段镶锋

段镶锋篇(一):段镶锋、黄昱、廖蕾最新Nature：单层原子晶体分子超晶格！

第一作者：Chen Wang
通讯作者：段镶锋、黄昱、廖蕾
第一单位：加州大学洛杉矶分校（美国）
 
基于二维原子晶体范德华异质结构，譬如石墨烯和MoS2，可以构建人工超晶格，实现目前材料和工程体系无法实现的功能。构建这种人工超晶格的策略主要有两种：
1）自上而下：通过层层剥离和重新堆叠技术实现组装。其主要问题助于产量和可重复性问题上。
2）自下而上：利用CVD得到高品质的异质结构。但是不太适合高级次超晶格的构建。
   
除此之外，碱金属离子插层二维原子晶体似乎是一个不错的方向，问题在于，稳定性不佳，电学性能发生改变。
 
图1. 示意图
     有鉴于此，加州大学洛杉矶分校段镶锋课题组、黄昱课题组以及湖南大学廖蕾课题组合作报道了一种电化学分子插层方法，开发了一类单层原子晶体和分子层相互交替的稳定超晶格材料。
 
研究人员以黑磷作为模型研究体系，CTAB作为插层分子，产生单层磷烯超晶格。层间距是黑磷中的2倍以上，有效隔离各个单层。
 
图2. 结构表征
 
图3. 电学性能
 
电学传递研究表明，基于这种单原子层分子超晶格制造的晶体管的ON/OFF电流比例高达107，且具有优异的迁移性和稳定性。进一步，研究人员通过不同尺寸和对称性的季胺分子来进行插层，将黑磷体系成功拓展到MoS2以及WSe2等材料体系中，
开发了一类分子结构、层间距、相组成以及电学光学性能可控的全新超晶格。
 
图4. 体系拓展
 
总之，这项研究为超晶格材料的开发提供了一个良好的平台，为材料和工程体系提供了潜在的应用！
 
Chen Wang, Lei Liao, Yu Huang, Xiangfeng
Duan et al. Monolayer atomic crystal molecular superlattices. Nature 2018, 555,
231–236.

