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用于钙钛矿太阳能电池的高效无掺杂螺型空穴传输材料的分子工程
摘要: 迄今为止,最高效的钙钛矿太阳能电池(PSCs)通常采用Spiro-OMeTAD作为空穴传输材料(HTMs)。其独特的"螺环"结构为电荷转移提供了合适的能级,并具有高热稳定性和抑制聚集的特性。然而原始Spiro-OMeTAD因空穴迁移率低,需额外添加氧化掺杂剂才能高效工作。为保留螺旋结构优势并克服其缺陷,我们通过分子工程设计了三种无掺杂剂的螺环结构HTMs——在螺旋核与电子给体之间分别引入苯、萘和蒽三种不同共轭长度的基团?;谀柑宸肿覺59,这些设计分子Y-1~Y-3首先通过量子化学计算确定结构,随后采用简易合成路线获得。研究表明,共轭基团的引入使设计分子形成分子内电荷转移(ICT)态,从而产生无需外源掺杂的自掺杂效应。以无掺杂Y-1作为空穴传输层的最佳器件在标准太阳光下实现了16.29%的冠军功率转换效率(PCE),高于使用X59作为空穴传输层无掺杂器件的14.64%。本研究为设计合成高效稳定的无掺杂HTMs提供了有效策略。
关键词: 钙钛矿太阳能电池、无掺杂、空穴传输材料、量子化学计算、螺旋结构
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于超弹性软体手术操纵器的螺旋光纤传感配置
摘要: 软体手术机械手是当前研究热点,但超弹性变形的传感问题亟待解决。为此,本文针对超弹性软材料机械手提出螺旋光纤传感方法,在软体机械手中以螺旋形态嵌入光纤光栅(FBG)传感器。理论上建立了螺旋光纤传感模型,测量了机械手受压或弯曲时FBG传感器的反射光谱,分别分析了中心波长偏移量与压缩量、中心波长偏移量与弯曲角度的关系。结果表明:在0-18毫米范围内,软体机械手的压缩量与FBG中心波长偏移近似呈线性关系,而弯曲角度与FBG传感器中心波长偏移呈非线性关系。多次测量实验显示螺旋光纤光栅传感器具有良好一致性,偏差指标波动范围为-35%至25%。论文核心思路可行,为软体手术机械手提供了姿态传感方法。
关键词: 超弹性材料、光纤传感、软体机械手、螺旋结构
更新于2025-09-19 17:13:59
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具有单线态氧生成能力的寡肽两亲物自组装形成的不饱和度依赖型纳米结构
摘要: 我们在此报道了三种含不同不饱和双键的寡肽两亲物(OPA1-3),它们能自组装成具有特定形状的纳米结构。研究发现,具有饱和疏水尾部的OPA1自组装形成常规圆柱状纳米纤维,而不饱和的OPA2-3分子则自组织成螺旋状纳米结构。由于OPA2-3疏水尾部双键数量不同,其自组装体的螺旋螺距和宽度存在差异。特别地,含亚油酸的OPA3可被脂氧合酶氧化生成含氢过氧化物的OPA4,在催化性铁(II)离子存在下进一步产生单线态氧(1O2)。该体系可为1O2介导的癌症治疗提供自递送型纳米平台。
关键词: 螺旋结构、自组装、不饱和寡肽两亲物、单线态氧
更新于2025-09-11 14:15:04
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受阿基米德螺旋启发的导电超分子弹性体,具有快速电学与机械自修复能力,适用于传感器应用
摘要: 除了柔韧性和可拉伸性外,自修复能力将成为下一代电子器件的重要特性。然而,开发同时具备优异机械与电学自修复性能的电子材料仍是重大挑战与激动人心的目标。本研究通过超分子化学与阿基米德螺旋结构设计的协同创新,报道了一种新型自修复导电弹性体,成功突破了机械修复与电学修复性能之间的权衡限制。这种螺旋结构导电布局使材料能高效快速修复机械损伤(15秒内)和电学损伤(0.25秒内),且不牺牲自修复弹性体基体的柔软性与可拉伸性。作为概念验证,该材料可用于制备监测多种人体活动的自修复可穿戴传感器。本工作展示的具有快速、高效、机械及电学自修复特性的材料,将推动各类可拉伸可靠电子设备的设计与应用。
关键词: 超分子弹性体、动态交联、传感器、螺旋结构、自修复
更新于2025-09-10 09:29:36
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光活性功能软材料(制备、性能与应用)|| 软材料中的光化学手性诱导与反转
摘要: 手性或"旋向性"是生物世界的基本前提,生命以特定的手性形式存在。在生物体中,几乎所有糖类都是专一的右旋(D-异构体),氨基酸为左旋(L-异构体),DNA螺旋则组装成右旋结构。这种同手性的成因仍是未解之谜。受自然同手性启发,科学界一直致力于探究手性从单体分子水平向宏观/超分子水平的传递机制及其起源。自然界中由非手性分子自组装产生的超分子手性及其特定旋向性,在生命演化与超分子材料发展中起着关键作用。分子手性源于构型与构象,而超分子层次的手性则产生于分子组织过程——通过分子长程位置与取向有序形成手性超结构。
关键词: 超分子、聚合物、圆偏振光、光致变色开关、螺旋结构、液晶、光化学、自组装、软材料、手性
更新于2025-09-09 09:28:46
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通过β-β连接的中位氨基卟啉二聚体氧化选择性形成螺旋四吡咯并卟啉
摘要: 用PbO?氧化b-b直接键连和硫桥联的meso-氨基NiII-卟啉二聚体,得到了螺旋状四吡咯(胆绿素类似物)并环NiII-卟啉。这些开环反应与先前报道的含一个氨基的b-b键连NiII-卟啉二聚体氧化生成氮杂庚因并环卟啉二聚体的过程有显著差异。由于高度的π共轭网络和刚性结构,这些四吡咯并环NiII-卟啉显示出强烈的近红外吸收带(达1200-1400 nm)和可逆的氧化还原过程。这些四吡咯并环NiII-卟啉被分离为稳定的对映异构体,在其CD光谱中表现出明显的科顿效应,De值达到102数量级。
关键词: 近红外吸收、氨基自由基、螺旋结构、p-扩展卟啉、圆二色性
更新于2025-09-04 15:30:14