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      微納光電子學研究院時玉萌教授在《Advanced Materials》發表綜述

      發布時間:2019-06-20

       

      近日,深圳大學微納光電子學研究院時玉萌教授與University of California Los Angeles段鑲鋒教授、黃昱教授,燕山大學黃建宇教授在材料學頂級刊物《Advanced Materials》上共同發表題為《In Situ Transmission Electron Microscopy for Energy Materials and Devices》(https://doi.org/10.1002/adma.201900608)的長篇綜述。時玉萌教授是該文章的共同通訊作者,深圳大學是第一單位和第一通信單位。

      深圳大學時玉萌教授課題組將高空間分辨率、實時成像技術與微納光電子探測技術相結合,對近年來在光伏能源領域蓬勃發展的鈣鈦礦材料及二維材料進行微區光電探索,直觀地展現光電材料因晶體缺陷、接觸狀態以及晶界對異質結光電性質的影響,揭示二維異質結構材料體系中光電轉換過程及表面電荷輸運行為。目前課題組在微區光電物性研究,新型微納光電材料合成,光電探測器及能源存儲等方面已取得一系列研究成果。

      在諸多原位表征手段中,原位透射電鏡(in - situ TEM)技術的核心在于其納米樣品腔的組裝技術,其發展經歷了從開放結構到封閉結構、再到整體結構的發展過程,每次結構的改進都拓展了研究范圍,文章綜述了原位透射電鏡在能源材料和器件方面各階段的進展(In Situ Transmission Electron Microscopy for Energy Materials and Devices, Advanced Materials, https://doi.org/10.1002/adma.201900608)。最初階段,樣品腔為依賴于以單個納米線為電極的開放式結構。主要涉及鋰電池運行過程中載體材料以及固體電解質相間(SEIs)的結構變化和相變的基本機制。這些初步的結果突出了原位透射電鏡高空間分辨率、高能量分辨率的特點和應用潛力。第二階段,樣品腔為以非晶氮化硅(SiNx)層作為密封材料封裝微制液體腔的封閉式結構。非晶氮化硅膜封裝了液體電解質,同時仍然允許傳輸高能電子用于觀察,為直接觀察真實電解液環境下的電化學變化提供了可能。在此基礎上以納米制造方法研制的帶有三電極微機電系統(MEMS)芯片應運而生。該MEMS芯片能夠在TEM中對納米電池的設置進行原位分析電化學測試。原生晶片、蜂鳥、DENS solutions、Zeptools等許多TEM設備制造商都開發了這種帶有MEMS芯片的分析TEM支架,使電池測試環境能夠與實際運行條件相匹配。成熟的技術將原位透射電鏡的技術拓展到了其他的能源材料領域,例如質子交換膜燃料電池(PEMFCs) 中電催化劑的形成、演化和降解,以及對太陽能電池用鈣鈦礦等新能源材料的基礎研究。


      . 原位透射電鏡樣品腔以及在鋰電池、化學燃料電池、鈣鈦礦太陽能電池等領域發展歷程。(Adv. Mater. 2019, 1900608.



      時玉萌,男,深圳大學特聘教授、博士生導師,全球高被引科學家(2018物理學),廣東省二維材料信息功能器件與系統工程技術研究中心副主任。2011年畢業于新加坡南洋理工大學材料科學與工程專業。2009年至2016年間,先后于美國麻省理工學院、沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學等多個國家及地區著名研究機構從事研究工作。2016年受聘于深圳大學光電學院二維材料光電科技國際合作聯合實驗室。目前,已發表學術論文 100 余篇,總引用次數大于 13,000 次,H-index 40。 在微區光電物性研究,新型微納光電材料合成,光電探測器及能源存儲等方面已取得一系列研究成果。



       

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