段镶锋篇(二):黄昱/段镶锋&黄小青师徒在最新Science上各发表论文一篇

前言：
    首先来看下苏大黄小青教授课题组最新发表的这一篇（Science, 2016, 354, 1410-1414），论文标题为：Biaxially strained PtPb/Pt core/shell nanoplate boosts oxygen reduction catalysis，DOI:10.1126/science.aah6133，论文第一作者为Lingzheng Bu，通讯作者为苏大黄小青教授，北大郭少军教授以及美国布鲁克海文国家实验室Dong Su教授。这篇文章报道了一种拉应力和压应力共存的PtPb/Pt核壳结构的纳米片，表现出非常优异的ORR性能，经过50000次循环伏安之后仍然没有明显的衰减。
    传统的PtM/Pt核壳结构中， 一般认为表面Pt(111)的压应力对于氧气的吸附具有非常重要的影响，能够减弱Pt-O键能，有利于O2的活化，而拉应力的存在则使得Pt-O键太强，不利于ORR。而本文所报道的PtPb/Pt core-shell结构中，发现Pt(110)表面强的拉应力能够极大地促进ORR性能。
    PtPb/Pt核壳结构纳米片，片层厚度约4.5nm，边缘长度约为16 nm,Pt/Pb比例为55.9/44.1。
    采用球差矫正高分辨HAADF-STEM从顶面和侧面对纳米片进行结构分析，发现Pt层能够非常完美地覆盖在PtPb表层，形成core-shell结构，其中存在两种不同的界面：{010}PtPb//{110}Pt between the PtPb and the edge-Pt layer, and {001}PtPb//{110}Pt between PtPb and top (bottom)-Pt layer.。top-Pt layer与PtPb核之间存在11%的压应力（[01-1]Pt方向）和7.5%左右的拉应力（[100]Pt方向）,edge-Pt layer则存在7.5%的拉应力（[001]Pt方向）和很弱的压应力（1%，[110]Pt方向）。
    ORR比活性（0.9 V vs RHE）：7.8 mA cm-2，是商业化Pt/C催化剂的33.9倍，质量比活性为4.3 A/mgPt,是美国能源部2020目标值的9.8倍。50000次循环后活性没有明显衰减，表明这种结构非常稳定。
    作者还通过DFT对face-center cubic (fcc) hollow sites（h），the bridge sites in [001] direction(b1)，the bridge sites in [110] direction(b2)等三种位点进行了研究，发现拉应力的存在能够让h和b2位点具有高活性和稳定性。
点评:合成不容易，催化也不容易，把合成和催化联系起来更不容易，纳米催化要着眼于催化剂结构与性能关系之间背后的故事，比如应力，电子结构？    这篇Science（Science, 2016, 354, 1414-1419）来自UCLA的黄昱/段镶锋课题组，论文题目为：Ultrafine jagged platinum nanowires enable ultrahigh mass activity for the oxygen reduction reaction,DOI: 10.1126/science.aaf9050.论文第一作者为Mufan Li, 共同通讯作者为：黄昱教授，段镶锋教授以及Caltech的William A. Goddard III教授。这篇文章挂出来已经有一段时间了，这里简单介绍一下。总体来说，这篇文章报道了一种超高质量比活性的锯齿状Pt纳米线ORR催化剂，其质量比活性为13.6 mA/mgPt (0.9 vs. RHE),是商业化Pt/C催化剂的50倍左右，也远超过了此前文献报道的最佳活性6.98 mA/mgPt (Pt-based octahedra)和5.7mA/mgPt（PtNi Nanoframe）。
    合成思路为：1) 从Pt/NiO核壳结构纳米线出发（d=5 nm, L=250-300 nm），核层直径约为2 nm；2) Pt/NiO核壳纳米线负载之后在H2/Ar下退火，得到PtNi合金纳米线；3) 电化学法去合金化，得到Pt锯齿状纳米线。(结构信息见上图)
点评：1) Ni确实很容易被氧化，我想制备出Pt/NiO核壳结构并不是作者有意为之；2) 从此前的文献来看，PtNi合金并不是理想的ORR催化剂结构（Pt skin结构更优异），所以采用电化学法去合金这种思路是比较能理解的.不过这里所得到的是锯齿状的Pt-NWs，里面没有Ni。
    锯齿状Pt纳米线的结构分析表明：这种锯齿状的Pt-NWs中Pt-Pt键（first neighbor peak）要比常规的Pt-NWs和Pt单晶要短2.2%-2.5%。富菱形的Pt表面结构具有着非常低的配位数（6-8），一定的应力，进而表现出优异的催化活性。
研之成理面向所有感兴趣的朋友征集专栏作家，主要包括专业软件（比如Digital Micrograph, TIA, Photoshop，Chemoffice，Material studio等）和基础知识（XRD结构精修，热分析，核磁，程序升温实验，同步辐射，质谱，AFM，STM）的分享，以及相关领域最新文献赏析。目前，由于小编人数有限，总结的周期会比较长，如果有更加专业的人来分担一部分的话，应该可以让大家更快更好地学到更多内容。

