回望四月，有哪些研究进展让你印象深刻？材料人为您精选2023年4月份材料领域中，中国学者（或通讯单位为国内机构）发表在顶级期刊Nature和Science上的优秀工作。

1. 中科大&浙工大最新Nature！！！

中国科学技术大学姚宏斌教授，李震宇教授联合浙江工业大学陶新永教授报道了一种基于LaCl₃的锂超离子导体，与锂金属电极具有良好的界面兼容性。相对于Li₃MCl₆（M = Y，In，Sc和Ho）电解质晶格，UCl₃型LaCl₃晶格具有大型一维通道，可实现快速的Li⁺传导，并通过Ta掺杂相互连接La空位，形成三维Li⁺迁移网络。经过优化的Li_0.388Ta_0.238La_0.475Cl₃电解质，在30℃时具有3.02 mS cm^-1的Li⁺导电率和0.197 eV的低激活能。它还生成了梯度界面钝化层，用于稳定Li金属电极进行长期循环。当直接与未涂层的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极和裸露的Li金属负极相耦合时，Li_0.388Ta_0.238La_0.475Cl₃电解质能够使固态电池以4.35 V的截止电压和1 mAh cm^-2以上的面积容量运行100多个周期。此外还展示了镧系金属氯化物（LnCl3；Ln = La、Ce、Nd、Sm和Gd）中的快速Li⁺传导，这表明LnCl₃固态电解质系统可以提供进一步的传导性和实用性发展。相关成果以“A LaCl₃-based lithium superionic conductor compatible with lithium metal”发表在Nature上。

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2. 中科院大连化物所Nature-室温超快氢负离子导体

中国科学院大连化学物理研究所Weijin Zhang and Jirong Cui，曹湖军Hujun Cao，陈萍Ping Chen等，在Nature上发文，提出了一种全新材料设计研发策略，，通过机械球磨法，在稀土氢化物——氢化镧晶格中，创造了大量的纳米微晶和晶格缺陷，造成氢化镧LaHx晶格的畸变，从而显著抑制了电子的传导五个数量级以上，实现了纯氢负离子的快速传导。在−40°C时，这使得氢化镧LaHx转变为超离子导体，具有1.0×10E−2Scm−1创纪录高的氢负离子H−电导率和0.12eV低扩散势垒。同时，还演示了一种室温全固态氢化物电池。

3. 西安交大&卧龙岗&哈工大 再发Science!!!

西安交大李飞教授、澳大利亚卧龙岗大学张树君教授、哈工大常云飞教授等人发现锆钛酸铅[Pb(Zr,Ti)O₃或PZT]陶瓷的压电性能可以通过织构制造使晶粒沿特定方向排列，从而得到增强。提出一种种子钝化织构工艺，通过使用新开发的PZT微片模板来制造织构陶瓷。该工艺不仅确保了富钛PZT层中诱导的晶粒生长，而且还通过锆和钛的层间扩散促进了所需成分的获得。成功制备出具有优异性能的PZT陶瓷，通过抑制PZT粉末和钛酸盐之间的其他严重化学反应解决了制造菱面体PZT陶瓷的挑战。

相关研究工作以“Lead zirconate titanate ceramics with aligned crystallite grains”为题刊登在《Science》上。

而在2022年4月，西安交大李飞、哈工大田浩和卧龙岗大学张树君就在Science上发表了题为《Ferroelectric crystals with giant electro-optic property enabling ultracompact Q-switches》的论文。他们在铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅(PIN-PMN-PT)弛豫铁电单晶中，通过晶体切型、晶体组分和极化工艺的协同设计，获得了理想的层状畴结构。该项工作为弛豫铁电单晶应用于电光技术领域迈出了坚实的一步。

