Приложения

Твердотельные литий-металлические аккумуляторы (ТЛМА) широко признаны источником энергии нового поколения для электромобилей и крупномасштабных накопителей энергии, обеспечивая высокую плотность энергии и превосходную безопасность. Однако их коммерциализация долгое время сдерживалась низкой ионной проводимостью твёрдых электролитов и слабой стабильностью интерфейса «твёрдое тело – твёрдое тело» между электродами и электролитами. Несмотря на значительный прогресс в повышении ионной проводимости, разрушение интерфейса при высокой плотности тока или низких температурах остаётся серьёзным препятствием. Исследовательская группа под руководством профессора Фэйю Канга, профессора Яньбина Хэ, доцента Вэй Люй и доцента Тинчжэна Хоу из Института исследования материалов Международной аспирантуры Цинхуа в Шэньчжэне (SIGS) в сотрудничестве с профессором Цюаньхуном Яном из Тяньцзиньского университета предложила Новая концепция конструкции пластичного твердоэлектролитного интерфейса (SEI) чтобы решить эту проблему. Их исследование, озаглавленное «Пластичный твердоэлектролитный интерфазный слой для твердотельных аккумуляторов» , недавно был опубликован в Природа . CIQTEK FE-SEM обеспечивает высокоточную характеристику интерфейса В этом исследовании исследовательская группа использовала Сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией CIQTEK ( SEM4000X ) для микроструктурная характеристика твердо-твердого интерфейса. FE-SEM от CIQTEK обеспечил высокое разрешение изображения и превосходный контраст поверхности , что позволяет исследователям точно наблюдать эволюцию морфологии и целостность интерфейса во время электрохимического циклирования. Ковкий SEI: новый путь за пределами «только прочности» Парадигма Традиционные SEI с высоким содержанием неорганических компонентов, несмотря на механическую жесткость, склонны к хрупкому разрушению при циклировании, что приводит к росту литиевых дендритов и ухудшению межфазной кинетики. Команда из Цинхуа отошла от парадигмы «только прочность», сделав упор на «пластичность» как на ключевой критерий проектирования материалов SEI. Используя отношение Пью (B/G ≥ 1,75) в качестве индикатора пластичности и скрининг с помощью искусственного интеллекта, они определили сульфид серебра (Ag₂S) и фторид серебра (AgF) как перспективные неорганические компоненты с превосходной деформируемостью и низкими барьерами диффузии ионов лития. Основываясь на этой концепции, исследователи разработали органо-неорганический композитный твердый электролит, содержащий добавки AgNO₃ и наполнители Ag/LLZTO (Li₆.₇₅La₃Zr₁.₅Ta₀.₅O₁₂). В процессе работы аккумулятора реакция замещения in situ преобразовала хрупкие компоненты SEI Li₂S/LiF в пластичные слои Ag₂S/AgF, формируя градиентную структуру SEI «мягкая снаружи, прочная внутри». Такая многослойная конструкция эффективно рассеивает межфазные напряжения, сохраняет структурную целостность в жестких условиях и способствует равномерному осаждению лития. Рисунок 1. Схематическая иллюстрация экранирования комп...

Недавно Нобелевская премия по химии за 2025 год была присуждена Сусуму Китагаве, Ричарду Робсону и Омару Яги в знак признания «их разработки металл-органических каркасов (МОК)». Три лауреата создали молекулярные структуры с огромным внутренним пространством, позволяющим газам и другим химическим веществам свободно проходить через них. Эти структуры, известные как металл-органические каркасы (МОК), находят применение в самых разных областях: от извлечения воды из воздуха пустынь и улавливания углекислого газа до хранения токсичных газов и катализа химических реакций. Металл-органические каркасы (МОК) представляют собой класс кристаллических пористых материалов, образованных ионами или кластерами металлов, связанными органическими лигандами (рис. 1). Их структуру можно представить как трёхмерную сеть «металлические узлы + органические линкеры», сочетающую стабильность неорганических материалов с гибкостью проектирования, характерной для органической химии. Эта универсальная конструкция позволяет создавать МОК практически из любого металла периодической таблицы и широкого спектра лигандов, таких как карбоксилаты, имидазоляты или фосфонаты, что позволяет точно контролировать размер пор, полярность и химическую среду. Рисунок 1. Схема металл-органического каркаса С момента появления первых MOF с постоянной пористостью в 1990-х годах были разработаны тысячи структурных каркасов, включая такие классические примеры, как HKUST-1 и MIL-101. Они обладают сверхвысокой удельной площадью поверхности и объёмом пор, что обеспечивает уникальные свойства для адсорбции газов, хранения водорода, разделения, катализа и даже доставки лекарств. Некоторые гибкие MOF могут претерпевать обратимые структурные изменения под действием адсорбции или температуры, демонстрируя динамическое поведение, такое как «эффект дыхания». Благодаря своему разнообразию, настраиваемости и функционализации, MOF стали ключевой темой в исследованиях пористых материалов и обеспечивают прочную научную основу для изучения адсорбционных характеристик и методов их характеризации. Характеристика MOF Фундаментальная характеристика MOF обычно включает порошковую рентгеновскую дифракцию (PXRD) для определения кристалличности и фазовой чистоты, а также изотермы адсорбции/десорбции азота (N₂) для подтверждения структуры пор и расчета видимой площади поверхности. Другие часто используемые дополнительные методы включают: Термогравиметрический анализ (ТГА) : Оценивает термическую стабильность и в некоторых случаях может оценить объем пор. Испытания на устойчивость к воде : Оценивает структурную стабильность в воде и при различных значениях pH. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) : Измеряет размер и морфологию кристаллов и может сочетаться с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (ЭДС) для элементного состава и распределения. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) : Анализирует общую чистоту образца и может количественно определять соотношения лигандов в MOF со смешанными лигандами...