段镶锋篇(三):zz科大少年班----昔日“神童”今何在？

（很经常听到人们提起科大少年班，而且大多都会用到“小时了了，大未必佳”、“拔苗助长”这样的口气，今日上网偶然看到这篇文章，顺手转载之）
科大自78年成立第一届“少年班”至今已招25届约千名少年大学生，在已毕业的700多学生中，近80%毕业当年就考取国内外研究生。80和90年代，全 国大多数重点大学的研究生录取比例不过10%左右，而科大少年班考取国内外研究生的比例超过70%；近2年更是在90%左右。81-87年，中美联合招收 赴美研究生(CUSPEA)中，少年班考取45人，其中夺得全国总分前5名的有7人。80级少年班学生全部考取国内外研究生。前10届学生中，38%提前 1-2年毕业考取研究生，最高一届达到100%。
他们中有30来岁就成为IEEE院士（国际电子电气领域的最高荣誉）的张亚勤、姚新和谢旻。
张亚勤，微软全球副总裁。他是数字影像和视频、多媒体通信和因特网方面的世界级专家，97年年仅31岁就成为IEEE院士，也是有史以来获该殊荣的最年轻科学家。他曾获98年美国唯一的“杰出青年电子工程师奖”，成为获该奖的首位华人。为此，美国总统专门给他发了贺信。
姚　新，英国伯明翰大学计算机系首席教授，长江学者。03年当选IEEE院士。
谢　旻，新加坡国立大学正教授。15岁公派到瑞典留学，23岁时成为利彻平大学历史上最年轻的博士，91年荣获“李光耀顶尖科研奖”。05年当选IEEE院士。
他们中还有科研成果入选年度世界十大科技成就的秦禄昌和段镶锋。
秦禄昌，78级少年班。现任职NEC公司，主持碳纳米管研究项目。美国麻省理工博士。他00年研制出世界上直径最小的碳纳米管，被评为当年的世界十大科技成果之一。
段镶锋，15岁入科大 现任职Nanosys，从事纳米科技研究和产品开发。哈佛博士。他在哈佛求学期间于99年、01年2度获“MRS全美杰出研究生"奖；01年获“全美发明 家竞赛大奖”；他和另一科大学子合作完成的纳米成果被 Science评为01年世界十大科技进展，并名列榜首。03年他被美国Technology Review评为当年的“世界百位杰出青年发明家”之一。他今年才26岁。
他们中还有获得美国青年科学家最高荣誉（PECASE）得主卢征天、"李光耀顶尖科研奖”得主谢敏,以及摘得奖金高达50万美金的美国"天才奖"的庄小威。
卢征天，82级，美国阿贡国家实验室科学家。加州柏克利博士，00年获PECASE奖(美国青年科学家的最高荣誉).
庄小威(女) 87级，15岁入科大。执教哈佛大学物理系和化学系。00年获美国卫生研究院(NIH)国家研究个人奖，03年获美国国家自然基金成就奖、Beckman 青年科学家奖和Searle学者奖(后2项奖励的奖金均为24万美金)，另外她还摘获奖金高达50万美金的美国“天才奖”(Genius Awards)。
科大少年班学生成为世界名校博士并执教世界名校的学生不在少数。此处仅举几例。 蔡天西(女) 91级，13岁入科大。21岁成为哈佛博士，22岁执教华盛顿大学，23岁执教哈佛生物统计系。
牛天华，88级，执教美国哈佛大学医学院、公共卫生学院
劭　中，12岁入科大。23岁执教耶鲁大学计算机系，28岁成为耶鲁终身教授。
骆利群，81级，15岁入科大，执教斯坦福大学神经生物学系，生物学“斯劳恩”奖得主
熊　伟，89级，14岁入科大。普林斯顿大学经济学系终身教职
管俊林，78级，15岁入科大。康奈尔大学分子医学系终生教授
郝　权，79级，康奈尔大学高能同步加速器实验室（MacCHESS）主任
赖　东，83级，执教康奈尔大学天文系
卢征天，82级，Chicago大学物理系教授
鲁　勇，79级，执教Chicago大学医学院
宋海军，85级，执教杜克大学医学中心
曹晓冬，91级，执教哥伦比亚大学数学系
郭东宁，90级，执教Northwestern大学电子系
李红林，83级，执教Northwestern大学神经系统科学研究所，
林　楠，94级，执教华盛顿大学（圣路易斯）数学系
陈一忻，95级，执教华盛顿大学（圣路易斯）计算机系
王元勋，88级，执教UCLA电子工程系
崔　强，89级，13岁入科大。执教Wisnconsin-Madison化学系
黄春燕，88级，15岁入科大。执教Texas大学 商学院
姚　震，88级，14岁入科大。25岁执教Texas 大学物理系，海外华人物理学会大奖得主
李宁辉，88级，14岁入科大。执教普度大学计算机系
胡　禹，84级，执教普渡大学电子与计算机系
浦　晗，88级，执教Rice大学物理系
高　洁，95级，14岁入科大。执教SUNY-Stony Brook 计算机系
贾燕斌，84级，15岁入科大。执教Iowa State大学 计算机系，CMU博士