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4. 苏州大学&清华大学最新Nature！！

镅（Am）与使用过的核燃料中存在的镧系元素（Ln）的分离在核能的可持续发展中起着关键作用。由于热力学稳定的Am（III）和Ln（III）离子具有几乎相同的离子半径和配位化学，因此该任务极其挑战性。Am（III）氧化为Am（VI）产生与Ln（III）离子不同的AmO₂²⁺离子，能够促进分离。然而，Am（VI）通过传统分离方案（包括溶剂和固体萃取）所需的辐解产物和有机试剂快速还原回Am（III）阻碍了实际的基于氧化还原的分离。在这里，本文介绍了纳米级的多金属氧酸盐（POM）簇与空位兼容的六价锕系元素（238 U，237 Np，242钚和243 Am）在硝酸介质中的三价镧系元素的选择性配位。根据报道，该簇是迄今为止在水性介质中观察到的最稳定的Am（VI）物种。Am（VI）/Eu（III）的分离因子为780。该项工作由苏州大学王殳凹团队与清华大学徐超团队完成，以标题为：“Ultrafiltration separation of Am(VI)-polyoxometalate from lanthanides”，发表在2023年Nature上。苏州大学Hailong Zhang、Ao Li、Kai Li共同一作。

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5. 中科大离子膜成果登上最新Nature！！！

近日，中国科学技术大学徐铜文教授，杨正金教授联合美国犹他州立大学T. Leo Liu采用一种策略，通过使用共价键合的聚合物框架和刚性限制的离子通道，实现大面积、自由支撑的合成膜中离子在水中的扩散极限。接近无摩擦的离子流动是由稳固的微孔限制和离子与膜之间的多重相互作用共同实现的，例如，Na扩散系数为1.18×10⁺⁻⁹ m² s^–1，接近无限稀释纯水中的值，且面积特定膜电阻低至0.17 Ω cm²。作者展示了在快速充电水溶性有机氧化还原液流电池中具有高效能量效率和高容量利用率的高效膜，同时在极高的电流密度（高达500 mA cm^–2）下避免了交叉渗透引起的容量衰减。这种膜设计理念可能广泛适用于各种电化学设备的膜以及精确的分子分离。相关成果以“Near-frictionless ion transport within triazine framework membranes”为题发表在Nature上。Peipei Zuo, Chunchun Ye, Zhongren Jiao共同一作。

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6. 北京理工大学/中科院理论物理研究所Nature-超导 | CsV3Sb5

日本 东京大学(The University of Tokyo）Yigui Zhong, Kozo Okazaki等，北京理工大学Jinjin Liu（共同一作）, 王秩伟 Zhiwei Wang，施训Xun Shi等，中国科学院理论物理研究所 吴贤新Xianxin Wu（共同一作），在Nature上发文，报道了基于超高分辨率和低温角分辨光电发射光谱，在两个典型CsV3Sb5衍生的Kagome超导体Cs(V_0.93Nb_0.07)₃Sb₅和Cs（V_0.86Ta_0.14）₃Sb₅动量空间中，直接观察到无节点、几乎各向同性，及轨道无关的超导能隙。基于钨V等价Nb/Ta置换，这种能隙结构，对基态中电荷有序的出现或缺失是鲁棒的。对超导能隙的全面表征为Kagome超导体的电子配对对称性，提供了不可缺少的信息，并促进了对量子材料中超导电性和交织电子序的理解。

7. 华东理工首篇Science：倒置钙钛矿电池25.4%效率！

近日，华东理工大学吴永真教授、朱为宏教授、德国波茨坦大学Martin Stolterfoht教授、吉林大学张立军教授和华中科技大学陈炜教授等人联合报道了一种具有亲水性氰基乙烯基膦酸(CPA)锚定基团和疏水性芳基胺基空穴提取基团(MPA-CPA)的两亲性分子空穴转运体，通过润湿和钝化增强钙钛矿沉积，从而最大限度地减少了埋藏的界面缺陷。实验结果显示，所得钙钛矿薄膜的PLQY为17%，Shockley-Read-Hall寿命接近7微秒，并在1.21V的V_OC和84.7%的FF下实现了25.4%的认证功率转换效率（PCE）。此外，1 cm²和10 cm²微型模块的PCE分别为23.4%和22.0%。更加重要的是，封装模块在操作和湿热测试条件下均表现出高稳定性。相关研究成果以“Minimizing buried interfacial defects for efficient inverted perovskite solar cells”为题发表在国际知名期刊Science上。

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