二维非晶碳是碳材料家族的一种新型同素异形体。与石墨烯的周期性蜂窝结构不同,单原子层的非晶碳由五、六、七元碳环无序拼接而成。研究人员此前通过化学气相沉积方法在非平衡条件下成功制备了该材料,并发现非晶结构可显著调控碳材料的导电性和机械强度等物理性能。
虽然化学气相沉积被广泛用于制备石墨烯及其衍生材料,但其高温条件不利于异质原子在碳原子网络中的稳定掺杂。相比之下,液相聚合方法在高分子化学合成被广泛采用,该方法条件温和,前驱体选择多样。然而,在液相聚合中,反应中间体构象多变且存在复杂的立体相互作用,因此使用液相聚合法难以获得具有二维拓扑结构的产物。
为此,中国科学院大学周武教授、国家纳米科学中心裘晓辉研究员与北京航空航天大学郭林教授、刘利民教授、清华大学谷林教授等组成的研究团队发展了一种利用纳米尺度二维限域模板进行小分子聚合的液相合成策略,成功制备了氮元素掺杂的单原子层非晶碳材料。该方法利用层状模板的限域作用,将自由基中间体的聚合过程限制在二维平面内,最终形成了五、六、七元环共存的二维无序网络结构。
利用低电压扫描透射电子显微镜技术,研究团队精确解析了碳原子和氮原子在二维非晶碳网络中的分布,证实了氮原子成功嵌入碳原子组成的平面网络中,并确认了氮掺杂浓度可达9%。通过第一性原理计算,研究团队进一步揭示了该材料的形成机制,发现受限空间中的化学反应模式发生了显著变化。光学和电学性质测试表明,该材料具有p型半导体特性,为研究原子掺杂对二维非晶碳材料的电子局域化现象的影响提供了独特的实验平台。该项工作在二维聚合物限域合成领域迈出了重要一步,为未来开发性能优越的二维非晶材料提供了新途径。
该研究成果以“Nitrogen-doped amorphous monolayer carbon”为题,于2024年9月25日在《Nature》杂志在线发表。北京航空航天大学博士生白秀辉、副研究员胡鹏飞、博士生张有玮、薛宇峰、中国科学院大学博士生李昂、李傲雯、国家纳米科学中心副研究员张光杰为论文共同第一作者。北京航空航天大学郭林教授、刘利民教授、国家纳米科学中心裘晓辉研究员、中国科学院大学周武教授、清华大学谷林教授为论文的通讯作者。清华大学李亚栋院士对该工作提供了宝贵的建议和帮助。
该工作得到了中国科学院战略性先导科技专项(B类)、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队项目、中国科学院大学电子显微学实验室、国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京高校卓越青年科学家计划等项基金的支持。
氮掺杂单原子层非晶碳材料的原子尺度结构分析及氮原子的化学成像分析。
为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想、党的二十届三中全会精神、全国教育大会精神,根据学校师德师风建设月活动通知要求,2024年9月24日12点半,物理-天文学院教工党支部在玉泉路校区教学楼406教室和雁栖湖校区学园二264会议室开展师德师风主题党日活动。活动由党支部书记朴云松同志主持。
活动上半部分支部全体党员观看了今年9月中上旬在央视媒体新上线的《大教育家》之《蒋南翔》和纪录片《教育家精神》的第四集《勤学笃行 求是创新》。视频中的教育家们或革新办学思想,或创办新型学科,或改革教学方法,为中国教育界带来了勃勃生机。他们勤学笃行、求是创新的教育家精神让中国的教育事业不断向前发展。
雁栖湖校区的同志们观看视频材料
玉泉路校区的同志们观看视频材料
而后,各位同志围绕立德修身、敬业立学、做新时代的“大先生”开展交流讨论。其中,乔从丰同志谈到:作为教师要“学高为师,德高为范”,要让自己成为学生的榜样和引路人。学院教师更要相信下一代学生的科研能力,在教学和科研活动中,充分发挥学生主动性和积极性,不断锻炼学生的能力。
此次主题党日活动,进一步强化各位教工党员的责任感和使命感,为学院教师促进教育事业的蓬勃发展奠定了坚实的基础。
乔从丰同志发言
2024年9月24日14时30分,物理天文核学院党委高年级学生党支部在中国科学院物理研究所M楼234报告厅召开了2024-2025学年秋季学期第一次支部大会暨预备党员转正大会。会议由支部书记刘潇同志主持,物理天文核学院党委青年委员张银同志列席本次会议。
大会第一项内容是刘潇同志向新转入党支部的同志们介绍支部的基本情况、支委职责并通报支部2023-2024年度被评为中国科学院大学先进基层党组织等内容。刘潇强调,学生党支部任务的重中之重在于加强对党内外学生的思想政治引领工作,各位党员同志要发挥先锋模范作用,并向周围的同学与同事宣传党的思想方针政策。
大会第二项内容是新老党员交流环节。支部新转入党员作自我介绍。会议产生了新的党小组划分方案,并指派各党小组组长。
大会第三项内容是介绍党支部在本学期的工作学习计划并提出参加支部活动的要求与规范。刘潇同志指出,支部今后将更严格进行组织管理,深入落实谈心谈话制度。纪检委员鹿猛猛同志强调参加支部活动的重要性,号召大家积极参与支部活动,避免今后出现频繁请假与无故缺席的情况,并表示今后将严格审查支部大会的请假原因。
大会第四项内容是进行讨论预备党员韦文杰同志转正的相关事宜。大会严格按照《中国科学院大学发展党员工作实施细则》中要求的流程进行。首先,韦文杰同志向大会汇报自己在预备期间的现实表现情况,他表示在预备期内始终按照正式党员的标准严格要求自己,做好自己的本职工作,能够积极发挥先锋模范作用。随后,茅伟博同志代表考察联系人发表意见,他表示韦文杰同志在出国交流期间始终没有忘记自己中共党员的身份,严格遵守党内各项制度,在党小组会上表现积极,同时具备足够强的科研能力与创新精神,同意其转为正式党员。紧接着,组织委员李和林同志代表支委会向大会报告韦文杰同志在预备期间的教育和考察情况,征求党内外群众意见和公示情况,并提出能否转为正式党员的意见。
在与会党员充分发表意见后,大会通过无记名投票方式进行表决。大会应到有应到会有表决权的正式党员46人,实到会32人。大会共发出表决票32张,收回32张,收到未到会有表决权党员书面意见13份。其中,有效票44张,无效票1张。表决结果为赞成42人,反对0人,弃权2人,大会同意韦文杰同志按期转为正式党员。
最后,刘潇同志宣读大会决议,韦文杰同志对支部大会的表决结果表明态度。韦文杰同志表示,感谢党组织的信任培养,今后将继续发挥先锋模范作用,立足本职工作,勇于担当,虚心接受组织监督。张银同志代表学院党委讲话,强调希望韦文杰同志不忘入党初心,继续发挥党的优良传统和作风,为党和国家的发展贡献自己的力量。
大会第五项内容是进行新发展党员曲行舟、王南洋、黄子旗三位同志的入党宣誓仪式。仪式由刘潇同志领誓,三位新发展党员同志高声宣誓,全体党员共同重温入党誓词。同志们举起右手,向着党旗庄严地念出入党誓词。大会在全体党员铿锵有力的宣誓声中落下帷幕。