火星探测和天体矿物手性

从地球到月球到火星,人类一直没有停下探矿寻宝的脚步。从冰洲石到水晶到紫水晶,这些晶莹剔透矿石所呈现的光学现象给科学家带来“光是什么”和“手性起源”的百折不挠探究,贯穿整个科学发展史,促进科学、技术和现代社会进步,并将持续为未来科技发展带来不可估量的影响。

介于二维和三维晶体间的超薄晶态材料的X射线衍射及对称性研究

为了深入理解超薄晶态材料的结构和对称性的独特性,本文在充分考虑超薄晶态材料堆积自由度的情况下,从数学和晶体学角度对介于二维与三维之间的超薄纳米晶体的对称性和X射线衍射进行了探讨.认为超薄纳米晶体的对称性需要用数学层群(layer group)来描述;另外,由于其层堆叠方向上不具有周期性结构,超薄纳米晶体可能产生特异衍射特征.为了验证这一观点,研究了三类在层堆叠方向不具有周期性的典型超薄纳米晶体的X射线衍射,从实验上观察到了超薄纳米晶体与其体相三维晶体粉末X射线衍射的不同;针对基于三维晶体的X射线衍射模拟软件不再适用于超薄纳米晶体的情况,发展了超薄纳米晶体的全结构X射线衍射分析方法,很好地模拟了超薄纳米晶粉末X射线衍射图.该研究对超薄纳米晶态材料的结构及对称性提出了新见解,将有益于推动相关材料的构效关系研究和新功能开发.

通过抑制富勒烯材料的自聚集制备高效稳定的反式钙钛矿太阳电池

富勒烯作为电子传输层材料对钙钛矿太阳电池器件的缺陷钝化及性能提高都有重要的影响.然而,富勒烯分子的笼状结构易于自聚集,形成团聚物,这种现象在持续光热条件下变得更加严重,会影响相应太阳电池的稳定性.鉴于此,本文通过在富勒烯碳笼上目的性地引入芳香性的修饰基团,得到富勒烯衍生物PCBB分子.单晶结构表明,芳香性基团的引入有效地增加了PCBB分子间的相互作用.分子间相互作用的增强有效促进了电子在富勒烯碳笼间的跃迁,进而增加了PCBB薄膜的电子迁移速率,提升了相应钙钛矿太阳电池的效率.尤为重要的是,PCBB分子间的强相互作用有效地抑制了富勒烯分子的自聚集,从而提升了其薄膜的稳定性,相应的钙钛矿太阳能电池器件在持续光照条件下显示出了良好的工况稳定性.