李　巨，90级，15岁入科大。执教Iowa State大学，美国材料协会大奖得主。
潘翼彪，78级。匹兹堡大学数学系正教授终生教职
王力军，81级，德国马普光电技术研究所所长,Friedrich-Alexander大学教授
高立新，81级。麻省大学电子计算机系终身教授。曾获美自然基金成就奖、Sloan奖
张家杰，79级，13岁入科大。Texas-Huston的健康信息科学学院终身教授兼研究副主任。
王冀洪，79级，执教美国Texas大学-Austin西南医学院
施　展，80级，13岁入科大。法国居里大学数学系教授。
王海林，78级，Oregon大学 物理系 教授
杨丹洲，84级，执教Arizona大学药学院
付华祥，84级，执教Arkansas大学物理系
张建华，80级，执教Alabama大学Birmingham分校医学院
陈立桅，88级，执教Ohio大学化学系。哈佛大学博士
李　巨，90级，执教Ohio州立大学材料科学与工程系
董一飞，85级，执教Oklahoma大学
王伟强，84级，执教Virginia大学数学系
尚　奕，83级，执教Missouri-Columbia大学计算机系
钱永忠，85级，执教Minnesota大学物理与天文学院
涂予海，83级，IBM Watson 研究院研究员，美国物理学会会士
刘　江，83级，新加坡国立大学研究员，
刘　民，85级。Missouri大学和港中文商学院教授（曾任职华盛顿联邦储备银行） 而在国内的著名学府如北大、清华、复旦、科大，还有中科院研究所中，也活跃着科大少年班学生的身影。 杜江峰，89届，科大近代物理系博导，国家自然科学杰出青年基金获得者
周逸峰，83届，科大生物系博导，“有突出贡献的中国学位获得者”
王　永，83届，科大自动化系博导
翁征宇，83届，清华首位“杨振宁讲座教授"，长江学者
胡天跃，83届，北大地球物理研究所博导
钟　扬，84届，复旦生命科学院常务副院长
蒋大鹏，83届，中科院长春光机所，博导
冯珑珑，84届，中科院“引进国外杰出人才”入选者。中科院紫金山天文台博导
张　健，89届，中科院软件所博导，计算机科学重点实验室副主任
杨　青，90届，中科院自动化所博导，中科院“百人计划”入选者
曹辉宁，84届，曾任教于加州伯克利，后被李嘉诚聘为长江商学院金融系主任。耶鲁病理学博士，UCLA金融学博士。
詹正茂，95届，清华新闻传播学院副教授，北森人力资源管理咨询公司首席专家。（北大百年历史上最年轻的经济学博士）
张俊妮，98届少年班 北大光华管理学院教师。哈佛大学2002届博士。
陈　武，83届，香港理工土地测量与地理信息学系
王建方，93届，香港中文大学物理系
还有些少年班学生选择了科学家以外的道路。
郭元林，78级。紫光集团副总裁兼总工程师
高　峰，78级，德意志银行中国区董事总经理兼中国全球市场部总裁
伍晓东，79级，14岁入科大。斯坦福电子工程博士，诺方信息技术公司总经理
刘中青，82级，美国国际数据集团（IDG）投资基金深圳首席代表
岳　军，82级，深圳市科健信息技术有限公司总经理
李俊杰，82级，14岁入科大。美国斯坦福大学经济和法律双料博士。
陈晓薇，83级，14岁入科大。中华网总经理，05中国十大经济女性年度人物
李世鹏，83级，微软亚洲研究院主任研究员。研制了第一个高质低成本高清晰电视解码器
薛　峰，84级，14岁入科大。曾任用友集团副总裁。现任TurboCRM公司首席执行官
袁　超　84级，深圳鹏华基金运营总部总经理
黄　沁，85级，14岁入科大。麻省理工91年优秀学生和ECE硕士。24岁成为Prudential证券公司最年轻高级副总裁；96年任德意志银行亚洲分行董事；99年创教育网站
李　逊，85级，美国夏威夷大学电子工程硕士。WebExInc技术副总裁
聂建林和郑天舒，85级，在深圳创办了蓝讯技术有限公司
易万军，86级。融通蓝筹成长基金经理。
万　飚，87级。华为WCDMA产品线总监。
王　川，87级。BN3 Communications公司创办人之一。BN3 Communications公司从1999年到2003年6月间给科大校友网络ustc.edu提供Email服务。2002年创办房贷金融公司 Marvel Financial lnc.
张　辉，88级。加州伯克利博士；中星微电子副总裁。
朱骁洵，88级，Metrologic Instruments集团研发部总监
唐新兵：88级，15岁入科大。南加州大学电子工程硕士，华为集团副总裁
李　昊，89级，14岁入科大。中国光彩事业农业信息网络公司副总裁
郑小立，90级，15岁入科大。创维集团信息中心总监     少年班的毕业生中，年纪最大的今年才42岁。

段镶锋

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