《理化所合成共轭莫比乌斯索烃研究取得进展》

  • 来源专题:中国科学院亮点监测
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2018-10-17
  •         在分子层面具有莫比乌斯构象的共轭体系有着独特分子性质,在分子合成和芳香性理论基础研究领域具有重要意义。莫比乌斯构象的共轭分子通常处于亚稳态结构,此类分子的合成与表征长期以来是合成化学中的难点,基于莫比乌斯共轭分子构建更复杂的超分子复合体更具挑战。

      近日,中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究团队与厦门大学科研人员合作,利用铜模板法高效合成对苯撑全共轭索烃,并通过单晶X-射线衍射揭示固态下的该索烃化合物由两个稳定莫比乌斯构象的共轭碳环组成。理论计算结果显示,构成索烃的共轭碳环之间存在高达每摩尔84千卡的分子内非共价π-π相互作用,是稳定分子固态下莫比乌斯构象的关键。理论模型确认了该碳环π体系的共轭性和芳香性。

      合成化学与理论化学的结合对探索具有复杂且新颖结构的分子具有重要意义。对苯撑全共轭索烃不仅可作为互锁超分子结构的组成单元,也可作为一类新型莫比乌斯共轭分子。该研究为分子设计以及探索芳香性和成键规律提供了新思路。

      相关研究成果发表在《自然-通讯》上,理化所研究员丛欢是论文通讯作者并主导研究工作,厦门大学教授朱军作为共同通讯作者负责理论计算的研究;理化所研究生范洋洋、厦门大学研究生陈丹丹、理化所博士后黄泽傲是论文共同第一作者。相关研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中组部和中国博士后科学基金的资助。

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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2018-08-01
    •         在各向均匀受压(静水压)下,绝大多数材料会沿着所有方向发生收缩。然而,自然界中有一类材料违反了这个公认的物理常识,当各向均匀受压时,其沿某一特定方向却反常地保持材料尺寸不变,这类材料被称为零线性压缩材料。由于在不同的静水压力下,零线性压缩材料可以在特定方向上表现出高度的力学性能稳定,所以这类材料对于在大压力涨落等复杂环境中,提升精密仪器的应用稳定性具有重要的科学意义和研究价值。   国际上对零线性压缩材料的探索主要集中在具有致密结构的超硬材料领域,目前,仅在极少数超硬材料(如金刚石)中发现了这种反常的力学性质。与致密结构材料相比,非致密结构材料在数量和结构类型方面更为丰富,而且由于其相对开放的骨架结构,在应用方面更具有结构和性能的可调控性。   近期,中国科学院理化技术研究所研究员林哲帅、博士姜兴兴等通过理论推导得到了非致密结构材料中零线性压缩现象发生的条件,建立了理论模型,提出具有类似中国传统木匠文化中“鲁班凳”结构特点的材料能够产生零线性压缩性。他们通过大规模结构搜索,利用北京同步辐射光源,发现并证实了首个具有非致密结构的零线性压缩材料AEB2O4 (AE=Ca 或 Sr),在静水压下沿着a轴方向的线性压缩率低于金刚石,且光学测量表明其透明区域达到深紫外光谱区(最短波长约170 nm)。结合AEB2O4的线性零压缩性质与良好的光学性能,对其在高压力涨落环境下应用的高精度光学传感器件进行了设计。相关研究结果近期发表在《先进材料》(Adv. Mater. 2018, 1801313)上,并被Advanced Science News作为highlight报道。   近年来,林哲帅课题组致力于具有优秀光电功能的硼酸盐晶体的反常力学、反常热学性能方面的研究。在深紫外非线性光学晶体KBBF中发现了面负压缩性质(Adv. Mater. 2015, 27, 4851–4857; J. Appl. Phys. 2016, 119, 055901),在LiBeBO3和Zn4B6O13中分别发现了面负热膨胀和近零膨胀性质(Chem. Comm. 2014, 50, 13499; Adv. Mater. 2016, 28, 7936–7940; RSC Adv. 2017, 7, 2038–2043)。这些新奇物理性能的发现,有望提高光电功能材料在复杂或极端环境中的使用能力,有效拓展其应用范围和领域。   该项研究工作得到国家自然科学基金委(面上项目、青年基金项目和中俄合作项目)、科技部“863”项目、中国科学院青年创新促进会以及理化所所长基金的大力支持。
  • 《研究人员在室温单光子源方面取得进展》

    • 来源专题:计量基标准与精密测量
    • 编译者:李晓萌
    • 发布时间:2024-04-18
    • 近日,一项研究由Boaz Lubotzky在博士研究期间牵头,与耶路撒冷希伯来大学拉卡物理研究所的Ronen Rapaport教授与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和德国乌尔姆大学的团队合作,揭示了在室温下单光子源的片上集成方面的重大进展。这一成就代表着量子光子学领域向前迈出的重要一步,并有望在包括量子计算、密码学和传感在内的各种应用中发挥作用。 关键的创新在于实现了一种混合金属-电介质靶心天线,它提供了卓越的光子方向性。这种新颖的天线设计允许通过将发射器放置在位于天线中心的亚波长孔内来有效地反向激发光子。这种配置使得能够将发射直接反向激励和高效的正向耦合到低数值孔径光学器件或光纤。 这项研究通过制造含有胶体量子点或含有硅空位中心的纳米金刚石的器件,证明了这一概念的多功能性,即使在室温下,这两种器件都是出色的单光子发射器。使用两种不同的纳米定位方法对这些发射器进行了精确定位。值得注意的是,这两种类型的背激器件在低至0.5的数值孔径下都表现出约70%的前收集效率。这意味着可以使用非常简单和紧凑的光学元件,并且仍然将大部分光子收集到所需的通道中,或者将发射的光子准确地发送到附近的光纤中,而不需要任何额外的耦合光学器件。这是将量子光源集成到真实量子系统中的关键因素。这一简化的过程有望简化未来的集成工作,并加速实现实用的量子光子器件。 Boaz-Lubotzky评论了这一成就的意义,他说:“通过克服与单光子源芯片集成相关的关键挑战,我们为先进量子技术的发展开辟了令人兴奋的新可能性。” 通过创新使用金属-电介质混合靶心天线,在室温下将单光子源成功集成到微小芯片上,这在推进量子密码技术以实现安全通信、改进传感技术和简化实用量子光子器件的集成过程方面具有直接应用。这项研究的发现为新兴量子技术领域的商业应用和新产品开发打开了大门。 题为“基于背激纳米天线中胶体量子点和SiV中心的室温光纤耦合单光子源”的研究论文现已在《Nano Letters》期刊上发表,可访问https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03672。