【Chem. Rev.：不对称超级电容器的设计与机理】包括便携式电子设备、交通运输和绿色能源在内的各个领域的持续技术进步常常受到储能设备能力不足的阻碍。通过利用两种不同的电极材料，不对称超级电容器可以将其工作电压窗口扩展到电解质的热力学分解电压之外，同时能够解决对称超级电容器的能量存储限制。本综述为该领域提供了全面的知识。本文首先了解不对称超级电容器的基本储能机制和性能评估标准，以了解在这一领域进行的广泛研究。然后，介绍了电极材料的设计和制造以及不同类别的不对称超级电容器的整体结构的新进展。还强调了几个关键的科学挑战，并提出了提高未来非对称超级电容器电化学性能的观点。来源：Yuanlong Shao, Maher F. El-Kady, Jingyu Sun, Yaogang Li, Qinghong Zhang, Meifang Zhu, Hongzhi Wang, Bruce Dunn, and Richard B. Kaner，Design and Mechanisms of Asymmetric Supercapacitors，Chem. Rev. 2018, 118, 18, 9233–9280，DOI：10.1021/acs.chemrev.8b00252#科学##化学##超级电容器##储能#

螺旋GeSe-GeS异质结的可控边缘外延成果介绍基于范德华(vdWs)材料的新兴扭转电子学引起了凝聚态物理的极大研究兴趣。近，在硫化锗(GeS)晶体中实现了更现代的具有层间扭转的三维(3D)架构。有鉴于此，近日，南京大学施毅教授，南京邮电大学晏善成教授和美国加州大学伯克利分校姚杰教授（共同通讯作者）等合作进一步展示了一种通过调节生长温度来定制螺旋GeS晶体扭转率的便捷方法。在较高的生长温度下，GeS介观线(MWs)连续纳米板之间的扭转角在统计上更小，这可以通过生长过程中催化剂的动力学来理解。此外，本文通过边缘外延将硒化锗(GeSe)引入螺旋GeS晶体上来制造自组装螺旋异质结。除了螺旋结构外，扭转界面处的莫尔超晶格也被继承。与GeS MWs相比，螺旋GeSe/GeS异质结表现出更好的导电性和光响应。通过利用基于vdWs材料的3D扭转电子学，这些结果为未来的电子和光电子学带来了新机遇。图文导读图1. 螺旋GeS晶体的表征。图2. 螺旋GeSe/GeS异质结的表征。图3. 螺旋GeSe/GeS异质结中扭转界面处的可控莫尔超晶格。图4. 螺旋GeSe/GeS异质结的电学性质。文献信息Controllable Edge Epitaxy of Helical GeSe/GeS Heterostructures(Nano Lett., 2022, DOI:10.1021/acs.nanolett.2c00395)文献链接：[链接]网页链接

Nano Lett.：MoSe2单层中电场驱动的三重子漂移和漏斗现象成果介绍激子是半导体中的电子-空穴对，可以用作具有自旋自由度或谷自由度的信息载体。然而，由于激子的电荷中性特性和短的复合寿命，操控激子的运动具有挑战性。有鉴于此，近日，韩国高丽大学Su-Hyun Gong等展示了向MoSe2单层中心，带电激子(即激子)电场驱动的漂移和漏斗现象。本文使用一个简单的底栅器件，控制悬浮单层附近的电场，从而增加了三重子密度，并将层下拉。观察到局部激发的三重子受到电磁力的作用，因而向拉伸层的中心漂移。据估计，施加在三重子上的电场力比拉伸单层中应变诱导的力强102~104倍，从而成功地观察到连续波激励下三重子的漂移。本文的研究发现为操控三重子和实现新型光电器件提供了一条新的途径。图文导读图1. 栅极可调的悬浮MoSe2单层器件。图2. 悬浮MoSe2单层栅极相关的光致发光(PL)图3. 局部激发的负三重子向孔中心漂移。图4. 电驱动的三重子漂移的仿真结果。文献信息Electric-Field-Driven Trion Drift and Funneling in MoSe2 Monolayer(Nano Lett., 2023, DOI:10.1021/acs.nanolett.3c00460)文献链接：网页链接

