计算顶刊

计算顶刊

揭秘Ising超导体NbSe2：电声耦合与自旋涨落

在过去的二十年里，单原子层的生长和剥离技术取得了突破性进展，为科学发现和技术创新开辟了新时代。继石墨烯之后，过渡金属二硫属化物（TMDs）受到了广泛关注，成为众多新颖量子现象的宝库…

2024年3月2日
计算顶刊

【DFT+实验】北京理工大学徐熙焱、张东翔：共掺杂二氧化钛纳米颗粒不完全煅烧强化电荷分离效率促进异噻唑啉酮光催化降解

背景介绍为了应对反渗透过程中可能引发的生物污染问题，广泛采用生物抑菌剂来抑制微生物的繁殖。其中，异噻唑啉酮(BIT)因其高效且广谱的特性而被作为抑菌剂广泛应用。然而，过度使用异噻…

2024年3月2日
计算顶刊

【纯计算】迈向石墨烯产业：氧辅助化学气相沉积的理论方法

背景介绍近年来，石墨烯因其良好的导电性和高载流子迁移率，在电子领域引起了广泛的关注。石墨烯工业化的关键是材料的高质量制备。然而，其制备过程中存在许多问题，如对碳源的裂解机理、基底…

2024年3月2日
计算顶刊

声子玻尔兹曼方程在先进制程纳米器件电-热耦合仿真中的应用与实验验证

作者：盛宇飞，王淑英，胡跃，徐家璇，纪志罡，鲍华* 单位：上海交通大学论文链接：10.1109/TED.2024.3357440 导读先进制程的纳米器件设计是半导体领域的关…

2024年3月2日
计算顶刊

大规模自旋分析：仿真模拟软件包CMTJ

转载自公众平台：npj计算材料学本文以传播知识为目的，如有侵权请后台联系我们，我们将在第一时间删除。现代自旋电子器件的发展离不开仿真模拟。由于计算量与模拟的分辨率紧密相关，我们往往…

2024年3月2日
计算顶刊

材料界面的突破：自动化高通量筛选

在材料科学领域，基于密度泛函理论的高通量筛选技术可有效解析复杂的化学结构，加速了光电子、能量存储等前沿技术中新材料研发进程。尽管材料表面在能源转换过程中扮演着至关重要的角色，但由于…

2024年3月2日
计算顶刊

5天完成6个月实验量，加速催化研究，「自动驾驶」催化实验室Fast-Cat登Nature子刊

「自动驾驶实验室」是未来？今年 1 月底，荷兰阿姆斯特丹大学开发自主化学合成 AI 机器人。一周内，可以优化大约 10~20 个分子的合成。这需要博士生几个月的时间。还有去年 …

2024年3月2日
计算顶刊

崔屹院士重磅Nature Energy：限制快充的因素！一个容易被普遍忽略的方面——集流体！

在电池领域同时实现极快的充电速度和保持电池高能量密度，面临着诸多挑战。其中，传统的集流体对电解液不渗透，极易阻碍锂离子的运动，从而限制了厚电极的高倍率性能。在此，美国斯坦福大…

2024年3月2日
计算顶刊

电子断层扫描中“缺失楔形效应”：无监督机器学习

电子断层扫描因其高分辨率在纳米材料三维表征方面受到青睐，但受限于“缺失楔形效应”，导致重建图像出现畸变。目前的算法，特别是机器学习中的神经网络技术，虽在纠正这些畸变方面取得了进展，…

2024年3月2日
计算顶刊

【DFT+实验】北科大赵海雷：构建富LiF界面赋能高能硅基锂离子电池

背景介绍构建坚固的固体电解质界面（SEI）对于开发高能量密度硅基锂离子电池至关重要。然而，如何准确地操纵SEI层的化学成分和结构仍然难以捉摸。成果简介近日，北京科技大学赵海雷团队…

2024年3月2日

犹他州立大学李刚Angew：钴肟基金属自由基催化：合成环丙烯和噁唑的通用策略
2025年3月27日
分享到:

金属自由基催化（Metalloradical Catalysis, MRC），主要以金属卟啉配合物为代表，已成为调控自由基反应和拓展其合成应用的有前景的策略。

基于此，2025年3月26日，犹他州立大学李刚等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Cobaloxime-Based Metalloradical Catalysis: A Versatile Strategy for the Synthesis of Cyclopropenes and Oxazoles》的研究论文。

在此，作者通过金属自由基催化（MRC），开发了一种高效的催化方法，用于炔烃的自由基[2+1]环丙烷化和腈的自由基[3+2]噁唑烷环化反应，反应底物为α-芳基重氮乙酸酯。

钴肟（Cobaloxime）在温和条件下，对炔烃的金属自由基[2+1]环丙烷化和自由基[3+2]噁唑烷环加成反应表现出良好的催化效果。

这些反应展示了广泛的底物耐受性，能够实现克级转化以及药物化合物的合成。

该研究结果突显了钴肟催化环加成反应在有机合成中的巨大潜力，并拓展了金属自由基体系在催化领域的应用范围。

Cobaloxime-Based Metalloradical Catalysis: A Versatile Strategy for the Synthesis of Cyclopropenes and Oxazoles,Angew. Chem. Int. Ed.,2025.https://doi.org/10.1002/anie.202500667
中南民族大学Nature子刊：MgO纳米簇在C=N键有机氮化合物还原偶联合成中的意外活性
2025年3月27日
分享到:

硝基化合物与醇的还原偶联是一种用于构建有机氮化合物中C=N键的可持续方法，但由于醇中α-Csp³-H键的惰性以及C=N键对加氢的敏感性，这一过程面临挑战。

基于此，2025年3月26日，中南民族大学张泽会、孙杰、中国科学院大连化学物理研究所慕仁涛等人在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Unexpected activity of MgO nanoclusters for the reductive-coupling synthesis of organonitrogen chemicals with C = N bonds》的研究论文。

在此，作者报道了超细碱土金属氧化物MgO纳米簇（尺寸为0.9±0.3 nm）表现出的惊人催化活性，其能够高效活化α-Csp³-H键，促进转移加氢反应，以高至优异的产率（86-99%）合成含有C=N键的高附加值化学品。

对照实验和表征结果表明，MgO中的氧空位（Ov）和局部Mg环境（Mg-O键）在底物吸附和活化过程中起着关键作用，通过底物的负电荷氧原子与MgO纳米簇中Ov位点之间的电子相互作用实现。

理论计算进一步证实，氧空位显著降低了乙醇中α-Csp³-H向硝基苯中硝基转移氢原子的能垒（29.3 kcal/mol对比52.9 kcal/mol），而这一过程是还原偶联反应中具有最高能垒的速率决定步骤。

作者的方法不仅为合成含有C=N键的有机氮化合物提供了一种高效且可持续的途径，还激发了对主族元素催化剂的探索，使其成为过渡金属和贵金属催化剂在有机转化中的替代品。

Yuan, Z., Han, B., Liu, B. et al. Unexpected activity of MgO nanoclusters for the reductive-coupling synthesis of organonitrogen chemicals with C = N bonds. Nat Commun 16, 2963 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58222-6
广东工业大学李成超、叶明晖AM：基于氨基酸类似物的界面吸附层，可实现长寿命水性锌碘电池的双重稳定性
2025年3月27日
分享到:

水系锌碘（Zn–I₂）电池因低成本和高安全性，被认为是大规模储能的有前途的候选者。

然而，它们的商业应用受到锌腐蚀和碘电极多碘穿梭的阻碍。

基于此，2025年3月26日，广东工业大学李成超、叶明晖等人在国际知名期刊Advanced Materials发表题为《Interfacial Adsorption Layers Based on Amino Acid Analogues to Enable Dual Stabilization toward Long-Life Aqueous Zinc Iodine Batteries》的研究综述。

