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作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,新浦京www81707con时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。 更多概况 +
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新浦京www81707con院级科技专项体系包括战略性先导科技专项、重点部署科研专项、科技人才专项、科技合作专项、科技平台专项5类一级专项,实行分类定位、分级管理。
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中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由新浦京www81707con创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。
新浦京www81707con大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为新浦京www81707con研究生院,2012年更名为新浦京www81707con大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与新浦京www81707con直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。
上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与新浦京www81707con共同举办、共同建设,由上海市人民政府主管,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。
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中国科大构筑无机“图灵结构”催化界面
语音播报
1952年,计算机科学与人工智能之父图灵提出:某些重复的自然图案可能由两种特定物质(分子、细胞等)通过“反应-扩散”的过程相互作用产生的。在该系统中,一种物质促进反应的发生(激活剂),另一种物质抑制反应的进行(抑制剂),两者相遇后反应扩散。在均相体系中一般不产生图案,但当两者的扩散系数差异达到一定程度时,激活剂和抑制剂这两种物质之间的高扩散比会导致系统失稳,诱导周期性复杂图案的形成。
“图灵结构”在自然界中广泛存在。例如:斑马、海鱼、河豚、贝壳体表的图纹、风中黄沙波纹、蕨类植物叶片、向日葵叶序和小鼠的毛囊间距乃至毛发的密度等均为“反应-扩散”的结果。然而,在化学体系中构建图灵结构难度很大,主要因为在大部分化学系统中,物质的扩散系数差异性小,不满足图灵结构形成的要求,即激活剂的扩散速度比抑制剂小许多。直到上世纪90年代,法国科学家才基于“反应-扩散”机理在“亚氯酸盐—碘—丙二酸反应”中构建出图灵图案。
近日,中国科学技术大学教授高敏锐研究组利用“反应-扩散”的机制,首次实现了在无机过渡金属硫族化合物上图灵结构的构筑。在二乙烯三胺(DETA)与水的二元溶液中,Ag+和DETA发生络合反应形成Ag(DETA)+,其扩散系数为3.518×10-6cm2s-1。同时,Co2+从二硒化钴(CoSe2)纳米带表面溢出,其扩散系数为2.317×10-7cm2s-1。因此,在该系统中,Ag(DETA)+是抑制剂而Co2+是激活剂。快速扩散的Ag(DETA)+到达CoSe2表面的能斯特层(Nernst layer)时,与扩散到CoSe2表面的激活剂Co2+发生作用,最终在CoSe2表面形成复杂美丽的Ag2Se图灵图案(图1)。研究发现,这种多界面的图灵结构Ag2Se-CoSe2材料是一种高效的氧气进化(OER)电催化剂,仅需要221 mV的过电压即可实现10 mA cm-2的产氧电流密度,其阳极析氧效率为84.5%。实验表明,Ag2Se-CoSe2的OER活性与图灵结构的界面长度呈线性相关,丰富的界面结构和界面结构处优化的OER中间体吸附能是其高活性的主要原因。该研究运用“反应-扩散”理论,首次在无机纳米结构材料上构筑复杂的图灵结构,并且为设计更高性能的低价催化剂提供新思路。
相关研究成果以An Efficient Turing-Type Ag2Se-CoSe2 Multi-Interfacial Oxygen-Evolving Electrocatalyst为题,发表在《德国应用化学》上,并被选为Hot Paper和Back Cover(图2)。论文共同第一编辑为中国科大博士研究生张晓隆和杨朋朋。研究工作得到国家自然科学基金委员会、国家重点研发计划、安徽省重点研究与开发计划等的资助。
论文链接
图1.“反应-扩散”过程驱动复杂无机“图灵”结构形成
图2.该工作被选为Back Cover论文
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