清华大学: 基于超低含量纳米线掺杂的高性能自适应电介质材料研究背景静电放电造成的电子元件损坏每年使全球电子器件产业产生数以亿计的损失，但现有电路保护器件或高电导封装材料等难以对电子元件实现全面有效的防护。自适应电介质具有能够跟随空间电场进行自主调节的电学参数和优异的开关电阻特性：能够在正常工作环境下维持稳定的绝缘性能，而在强电场或电荷累积情况下迅速释放电应力，有望解决几乎困扰所有电子材料及器件的静电放电问题。然而，现有自适应电介质复合材料依赖微米尺寸的ZnO压敏微球，填料的掺杂浓度高（大于30 vol%），导致材料整体透光性较差且介电常数较高，这将严重影响电子元件的显示与通讯等功能。自适应电介质材料应用的瓶颈问题在于如何使材料兼具低填料含量掺杂以及高效电荷泄放能力。成果简介近日，清华大学李琦、何金良及合作者探索了在低维纳米材料界面构建新型双肖特基势垒的方法，成功获得了兼具高长径比与优异非线性介电特性的核-壳结构低维纳米填料，其能够在超低含量掺杂下（0.5 vol%）在聚合物基体中形成稳定的导电通道，使复合物整体表现出具有高非线性系数且阈值电场灵活可调的自适应介电性能，从而具备高效自适应电应力泄放的功能。研究团队通过在ZnO纳米线表面包覆Bi，Co等氧化物薄层，在该核-壳结构界面处引入界面能级并形成新型“手牵手型”双肖特基势垒结构。该势垒结构与传统ZnO压敏材料的“背靠背型”肖特基势垒结构有较大区别，其正偏与反偏侧势垒高度及能级填充分别由两侧偏压单独调控，因此其在具有同样优异非线性电导特性的同时也具备更高的阈值电压，这为纳米线自身及其对应复合电介质的性能调控带来较大便利。受益于新型纳米线材料的高长径比，所制备ZnO纳米线/PDMS复合物在经过电场诱导排列后仅以0.5vol%的填料浓度即可获得非线性系数高于10的优异压敏电导性能，同时复合物介电常数与基体接近，透光率在可见光波段内在75%以上，满足通信及显示电子元件对防护材料的应用需求。同时该研究也通过对OLED电子元件的放电实验验证了所制备自适应电介质优异的电荷泄放功能。该研究显著提升了现有自适应电介质的整体性能，并为功能电介质中关键基体特性与填料功能的兼顾方法提供了新的思路。论文链接：网页链接

纳米薄BixOySez中的室温氧传输可实现2D材料的精确调制成果介绍氧导体和转运体对于包括燃料电池和合成气生产在内的多种可再生能源技术重要。另外，单层过渡金属硫族化合物(TMDs)已在一系列应用中展现出巨大的前景，包括量子计算、先进传感器、谷电子学和下一代光电子学。有鉴于此，近日，美国海军研究实验室Olaf M. J. van’t Erve和Zachariah Hennighausen（共同通讯作者）等合成了一种几纳米厚的BixOySez化合物，它与稀有的R-3m氧化铋(Bi2O3)相相似，并将其与对环境高度敏感的单层TMDs相结合。使用得到的2D异质结来研究通过BixOySez进入层间区域的氧传输，从而调制2D材料性质，在激光照射下发现在室温附近快的扩散。氧扩散通过可控地嵌入和脱嵌氧来实现2D材料性质的可逆和精确修改。变化是空间受限的，可实现亚微米特征（例如像素），并且长期稳定超过221天。本文的工作表明，几纳米厚的BixOySez是一种很有前途的未开发室温氧转运体。此外，本文的研究结果表明，该机制可以应用于其他2D材料，作为一种通用方法，能够以高精度和亚微米空间分辨率操控其性质。图文导读图1. 激光-氧气暴露促进BixOySez转变，使氧气在2D材料界面嵌入和脱嵌。图2. 在TEM网格支撑上进行选址BixOySez制造揭示了化学计量变化。图3. 选区电子衍射(SAED)分析。图4. 制造BixOySez-WSe2 2D异质结。图5. 单层Bi2Se3可淬灭明亮的单层WSe2 PL图6. BixOySez转化促进WSe2 PL的氧气嵌入和恢复。图7. 2D材料的可逆精确操作。图8. 通过BixOySez的氧气扩散测量。文献信息Room-Temperature Oxygen Transport in Nanothin BixOySez Enables Precision Modulation of 2D Materials(ACS Nano, 2022, DOI:10.1021/acsnano.2c03367)文献链接：网页链接#acs简介#

