左小伟课题组在TRIP效应双相不锈钢强韧化机制研究方向取得新进展 大湾区大学物质科学学院左小伟课题组与深圳技术大学孔令兵特聘教授、南方科技大学何斌斌副教授、香港理工大学杨许生副教授和焦增宝副教授合作，在相变诱导塑性（TRIP）效应双相不锈钢强韧化机制领域取得新进展。相关研究成果以“Dislocation accumulation-induced strength-ductility synergy in TRIP-aided duplex stainless steel”为题，发表于国际塑性领域顶刊International Journal of Plasticity。 大湾区大学物质科学学院万建全特任研究员（第一作者）、左小伟副教授和深圳技术大学孔令兵特聘教授为论文共同通讯作者，大湾区大学物质科学学院、东莞市先进材料与大科学装置前沿交叉重点实验室和大湾区高等研究院为论文第一通讯单位。本工作得到了广东省自然科学基金和松山湖大科学装置开放课题等的支持。 研究背景 双相不锈钢具有优良的耐腐蚀性和机械性能，广泛应用于石油、石化和海水淡化等重大基础设施领域。传统的双相不锈钢（如商用级DSS 2101）在延展性方面的表现有限，这导致其成形性较低。因此，开发具有高延展性且能够保持高强度的双相不锈钢具有重要意义。相变诱导塑性(TRIP)机制是同步提高合金材料强塑性的重要手段之一，其决定性因素在于马氏体相变，因此奥氏体稳定性的控制至关重要。适量的马氏体相变速率能使TRIP材料得到最佳的强度-塑性协同效应，然而，马氏体晶粒、位错及其交互作用等对TRIP机制中强度-塑性协同效应的影响机理是发展基于TRIP效应先进合金材料亟待解决的科学问题。 研究成果 本研究以前期提出的TRIP效应强化的资源节约型Fe-15Cr-2Ni-2Al-10Mn双相不锈钢(DSS)为基础，以Al合金化和热处理为出发点，开发了具有强烈（Intensive）和渐进（Progressive）TRIP效应的不同双相不锈钢，利用北京同步辐射光源结合原位拉伸试验等全面解析TRIP效应的动力学，发现纳米尺度的应变诱导马氏体形成能够引发迅速的强化型位错增殖，显著提升材料的强度，但塑性增加有限；而适当微米尺度的应变诱导马氏体则会导致延迟渐进式的位错增殖，展现出优越的强度-延展性协同效应。由此明确了伴随应变诱导马氏体相变产生的位错增殖是导致不同强度-延展性协同效应的主要原因，这一发现为基于TRIP效应的合金材料强韧化提供了坚实的理论基础。 图1 1.2Al和1.8Al双相不锈钢不同真应变处的位错强化与真应力-应变曲线及位错诱导的加工硬化率和真应力曲线的加工硬化率 图2 1.2Al 和 1.8Al双相不锈钢在拉伸断裂过程中的马氏体相变和位错变化 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2024.104130 课题组招聘揽才 课题组专注于先进金属结构材料的研究，目前团队由12名科研核心成员组成，包括特任研究员、博士后、联合培养的博士和硕士生以及访问研究生，聚焦于先进钢铁、高熵合金等基础材料以及机器学习辅助材料设计开发等前沿研究方向。 学院及课题组已投入建设了一系列先进的研究设施，包括金属材料制备与加工平台（激光粉末床熔融3D打印设备、中子衍射环境下高梯度定向凝固设备、高真空电磁悬浮熔炼设备、高真空非自耗熔炼设备、冷热双辊轧制设备等）、材料测试与分析平台（维氏硬度计、多物理场纳米压痕测试系统、万能拉伸试验机、疲劳试验机及DIC等）以及材料计算平台。 诚邀感兴趣的博士后、博士生和硕士生加盟，围绕国家重大需求与东莞产业创新升级开展合作研究。

