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項(xiàng)目成果/簡介:1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認(rèn)為是 21世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料。 本項(xiàng)目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達(dá) 70%以上，并達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達(dá) 200 公斤/年以上）。采用機(jī)械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導(dǎo)率達(dá) 0.2 S/cm、導(dǎo)電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達(dá) 49dB 的復(fù)合材料。 本項(xiàng)目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實(shí)現(xiàn)了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導(dǎo)電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩(wěn)定性有機(jī)光伏電池及復(fù)合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數(shù)十家科研機(jī)構(gòu)的研究和相關(guān)產(chǎn)品/樣機(jī)的研制，包括應(yīng)用于國家 863 重大汽車電池項(xiàng)目（中科院物理所）和軍工衛(wèi)星電池項(xiàng)目（中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復(fù)合材料等多種產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用范圍:南開大學(xué)在碳納米材料的制備及應(yīng)用研究方面取得了一批開創(chuàng)性成果，該項(xiàng)目技術(shù)的推廣，將促進(jìn)我國新材料、微電子、儲能、資源保護(hù)等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展，為我國在這一新型納米材料領(lǐng)域占據(jù)有利地位，提高國際競爭力，做出重要貢獻(xiàn)。

1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認(rèn)為是 21世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料。 本項(xiàng)目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達(dá) 70%以上，并達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達(dá) 200 公斤/年以上）。采用機(jī)械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導(dǎo)率達(dá) 0.2 S/cm、導(dǎo)電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達(dá) 49dB 的復(fù)合材料。 本項(xiàng)目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實(shí)現(xiàn)了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導(dǎo)電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩(wěn)定性有機(jī)光伏電池及復(fù)合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數(shù)十家科研機(jī)構(gòu)的研究和相關(guān)產(chǎn)品/樣機(jī)的研制，包括應(yīng)用于國家 863 重大汽車電池項(xiàng)目（中科院物理所）和軍工衛(wèi)星電池項(xiàng)目（中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復(fù)合材料等多種產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明公開了一種基于碳納米管載體的單分散氫氧化鎂納米粒子制備方法及應(yīng)用，按照下述步驟進(jìn)行：稱取1-10重量份的碳納米管，加入到含有100重量份的鎂鹽的乙醇溶液中，充分?jǐn)嚢璺稚⒑蠹尤?.1-10重量份的表面活性劑，超聲分散后在分散好的懸浮液中加入含有100-200重量份沉淀劑的水溶液。將該混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中恒溫反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行后續(xù)處理，得到以碳納米管載體的單分散氫氧化鎂納米粒子。利用這種方法制備的單分散氫氧化鎂納米粒子，比表面積、分散和功能性均得到了大幅提高。將其加入到高聚物體系中，可以極大地提高聚合物基體的各項(xiàng)性能。

1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯 （graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認(rèn)為是 21 世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料。 本項(xiàng)目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實(shí)現(xiàn) 了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達(dá) 70%以上，并達(dá) 到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達(dá) 200 公斤/年以上）。采用機(jī)械共混及"原位"聚合 等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、 ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導(dǎo)率達(dá) 0.2 S/cm、導(dǎo)電臨界含量僅為 0.06%、電磁屏蔽效果高達(dá) 49dB 的復(fù)合材料。 本項(xiàng)目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯 （SPFGraphene）的方法，實(shí)現(xiàn)了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過 透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二 維平面結(jié)構(gòu)。

近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院2019級材料物理專業(yè)本科生嚴(yán)錦同學(xué)在氧化物薄膜晶體管摻雜工程及其穩(wěn)定性研究中取得新進(jìn)展，作為第一作者在微電子器件頂級期刊《IEEETransactionsonElectronDevices》上發(fā)表了以“Electrospinning-DrivenInHfOxNanofiberChannelField-EffectTransistorsandHumidityStabilityExploration”為題的論文。

1991年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及2004年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認(rèn)為是21世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料。 本項(xiàng)目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備SWNTs的方法，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖1），純度達(dá)70%以上，并達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達(dá)200公斤/年以上）。 采用機(jī)械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、ABS及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導(dǎo)率達(dá)0.2 S/cm、導(dǎo)