堆叠工程化范德华异质结光电二极管中的振动激子-声子态成果介绍堆叠工程是一种原子级超材料策略，能够设计范德华异质结器件的光学和电子性质。有鉴于此，近日，美国加州大学河滨分校Nathaniel M. Gabor，新加坡南洋理工大学Justin C. W. Song，美国华盛顿大学Mark S. Rudner和荷兰阿姆斯特丹自由大学Rienk van Grondelle（共同通讯作者）等合作揭示了WSe2/MoSe2异质结光电二极管中原子运动和层间激子之间堆叠诱导的强耦合的光电效应。为此，本文引入了堆叠工程化光电二极管的光电流光谱作为探测层间激子的敏感技术，从而能够访问通常仅在类分子系统中发现的振动状态。堆栈中的振动状态表现为光电流谱中明显周期性边带的栅栏，在接近层间激子共振的频率窗口中，并且可以通过源-漏偏置电压施加垂直电场来“按需”移动。对多个分辨良好的边带观察以及它们通过施加电压移动的能力证明了堆叠工程化光电器件中层间激子振动结构的出现。图文导读图1. 封装的WSe2-MoSe2异质结光电二极管器件的堆叠工程和表征。图2. 范德华p-n异质结器件的光电流光谱中的多个周期性边带。图3. WSe2-MoSe2异质结器件中振动光响应的电学控制。文献信息Vibronic Exciton–Phonon States in Stack-Engineered van der Waals Heterojunction Photodiodes(Nano Lett., 2022, DOI:10.1021/acs.nanolett.2c00944)文献链接：网页链接#acs简介#

在范德华半导体金属界面，超快热电子注入对激子形成动力学的影响成果介绍无机范德华键合的半导体（如过渡金属硫族化合物）因其电子和光学性质而成为下一代光电器件的热门研究对象。在这种情况下，了解载流子动力学以及金属接触和半导体之间界面处的电荷和能量转移至关重要，但尚未得到充分探索。有鉴于此，近日，卢森堡大学Nicolò Maccaferri等提出了一项实验研究来测量块材WS2中热离子注入和直接激发载流子之间的相互作用对激子形成动力学的影响。通过采用泵浦-推送-探针方案，其中泵浦脉冲诱导电子从Au衬底热离子注入到半导体的导带中，另一个延迟推动脉冲激发WS2中的直接跃迁，可以通过实验分离这两个过程，从而在WS2中将相互作用与其对超快动力学的影响联系起来。从实验中提取的快速衰减时间常数表明了随着注入和直接激发电荷载流子之间比率的增加而减小，从而揭示了热电子注入对激子形成动力学的影响。本文的研究结果有望为光子学和电子学的集成提供一个新的充满活力的方向，特别是在有源和光电探测设备中。图文导读图1. 在λsignal=610 nm(2.03 eV)处，WS2/Au和WS2/SiO2上的泵浦-探针（PP）瞬态吸收测量。图2. 在λsignal=610 nm(2.03 eV)处，WS2/Au上的泵浦-推送-探针（PPP）实验。图3. 对于不同的泵浦-推送延迟t1和PP参考，在λsignal=610 nm(2.03 eV)处，WS2/Au和WS2/SiO2上的PPP。图4. 对于不同的泵浦（Φpump）和推送（Φpush）通量，固定泵浦-推送延迟t1=0.1 ps时的PPP曲线。文献信息Ultrafast Thermionic Electron Injection Effects on Exciton Formation Dynamics at a van der Waals Semiconductor/Metal Interface(ACS Photonics, 2022, DOI:10.1021/acsphotonics.2c00394)文献链接：网页链接