近日，戴瑛教授团队在二材料谷物理性质和金属–配体微环境催化作用机制方面的研究取得新进展，相关工作分别在国际期刊Small (影响因子15.153)和Nano Letters (影响因子12.262) 发表。威尼斯游戏中心(中国)有限公司为第一作者单位和唯一通讯作者单位。
单原子催化是电催化领域一个重要分支，目前研究较多关注金属原子对催化活性的影响，而金属和配体之间的作用特征对催化活性的重要作用往往被忽视。戴瑛教授团队深入、系统地研究了金属及其配位微环境与单原子催化活性之间的内在联系规律，基于描述符方法提出了高活性催化材料的设计原则。通过掺杂非金属打破传统催化位点FeN4的结构对称性，设计了一系列具有不同配位环境的铁基单原子催化剂，发现配位环境的微调节对改善单原子催化剂稳定性、水电解和氧还原反应催化活性和选择性具有显著的作用，并结合配体场理论解释了OER活性起源。强调了单原子催化剂中自旋构型和轨道相互作用在电催化中的关键作用，揭示了其构效关系，为高效单原子催化材料的设计提供了新的理论见解。相关工作以“Tuning the Coordination Microenvironment of Central Fe Active Site to Boost Water Electrolysis and Oxygen Reduction Activity” 为题发表在国际期刊Small，论文第一作者为威尼斯游戏中心2020级博士生王淑华，魏巍教授和戴瑛教授为共同通讯作者。
论文连接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202205111
近几年来，谷电子学逐渐成为二维材料研究领域一个新的、重要的分支，是未来纳米器件发展的新方向。在具有特定对称性的二维材料中，低能布洛赫电子的能谷作为一个新的自由度，可以像电荷和自旋一样被极化和探测，从而实现信息的编码、存储和读取。目前，该领域的研究主要聚焦在具有空间反演对称性破缺的六角晶格中，通过谷关联的圆偏振光泵浦或打破时间反演对称性来实现谷极化，从而实现谷自由度的动态极化和调控。但由于时间反演对称性的存在，在六角晶格中观测到谷极化存在诸多困难。戴瑛教授团队突破传统的谷电子学范式，提出了通过调控晶体对称性来实现谷极化的物理机制，并在非磁材料LaOMX2四方单层中实现了该机制。分析了相关谷–轨道耦合、谷–轨道–层耦合、谷关联的线二色性、以及基于层间激子的谷物理机制，为谷电子学的研究提供了一个新范式，为探索新颖的谷物理机制提供了基础。相关工作以“Spontaneous Valley Polarization Caused by Crystalline Symmetry Breaking in Nonmagnetic LaOMX2 Monolayers”为题在线发表于国际期刊Nano Letters。论文第一作者为2021级硕士研究生许玉硕，魏巍教授和戴瑛教授为共同通讯作者。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c03791
上述工作是继团队在二维材料谷物理和电催化应用系列工作(Nano. Lett. 2019, 19, 6391; Nano. Lett. 2021, 21, 1871; Mater. Horiz. 2021, 8, 244)后的最新进展。
研究工作得到了国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程项目、山东省自然科学基金和晶体材料国家重点实验室的支持。