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逆轉(zhuǎn)錄病毒需要整合到宿主基因組中來完成自身的復(fù)制。當(dāng)逆轉(zhuǎn)錄病毒感染宿主生殖細(xì)胞時，整合的逆轉(zhuǎn)錄病毒便會從親代傳到子代，從而形成內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒。內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒廣泛存在于脊椎動物基因中。絕大多數(shù)的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒會積累各種突變，從而在宿主基因組中失活或片段化。宿主有時會利用內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒基因來行使自身生物學(xué)功能（圖1），這個過程在進(jìn)化生物學(xué)中被稱為選配（co-option）。例如，抑制多種逆轉(zhuǎn)錄病毒復(fù)制的限制性因子Fv1以及參與到胚胎發(fā)育的Syncytins都是選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因。但目前對脊椎動物中逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配事件尚無系統(tǒng)的研究。 韓管助課教授題組在756種脊椎動物基因組中系統(tǒng)地挖掘了逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配事件，共發(fā)現(xiàn)177個逆轉(zhuǎn)錄病毒選配事件。其中，93個選配事件涉及到逆轉(zhuǎn)錄病毒gag基因，gag基因選配事件主要發(fā)生在哺乳動物和鳥類中。84個選配事件涉及到逆轉(zhuǎn)錄病毒env基因，env基因選配事件主要發(fā)生在哺乳動物、鳥類和魚類中。通過對選配事件發(fā)生的時間進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)選配事件的數(shù)目隨著時間的推移而增多，僅有少數(shù)的選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因在長時間尺度上被維持，這些結(jié)果表明逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配可以在脊椎動物中頻繁的發(fā)生和丟失。 一般認(rèn)為，參與到病毒與宿主間進(jìn)化軍備競賽的宿主基因會受到正選擇。該研究通過選擇壓力分析在很多選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因中發(fā)現(xiàn)了正選擇的證據(jù)，表明這些基因可能參與到病毒與宿主間進(jìn)化軍備競賽中。還有部分選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因的進(jìn)化主要受到負(fù)選擇，表明這些基因可能主要參與到非抗病毒的宿主功能之中。選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因受到不同的選擇壓力表明這些選配的基因可能行使了多種宿主細(xì)胞生物學(xué)功能。總之，該研究為在脊椎動物進(jìn)化過程中發(fā)生的逆轉(zhuǎn)錄病毒選配事件提供了一幅全景圖，對全面理解逆轉(zhuǎn)錄病毒和脊椎動物間互作的進(jìn)化具有十分重要的意義。

利用有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)中激發(fā)態(tài)的指紋式磁效應(yīng)曲線作為一種靈敏高效的探測工具，物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院熊祖洪課題組在有機(jī)半導(dǎo)體明星材料¾紅熒烯（Rubrene）中發(fā)現(xiàn)了一個有利于增強(qiáng)器件發(fā)光效率的激子演化通道，即激子的高能態(tài)反向系間竄越（High-Level Reverse Intersystem Crossing (HL-RISC)，T2®S­1®S0+hn）過程，并通過調(diào)控器件載流子濃度、工作溫度、客體摻雜濃度以及控制器件結(jié)構(gòu)對該HL-RISC通道的產(chǎn)生條件、正常與反常的物理行為表現(xiàn)以及如何實(shí)現(xiàn)高效率發(fā)光和低效率滾降等方面進(jìn)行了詳細(xì)探究。 OLEDs在平板顯示和固態(tài)照明領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，盡管基于有機(jī)發(fā)光的手機(jī)顯示屏和電視已開始市場化，但進(jìn)一步提升其發(fā)光效率和延長其使用壽命仍然是該領(lǐng)域的兩大研究方向。因理論上能夠?qū)崿F(xiàn)100%的內(nèi)量子效率，具有常規(guī)RISC (T1®S­1)通道的熱活化延遲熒光(Thermally-assisted delayed fluorescence, TADF)有機(jī)材料和具有HL-RISC (T2®S­1)過程的有機(jī)半導(dǎo)體是目前OLEDs領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究體系，這是由于無論是RISC還是HL-RISC都可以將占激子總數(shù)3/4的不發(fā)光三重態(tài)T激子轉(zhuǎn)變成發(fā)光的單重態(tài)S激子，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)光效率的成倍增強(qiáng)。顯然，研究這些激子及其前驅(qū)體(precursor, 如極化子對(polaron-pair))和TADF材料以及激基復(fù)合物材料中電荷轉(zhuǎn)移態(tài)(charge-transfer states)激子的形成機(jī)制及其演化規(guī)律對進(jìn)一步認(rèn)識OLEDs的器件物理和設(shè)計(jì)制造高效率OLEDs具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。近年來，熊祖洪課題組一直致力于采用有機(jī)半導(dǎo)體光電子器件中多種微觀過程具有的指紋式磁效應(yīng)(包括magneto-conductance、magneto-electroluminescence、magneto-photoluminescence以及magneto-photocurrent)曲線，系統(tǒng)深入地研究了多種有機(jī)光電子體系的器件物理并取得了一系列研究成果。

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