近日，大湾区大学物质科学学院奚修安课题组与西北工业大学李致朋教授、福州大学张久俊院士合作，在固体氧化物燃料电池(SOFC)钙钛矿阴极材料方面取得新进展，有效解决了LSCF阴极中Sr的偏析问题，显著提升了其性能和稳定性，并为探索高性能SOFC阴极材料提供了新途径，相关研究成果以 “Significant Suppression of Sr Segregation to Substantially Enhance Performance of La₀.₆Sr₀.₄Co₀.₄Fe₀.₆O₃-δ Cathodes for SOFCs via Thermodynamic-Kinetic Engineering”发表在国际权威期刊Advanced Functional Materials上。奚修安助理教授为该论文的共同通讯作者，大湾区大学物质科学学院为论文的共同通讯单位。 研究背景及成果介绍 固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效的全固态发电装置，能在中高温条件下直接将燃料与氧化剂中的化学能转化为电能。它不仅具备燃料多样化的特点（氢气、天然气、氨气、甲醇、乙醇等），还以排气干净、低噪音、低环境污染及高可靠性等优势著称，被誉为继水力、火力、核能之后的第四代发电技术。然而，作为关键组件之一的La₀.₆Sr₀.₄Co₀.₄Fe₀.₆O₃-δ阴极材料，其Sr的偏析问题对SOFCs的性能和稳定性构成了重大挑战。 该研究运用优化后的固相反应方法，切实改善了Sr的偏析问题。通过此策略制备的LSCF具备均匀的微观结构，能够有效减少Sr迁移，这是由于压应力致使氧空位形成数量减少。此外，其热膨胀系数（TEC）显著降低至13.3×10⁻⁶ K⁻¹，极大地提升了该材料与电解质之间的热匹配性。最终，采用此策略制备的阴极材料所实现的功率密度，相较于传统溶胶凝胶法合成的LSCF高出1.42倍，且衰减速率降低至六分之一以下。该方法有效解决了LSCF阴极中的Sr偏析问题，显著提升了其性能与稳定性，为探索高性能固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极提供了新的途径。  图1. a) S-R LSCF和b) S-G LSCF中Sr从Srinit.迁移到Srfin.的能垒。c) LSCF中晶格和表面氧空位示意图。d) 在晶格和表面氧空位存在下S-R LSCF和S-G LSCF的Sr偏析能 图2. a) S-G LSCF和b) S-R LSCF在600-800 ℃下的I-V-P曲线。c) S-G LSCF和S-R LSCF在600-800 ℃下的峰值功率密度（PPD）。d) S-G LSCF和e) S-R LSCF在700℃、1.0 A cm-2下的稳定性。 论文链接 https://doi.org/10.1002/adfm.202518931

大湾区大学物质科学学院夏广杰研究员与香港中文大学化学系黄陟峰副教授、香港城市大学材料系钟虓龑副教授、浙江理工大学化学系沈程硕副教授，及香港浸会大学、上海交通大学、深圳职业技术大学等科研单位合作，在对映选择性吸附与组装上取得了重大突破。该工作实现了螺旋多环芳烃在手性无机表面上的对映选择性吸附的动态动力学拆分。 在理论计算部分，使用密度泛函理论（DFT）从原子尺度揭示了无机手性纳米颗粒上有机手性分子对称性破缺和放大机理。该理论计算成果以“Dynamic kinetic resolution of helical polycyclic arenes directed at inorganic chiral surfaces deposited via substrate rotation”为题发表在国际知名期刊Chem（Cell的姊妹期刊，中科院一区top，影响因子19.6）。 研究背景 手性在自然界与生物体中普遍存在。操控手性，尤其是在聚集的分子系统中操控手性，对于手性药物学和先进材料学具有深远意义。对于外消旋能垒较低的有机分子（如螺旋多环芳烃HPAs）来说，其对称性破缺可引发的自发性动态动力学拆分。但在没有对映体的偏向引导时，其对映体产生是完全随机的，无法高效定向产出单一手性化合物。本研究通过无机手性纳米颗粒引导有机分子进行对映异构地选择性吸附、组装，实现了从无机手性表面到有机手性分子的对称性传导，完成了有机手性分子的对称性破缺和放大。 研究成果 本研究基于倾斜角沉积技术合成手性纳米颗粒，通过无机手性表面引导的动态动力学拆分，可人工控制有机分子的手性方向，进而克服HPAs外消旋体的产生。最终在实验上逐步将倾斜角沉积中圆盘的旋转，转换为无机纳米颗粒的手性，进而高效地、定向地传递给HPA聚集体。