在此，通过使用电解质添加剂的策略，构建了基于N,N-二羟乙基甘氨酸（BHEG）的界面吸附层，以稳定锌负极并减轻多碘穿梭。

BHEG中的三级胺（N(CH₂)₃）和羧基（─COO⁻）基团可逆地捕获H⁺，并动态中和OH⁻离子，有效缓冲了锌金属负极的界面pH，抑制了析氢反应。

此外，BHEG吸附层能排斥锌界面处39.3%的H₂O分子，形成“缺水”的内赫尔姆霍兹平面，防止锌腐蚀。重要的是，BHEG中的N(CH₂)₃基团还能抑制碘电极处的多碘穿梭，对I⁻、I₂和I₃⁻的吸附能分别为-0.88、-0.41和-0.39 eV。

得益于这些优势，锌碘电池在高碘电极质量负载（≈21.5 mg cm⁻²）下，可实现2.99 mAh cm⁻²的高面积容量和2000次循环的长循环寿命。

Interfacial Adsorption Layers Based on Amino Acid Analogues to Enable Dual Stabilization toward Long-Life Aqueous Zinc Iodine Batteries,Advanced Materials,2025.https://doi.org/10.1002/adma.202420221
中国科学院大连化学物理研究所刘中民、魏迎旭、叶茂JACS：甲醇制烯烃（Methanol to Olefins，简称MTO）：理解并调控动态复杂催化
2025年3月27日
分享到:

甲醇转化为烃类的研究与开发已有40多年的历史。

过去的四十年见证了甲醇制烯烃（MTO）的基础研究和工业流程开发的相互促进以及连续突破，表明MTO是一个极具动态性、复杂的催化体系。

基于此，2025年3月26日，中国科学院大连化学物理研究所刘中民、魏迎旭、叶茂等人在国际知名期刊Journal of the American Chemical Society发表题为《Methanol to Olefins (MTO): Understanding and Regulating Dynamic Complex Catalysis》的研究论文

本综述总结了中国科学院大连化学物理研究所在动态、复杂的MTO反应体系的反应机理和流程工程的持续研究中的努力和成就。

它阐明了关于MTO反应动态演变的本质以及扩散、反应和催化剂（积炭修饰）之间相互作用机制的基本化学问题，这些对于技术开发和流程优化至关重要。

通过整合MTO的化学原理、反应-扩散模型以及积炭形成动力学，实现了基于机理和模型的工业流程调控。

对化学和工程的深入理解促进了MTO催化剂和流程的持续优化和升级。

Methanol to Olefins (MTO): Understanding and Regulating Dynamic Complex Catalysis,J. Am. Chem. Soc.,2025.https://doi.org/10.1021/jacs.4c12145
韩国高丽大学AEM：用于锂电池的磷基阻燃电解液
2025年3月27日
分享到:

对高性能储能系统的需求不断增加，促使人们高度关注锂离子电池（LIBs）电解液的开发，因为它们具有高能量密度和循环稳定性。

有机电解液由于其高离子导电性和宽电化学稳定性，在提升电池性能方面发挥着关键作用。

然而，它们的易燃性和挥发性带来了严重的安全风险，包括热失控和火灾隐患。

基于此，2025年3月26日，韩国高丽大学Seung-Ho Yu等人在国际知名期刊Advanced Energy Materials发表题为《Phosphorus-Based Flame-Retardant Electrolytes for Lithium Batteries》的研究论文。

为了解决这些问题，对阻燃电解液的研究正在推进，特别是基于氟（F）和磷（P）的化合物。

基于氟的阻燃剂通过自由基清除机制中断火焰传播，但需要高浓度才能有效，这导致成本增加并对电解液性能产生不利影响。

相比之下，基于磷的阻燃剂具有独特的优势，包括低毒性、减少烟雾产生以及高热稳定性和化学稳定性。

这些特性使得基于磷的添加剂在较低浓度下就能发挥作用，从而最小化其对成本和电解液性能的影响。

本综述强调了基于磷的阻燃添加剂的多样化结构，探讨了它们的特性、机制以及对电池性能的影响，同时提出了未来发展方向，以开发下一代材料，提高LIBs的安全性和稳定性，为防火、高性能储能解决方案铺平道路。

Phosphorus-Based Flame-Retardant Electrolytes for Lithium Batteries，Adv. Energy Mater.，2025. https://doi.org/10.1002/aenm.202500587