近日，大湾区大学（筹）物质科学学院苏强课题组与南方科技大学陈树明教授合作，在量子点发光二极管（QLED）的电子输运机理方面，取得新进展。相关成果以 “Tracing the electron transport behavior in quantum-dot light-emitting diodes via single photon counting technique” 为题发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。苏强助理教授为第一作者，陈树明教授为通讯作者。大湾区大学（筹）物质科学学院为论文第二完成单位。该研究得到国家自然科学基金、深圳市基础研究项目等的资助。 研究背景 作为一种电光转换器件，QLED消耗电子并将其转化为光子。如果所有注入QLED的电子都在量子点内被转化为光子，则可以实现100%的量子转换效率。然而，并非注入的所有电子都能转换为光子，这些未在量子内复合并辐射光子的电子被称为泄漏电子，它们将能量最终以焦耳热的形式耗散，降低了器件的效率和寿命。泄漏电子为何不能在量子点内部复合？它们在QLED内部究竟是如何输运的？这些基本问题目前尚不清楚，限制了QLED性能的提升。俗话说水过留痕，雁过留声，泄漏电子经过的路径，一定会留下一点蛛丝马迹，如泄漏电子经过载流子传输层时，可能会在载流子传输层上复合，产生微弱的荧光信号。通过监测不同功能层产生的荧光信号，可以反过来追踪泄漏电子的输运路径。但是，由于泄漏电子产生的荧光信号极其微弱，目前的表征手段和测量方法并不能准确的捕捉到这些极弱的信号。 研究成果 鉴于此，本项工作开发了一套基于EL-PL联合测试技术和SPC技术的新型表征方法。EL-PL联合测试技术（图1），可监测加电状态工况条件下量子点的本质发光，并可表征泄漏电子对QLED性能的影响；而SPC技术（图2），可追踪到非常微弱的、由泄漏电子产生的荧光信号。最终，该研究成功追踪到泄漏电子的输运行为，并精确地描绘出了QLED内的电子在不同驱动电压下的输运路径（图3）。结果表明，QLED在小电流和大电流驱动条件下，电子向传输层泄漏，以及发生界面复合泄漏，均是造成QLED性能衰减的重要因素。本项研究对电子输运行为的明确揭示不仅加深了研究者对QLED工作机制的理解，也为长寿命、低功耗、高亮度QLED的实现提供了新的思路。 图1. QLED中EL-PL联合测试原理和结果 图2. 基于SPC技术的弱光探测系统原理图以及利用SPC技术追踪电子向TFB的泄漏 图3. QLED中的电子输运路径

大湾区大学物质科学学院赵金奎课题组在高比能锂离子电池正极材料原位中子表征领域取得新进展。相关研究成果以“Dynamic Evolution of Antisite DefectCoupling Anionic Redox in High-Voltage Ultrahigh-Ni Cathode”为题，发表在国际知名期刊Angew. Chem. Int. Ed.上，同时被期刊编辑部选为Very Important Paper（Top 5%）。大湾区大学物质科学学院讲席教授赵金奎和松山湖材料实验室副研究员赵恩岳为论文共同通讯作者，大湾区大学为论文通讯单位。本工作原位中子衍射实验在中国散裂中子源（CSNS）完成，同时本工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、中国博士后科学基金和松山湖大科学装置开放课题的支持。 研究背景 汽车工业的快速电气化对锂离子电池的能量密度和成本提出了更高的要求。超高镍（Ni≥ 0.9）层状氧化物正极材料以其卓越的能量密度和成本效益，成为目前极具前景的动力电池正极材料。然而，超高镍正极材料Ni含量的提升也加重了Li-Ni反位缺陷问题。过去研究结果表明Li-Ni反位缺陷会显著影响电化学性能。同时，理论计算结果表明材料中的Li-Ni反位缺陷并非一成不变，其在充放电过程中是动态变化的。然而，到目前为止，Li-Ni反位缺陷的动态演化过程尚未得到实验量化，阻碍了进一步理解和优化超高镍正极材料结构。 此外，过去针对Li-Ni反位缺陷问题的研究大多集中于反位在Li层中的Ni，忽视了反位在过渡金属（TM）层中的Li。