DFT理论计算模拟了一对对映异构体2-氮杂[4]螺烯（2-A[4]H）在金纳米颗粒表面上的对映选择性吸附及自组装过程。理论计算表明：在吸附过程中，2-A[4]H在手性金纳米颗粒上的“手性缺陷台阶位”产生不对称吸附，造成表面吸附分子的对称性破缺。这种初始的选择性吸附随后通过HPA间的π-π堆积自组装得到放大，最终形成大规模的同手性分子聚集体。 研究意义 本研究为无机-有机界面手性转移操控分子手性提供了一条普遍原理。这通常可以适用于具有高表面能的无机材料，如二氧化硅、钛氧化物、铁氧化物、锡氧化物和金等。材料表面的手性缺陷台阶位是产生对称性破缺的关键，而小分子之间的手性相互作用（如π-π堆积）是对称性破缺继续放大的关键，这形成了一个正反馈，进而导致了宏观的手性选择性。这些发现不仅为理解史前地球上生物中分子手性的起源提供了洞见，更在实际应用层面，为设计具有预定手性的功能性系统开辟了新途径。  图1 DFT理论计算揭示表面手性位点对称性破缺与放大机理 论文链接 https://doi.org/10.1016/j.chempr.2025.102720

近日，大湾区大学物质科学学院董晓阳课题组与南方科技大学理学院化学系刘心元讲席教授团队合作，在自由基脱氧交叉偶联领域取得重要进展。研究成果以“Ligand-Enabled Cu-Catalyzed Deoxyalkynylation of α-Unfunctionalized Alcohols with Terminal Alkynes”为题，发表于化学与材料科学领域顶级期刊Angewandte Chemie。 3d过渡金属催化的自由基交叉偶联反应是快速构建目标化合物的高效策略之一，其中烷基卤代烃作为亲电试剂应用广泛。然而，在温和的热反应条件下，非活化烷基卤代烃往往面临反应启动困难与副反应较多的问题，严重限制了其应用范围。 针对该挑战，研究团队创新性地以自然界中广泛存在、廉价易得的α-非官能化烷基醇为起始原料，将经典Barton-McCombie反应与铜催化自由基交叉偶联反应相结合，巧妙搭配氧化剂和多齿刚性阴离子配体，成功在温和热反应条件下实现了α-非官能化烷基醇与端炔的自由基脱氧炔基化反应，显著拓展了非活化烷基亲电试剂的适用范围。该反应体系兼容性强，成功实现60多例一级、二级、三级α-非官能化烷基醇的偶联转化，并可应用于一系列生物活性分子的脱氧炔基化修饰，为活性分子的后期官能团化提供了新思路。该策略有望发展为新型交叉偶联催化平台，进一步推动相关领域的发展。 论文作者、完成单位及支持情况 董晓阳为第一作者，董晓阳与南方科技大学刘心元讲席教授为共同通讯作者。2024级大湾区大学与南方科技大学联培硕士研究生周子健在研究过程中做出重要贡献。大湾区大学为第一完成单位，合作单位包括南方科技大学、香港浸会大学。该研究获国家自然科学基金、新基石科学基金会科学探索奖、广东省广创团队、广东省基础与应用基础研究基金委员会、大湾区大学科研启动基金、东莞市先进材料与大科学装置前沿交叉重点实验室等项目的资助与支持。 论文链接 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202517652

近日，大湾区大学物质科学学院刘莎研究员在新型A1–A2聚电解质阴极缓冲层助力高效有机太阳能电池研究方向取得突破性进展。相关研究成果以“Thickness-Tolerant A1–A2 Polyelectrolyte Cathode Interlayers via Direct Arylation Polycondensation for 20.5% Efficiency Organic Solar Cells” 发表在国际知名期刊Advanced Functional Materials上。大湾区大学物质科学学院刘莎研究员为论文最后通讯作者，嘉应学院陈桂庭博士和香港中文大学（深圳）颜骏博士为论文共同通讯作者。大湾区大学硕士研究生黄浩东为论文共同第一作者。大湾区大学为论文共同通讯单位。 研究背景及成果 有机太阳能电池（OSCs）因其低成本、柔性和可溶液加工等优势，被视为下一代清洁能源的重要发展方向。近年来，单结OSCs的光电转换效率（PCE）已突破20%，逐步逼近硅和钙钛矿太阳能电池的水平。然而，尽管在供体与受体材料的分子设计及活性层形貌优化方面取得了显著进展，界面工程的研究仍显薄弱。现有的醇/水溶性共轭分子（ASCMs）虽具备工艺友好等优点，但普遍存在导电性不足、对厚度敏感等问题，限制了其在大面积制备中的应用。因此，如何开发兼具高导电性、厚度容忍度并符合绿色可持续合成的新型阴极界面材料，成为推动OSCs进一步发展的关键科学问题。 