重要进展,成功构建了一种由蛋白笼包裹的生物型纳米金属有机框架材料,大幅提升了其结构稳定性、亲水性、生物相容性和药物负载能力。相关研究成果发表在国际权威期刊Nano Letters上。



展示了用于靶向药物输送的 BSA 笼状 MOF 的创建过程。封装的化疗药物DOX在酸性微环境中被策略性地释放,从而诱导恶性细胞凋亡。




南瓜感官品质快速检测和可视化取得新进展


中国科学院合肥物质院智能所作物品质光谱智能感知团队利用近红外光谱技术(NIRS)和高光谱成像技术(HSI),实现南瓜的感官品质等多项品质指标的快速测定和可视化,相关成果发表于国际期刊Journal of Food Composition and Analysis和Microwave and Optical Technology Letters上。



南瓜品质的光谱分析流程图




发展益生菌“封装 ”新方法可提高益生菌递送效果和稳定性


中国科学院合肥物质院智能所离子束中心工业微生物课题组王鹏团队在益生菌递送及功能方面取得研究进展,团队利用反溶剂沉淀法制备纳米颗粒对益生菌进行包裹,并通过体外模拟、动物体内实验等方法验证益生菌功能和活性。成果发表于食品领域期刊LWT-Food Science and Technology上。

研究有助于开发食品级益生菌输送系统,也为设计益生菌功能食品提供了新方法。



益生菌封装流程示意图





SHMFF助力发现新反常霍尔效应产生机制


稳态强磁场实验装置(SHMFF)用户上海科技大学郭艳峰团队与中国科学院合肥物质院强磁场中心合作,依托SHMFF的水冷磁体WM5对三方晶系反铁磁拓扑材料EuAl2Si2进行了量子输运研究,揭示了一种新型反常霍尔效应产生机制。该成果于2024年11月21日发表在权威物理期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)

该研究成果不仅揭示了一种新型反常霍尔效应产生机制,提供了一个具有巨大反常霍尔效应的反铁磁材料,还展示了磁场可控的非本征反常霍尔效应,朝着探索非本征反常霍尔效应实际应用走出了坚实的一步。



a.EuAl2Si2的晶体结构示意图(箭头表示自旋方向);b.横向霍尔电阻率;c.霍尔电阻率分析结果;d.非本征反常霍尔电阻率随温度变化情况;e.本征与非本征反常霍尔电导随磁场变化情况;f.极化态外尔点位置(红圈)





揭示细菌鞭毛丢失进化机制方面取得新进展


中国科学院合肥物质院强磁场中心王俊峰研究员课题组在细菌适应性进化研究中取得新进展,为理解细菌如何通过退化进化适应新环境提供了新的视角。相关成果发表在国际期刊Microbiological Research 上。

本研究不仅揭示了Pst DC3000鞭毛退化进化的内在驱动力,同时也拓宽了对其调控系统的认识,并能更好地理解遗传和表型水平的适应过程。



实验流程图





氮化碳材料光催化产氢研究取得新进展


中国科学院合肥物质院强磁场中心喻志武研究员及其合作者,依托稳态强磁场实验装置(SHMFF),创新性地将超分子自组装工程和缺陷工程结合起来,成功的合成了一种具有氮(N)空位和明显n–π*跃迁的管状氮化碳催化剂(T-0.9ODHCN),其相较于原始块状氮化碳,光催化产氢性能增长了31.2倍。相关成果发表于国际期刊《化学工程期刊》(Chemical Engineering Journal 501 (2024) 157670)。

该研究工作揭示了氮空位和n–π*跃迁以及形貌控制在促进光生电子分离和迁移过程中的关键作用,为氮化碳基光催化材料的性能提升提供了新的策略。



基于飞秒瞬态吸收光谱获得的电子跃迁示意图




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