理论上，反位在TM层中的Li会形成Li−O−Li构型，导致非键态O2p轨道的形成，从而触发（高电压）阴离子氧化还原反应。不同于过渡金属，阴离子氧化还原反应很容易导致氧气释放，进而引发不可逆结构相变和电化学性能衰退。同时，氧空位的产生理论上会进一步促使Ni从TM层迁移至Li层，加剧反位缺陷的形成。因此，深入理解Ni迁移与阴离子氧化还原之间的动态耦合过程，对开发高电压超高镍正极材料至关重要。 图1 Li/Ni反占位缺陷对超高镍材料结构的影响 研究成果 大湾区大学物质科学学院赵金奎课题组利用原位工况中子衍射技术定量分析了LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2（NCM90）材料中Li-Ni反位缺陷的动态演化过程，及其与阴离子氧化还原反应之间的耦合关系。与X射线和电子相比，中子对Li、O等轻质元素更为敏感，并且能够区分Ni、Mn、Co等近邻过渡金属元素。结合原位电化学样品环境，中子衍射可以精确地量化与氧晶格相关的过渡金属迁移和动态结构演变。此外，为避免6Li同位素对中子的吸收，同时提高中子衍射数据质量，研究人员选用7Li同位素锂源合成了用于原位中子衍射测量的样品。 原位中子衍射结果表明，阴离子氧化还原反应过程伴随着明显的Ni迁移（由TM层迁移至Li层），这为Li-Ni反位缺陷与阴离子氧化还原之间的相互作用提供了强有力的证据。同时，研究还发现Li-Ni反位缺陷促进了阴离子氧化还原反应，阴离子氧化还原反应反过来进一步加剧了Li-Ni反位缺陷。基于此，提出了降低材料本征反位缺陷及抑制循环过程中Ni动态迁移来稳定材料高电压储锂结构的策略。进一步，研究人员引入多种不同电子结构的元素，发现Mg在降低Li-Ni反位缺陷方面展现出较大的优势。Mg的引入不仅降低了本征Li-Ni反位缺陷，进一步减少了Li-O-Li构型的数量，同时TM层中Mg的引入还形成了Li-O-Mg构型，相对于Li-O-Li构型，触发Li-O-Mg构型中的阴离子氧化还原反应需要更高的充电电压。因此，经Mg掺杂改性后的超高镍材料实现了优异的高电压储锂结构稳定性。该工作揭示了本征Li-Ni反位缺陷、阴离子氧化还原、Ni动态迁移和储锂结构稳定性之间的强耦合关系，并为高性能锂离子电池正极材料的结构设计提供了理论基础。 图2超高镍材料的原位中子衍射结果及Li/Ni反占位缺陷与阴离子氧化还原反应之间的耦合关系 文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202410326

大湾区大学（筹）物质科学学院的陈虎研究员课题组致力于设计合成高性能的有机功能材料并探索其广泛的应用场景。近日，该课题组通过分子设计的手段合成了两类有机小分子，并先后将其应用在了钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池领域。相关工作先后发表在ACS Energy Letters（IF: 19.3）和ACS Materials Letters（IF: 9.6）杂志上。大湾区大学（筹）物质科学学院分别为两项工作的第二通讯单位和第一通讯单位，陈虎研究员为两项工作的通讯作者，我院首批博士后赵书楠和刘万里参与了部分工作。研究成果的合作单位为霍夫曼先进材料研究院胡汉林团队，此外，两项工作均获得了广东省粤莞联合基金和东莞市先进材料与大科学装置前沿交叉重点实验室的共同支持。 在第一个工作中，陈虎课题组精心设计并合成了一种基于有机金属二茂铁分子的化合物——二茂铁基双噻吩[3,2-b]噻吩-2-羧酸酯（FcTTPc），用于钙钛矿/ETL界面的改性。钙钛矿/电子传输层（ETL）处的电荷复合问题以及倒装钙钛矿太阳能电池（PSCs）界面电荷传输优化的需求一直是一个显著的挑战。FcTTPc分子中围绕中心二茂铁基团的羧酸酯和噻吩基团与钙钛矿组分强烈相互作用，有效钝化了界面缺陷。