针对这一挑战，首次通过引入1,2-萘酰亚胺并苯并咪唑（NIBI）单元，采用直接芳基化缩合（DArP）绿色合成方法，设计并制备了两种新型A1–A2型聚电解质阴极界面材料（PNIBI-NDIN 和 PNIBI-NDINBr）。这两类材料兼具深能级LUMO、优异的电荷传输能力和显著的厚度容忍特性。在实际器件中，二元OSCs最高效率达到19.33%，三元器件更是实现了20.45%的突破性效率，同时在界面厚度高达50 nm时仍能保持超过17%的效率表现，创下同类研究的新纪录。该成果不仅展示了界面材料设计的新思路，也为实现高效、稳定且可规模化制备的有机太阳能电池提供了重要路径。 论文链接 https://doi.org/10.1002/adfm.202516196

全固态电池被视为下一代储能技术的重要发展方向之一。然而，固态电极内部复杂的电荷传输过程，尤其是离子与电子传输的不平衡，导致电极内部电化学反应严重不均，形成显著的锂浓度梯度。这如同在电池内部出现了“交通拥堵”，极大降低了活性材料利用率，加速了电池性能衰减，成为制约其性能提升和实用化的核心瓶颈。如何精准表征锂浓度分布并有效调控这种内部的不均匀性，一直是该领域的世界性难题。 大湾区大学钱坤团队联合清华大学深圳国际研究生院柳明团队、中国原子能科学研究院肖才锦团队等，在这一难题上取得关键突破。研究团队创新性地提出并验证了一种基于“电荷转移优化”（CTOC）的梯度设计策略。该策略的核心在于采用独特的双层梯度结构：在靠近隔膜的一侧，使用高离子电导固态电解质，构建高速的“离子传输快车道”，显著降低了离子传输阻力；在靠近集流体的一侧，则采用含导电剂的纳米级固态电解质层，确保“电子传输快车道”畅通无阻。这种设计巧妙地实现了离子和电子传输路径在空间上的解耦与协同优化，同时保证了整个电极中活性物质的含量不降低，最大程度维持了能量密度。 截至8月11日10时，相关研究成果被人民日报客户端、人民网、新华网、《光明日报》、中国新闻网、中国经济网、中国科技网等媒体报道及转载，共计1439篇。  “中子CT”直接观测证实优化效果显著。  研究团队首次成功应用对锂元素敏感的中子深度剖面分析（NDP）技术，如同给电池内部做了一次高精度的“CT扫描”，在实验中直接观测并定量证实了传统单层正极内部存在的显著纵向锂浓度梯度。更为重要的是，该技术清晰显示，采用新型CTOC设计的电极成功地实现了锂浓度均匀分布，锂离子在电极厚度方向上实现了快速的均匀流动。Xe离子聚焦离子束（PFIB）—飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）的二维锂元素分布表征也同步验证了这一结果。 性能提升效果卓越。  得益于内部“交通拥堵”的根本性缓解，采用CTOC设计的全固态锂电池展现出卓越的性能：在2C高倍率充放电条件下循环2000次后，电池容量保持率达82.7%，相比传统设计提升近三成。同时，电池的电压衰减和极化现象也得到显著抑制，充分证明了电荷转移动力学的根本性改善。这一成果为开发兼具高能量密度、超长寿命和优异倍率性能的实用化全固态锂电池提供了全新的设计思路和坚实的实验基础。 图1 传统和梯度设计固态电极的对比 图2 梯度设计固态电极的结构 图3 传统和梯度设计固态电极的性能对比 图4  利用XRD对比研究传统电极和梯度电极的晶格衰退 图5 传统和梯度设计固态电极的锂浓度分布差异 研究成果发表于国际权威期刊。 相关研究成果以“纵向空间电荷转移优化复合正极实现超稳定全固态电池”（Longitudinal Spatial Charge Transfer Optimization in Composite Cathode Enables Ultra-Stable All-Solid-State Batteries）为题，发表在国际能源与环境科学领域期刊《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上。 论文作者及支持情况 清华大学深圳国际研究生院2024级博士生梁俊威和大湾区大学钱坤助理教授为论文共同第一作者。清华大学深圳国际研究生院材料研究院柳明副教授为论文通讯作者。合作单位包括中国原子能科学研究院、南方科技大学等。研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省杰出青年基金等的资助。大湾区大学为电极结构表征技术（PFIB-TOF SIMS）和中子测试表征技术上提供了核心支持，中国原子能科学研究院和东莞散裂中子源为中子深度剖面分析提供了重要支持。 论文链接 https://doi.org/10.1039/D5EE03407H