此外，FcTTPc分子的噻吩基团可以与ETL进行强烈的π–π相互作用，从而增强界面电荷传输。通过FcTTPc对界面进行改性后，能级排列得到显著优化，极大地改善了载流子传输。由于FcTTPc分子的界面改性，PSCs的能量转换效率（PCE）达到了25.39%。这些经FcTTPc改性的器件在40%相对湿度条件下运行1500小时后，仍能保持初始效率的96%以上。这项研究为钙钛矿太阳能电池的界面调控提供了新的思路，展示了有机分子在提高太阳能电池性能和稳定性方面的巨大潜力。 在第二个工作中，陈虎课题组设计了一类星型有机小分-3,6-二氟-八(4-甲氧基苯基)苯-1,2,4,5-四胺(DFTAB)，其具有1,4-二氟苯基环核心和富电子的四(4-甲氧基苯基)氨基基团的独特结构，将其与经典的空穴传输材料PEDOT:PSS结合后，其空穴传输性能得到了显著提升。利用DFTAB/PEDOT:PSS的高空穴传输特性，有机太阳能电池在PM6二元器件中实现了18.58%的光电转换效率(PCE)，引入客体供体材料ITOA后，三元器件的PCE提高到了19.15%。该工作在实现高PCE和填充因子(FF)值方面表现出色，超越了其他使用无机或有机材料的改性策略。此外，DFTAB还改善了紫外光吸收，减少紫外光穿透进入活性层，增强了光稳定性。通过优化活性层的形貌和增强电荷传输效率，DFTAB改性不仅显著提高了光电转换效率和填充因子，还改善了器件的光稳定性，使其在长时间使用和各种环境条件下表现出色，展示了其在光伏领域未来实际应用的潜力和前景。 陈虎研究员课题组（课题组主页：https://www.x-mol.com/groups/hu/）的主要研究方向为高性能有机功能材料的设计合成与应用：以材料合成为主导，兼顾有机材料在有机场效应晶体管（OFET）、有机光伏（OPV）、有机热电转换（OTE）以及有机电化学晶体管（OECT）等领域的器件表征以及优化，同时探索有机材料在锂离子/铝离子电池以及水系锌电池等新能源存储领域的应用。 课题组经费充足，资源丰富，现面向海内外公开诚聘联培研究生、研究助理和博士后研究人员，表现优异者可推荐去海外一流高校的课题组继续深造。有志加盟的青年才俊可发送邮件至chenhu@gbu.edu.cn或关注网页（https://www.x-mol.com/groups/hu/positions/62909）进行进一步的沟通交流。

近日，重点实验室成员、物质科学学院李忠良课题组与南方科技大学刘心元/余沛源教授团队合作，在美国化学会旗舰期刊《美国化学会志》发表了题为“Copper-Catalyzed Enantioconvergent Radical N‑Alkylation of Diverse (Hetero)aromatic Amines”的研究论文（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 9444）。李忠良副教授为本论文的共同通讯作者，大湾区大学（筹）物质科学学院为通讯单位。 不对称交叉偶联反应可以为手性化合物制备提供高效合成工具。尽管目前该领域已有众多报道，然而经典的高价金属还原消除成键策略往往难以实现大位阻亲核试剂参与的交叉偶联反应，导致其一直是该领域的挑战性难题。基于此，团队设计了一种外球亲核进攻的成键模式，以铜/手性阴离子N,N,N-配体作为催化体系，实现了大位阻亲核试剂参与的不对称自由基碳–氮交叉偶联反应。该方法可以适用于具有大位阻的芳香胺，可以模块化地合成高附加值手性胺类化合物，并且可以通过简单的转化得到各类重要的手性胺骨架。不仅为现有自由基碳–氮交叉偶联反应提供了重要的补充策略，而且为大位阻亲核试剂参与的交叉偶联反应提供了借鉴意义。 课题组介绍：李忠良，物质科学学院副教授，2023年8月加入大湾区大学（筹），主要研究方向为围绕自由基引发的惰性键官能化和不对称催化反应。