В условиях ускорения индустриализации и непрерывного роста выбросов загрязняющих веществ органические сточные воды представляют серьёзную угрозу для экосистем и здоровья человека. Статистика показывает, что потребление энергии на очистку промышленных сточных вод составляет 28% от мирового потребления энергии на очистку воды. Однако традиционная технология Фентона страдает от дезактивации катализатора, что приводит к низкой эффективности очистки. Металлические катализаторы в современных процессах окисления сталкиваются с общими узкими местами: окислительно-восстановительный цикл не может эффективно поддерживаться, пути переноса электронов ограничены, а традиционные методы подготовки основаны на высоких температурах и давлении, что обеспечивает выход продукта всего 11–15%. Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа из Даляньский технологический университет Разработан нанокатализатор Cu-C путем направленного связывания коммерческой целлюлозы с ионами меди методом влажной химической гальванической замены. Кроме того, была разработана новая система деградации, включающая двухканальный каталитический механизм (радикальный путь + прямой перенос электронов) и широкая адаптируемость к pH. Материал обеспечил разложение тетрациклина на 65% в течение 5 минут (по сравнению с

Расширяя границы биопечати с помощью CIQTEK SEM В Институте интеллектуальной медицины и биомедицинской инженерии Университета Нинбо исследователи решают реальные медицинские задачи, объединяя материаловедение, биологию, медицину, информационные технологии и инженерию. Институт быстро стал центром инноваций в области носимых устройств и дистанционного здравоохранения, передовой медицинской визуализации и интеллектуального анализа, стремясь превратить лабораторные достижения в реальные клинические достижения. Недавно доктор Лей Шао, исполнительный заместитель декана Института, поделился основными моментами своего исследовательского пути и рассказал о том, как Передовой SEM от CIQTEK подпитывает открытия своей команды. CIQTEK SEM в Институте интеллектуальной медицины и биомедицинской инженерии Университета Нинбо Печать будущего: от миниатюрных сердец до сосудистых сетей С 2016 года доктор Шао является пионером биопроизводство и 3D-биопечать , с целью создания живых, функциональных тканей вне человеческого тела. Работа его команды охватывает Миниатюрные сердца, напечатанные на 3D-принтере до сложных васкуляризированных структур, имеющих применение в скрининге лекарственных препаратов, моделировании заболеваний и регенеративной медицине. Миниатюрное сердце, напечатанное на 3D-принтере Благодаря финансированию Национального фонда естественных наук Китая и местных исследовательских агентств его лаборатория осуществила несколько прорывов: Стратегии умной биопечати : Использование эффектов намотки жидкостного каната с коаксиальной биопечатью для изготовления микроволокон с контролируемой морфологией, позволяющих создавать сосудистые органоиды. Криоконсервируемые клеточные микроволокна : Разработка стандартизированных, масштабируемых и криоконсервируемых клеточных микроволокон с помощью коаксиальной биопечати с высоким потенциалом для 3D-культивирования клеток, изготовления органоидов, скрининга лекарственных препаратов и трансплантации. Жертвенные биочернила : Печать мезоскопических пористых сетей с использованием жертвенных микрогелевых биочернил, создание питательных путей для эффективной доставки кислорода/питательных веществ. Сложные сосудистые системы : Создание сложных сосудистых сетей с помощью коаксиальной биопечати с одновременным стимулированием отложения эндотелиальных клеток in situ, решение проблем васкуляризации сложных структур. Анизотропные ткани : Создание анизотропных тканей с использованием биочернил, ориентированных на сдвиг, и методов печати с предварительным сдвигом. Конструкции с высокой плотностью клеток : Предлагается оригинальная технология печати с использованием жидкостно-частичной поддерживающей ванны для биочернил с высокой плотностью клеток, позволяющая получать реалистичные биоактивные ткани и одновременно преодолевать давний компромисс между пригодностью к печати и жизнеспособностью клеток в биопечати на основе экструзии. Эти достижения прокладывают путь к созданию функциональных трансплантируемых тканей и, возможно, даже ...

Недавно группа под руководством Ван Хаомина из Шанхайского института микросистем и информационных технологий Китайской академии наук достигла значительного прогресса в изучении магнетизма зигзагообразных графеновых нанолент (zGNR) с использованием CIQTEK Сканирующий азотно-вакансионный микроскоп (СНВМ) . Опираясь на предыдущие исследования, группа исследователей предварительно протравила гексагональный нитрид бора (hBN) металлическими частицами для создания ориентированных атомных канавок и использовала метод каталитического химического осаждения из газовой фазы (CVD) для контролируемого приготовления хиральных графеновых нанолент в канавках, получив образцы zGNR шириной ~9 нм, встроенные в решетку hBN. Объединив измерения методом SNVM и магнитного переноса, группа экспериментально подтвердила наличие собственного магнетизма. Это новаторское открытие закладывает прочную основу для разработки устройств спиновой электроники на основе графена. Результаты исследования под названием «Характеристики магнетизма зигзагообразных графеновых нанолент, встроенных в гексагональную решетку нитрида бора», были опубликованы в престижном академическом журнале. «Природные материалы». Графен, как уникальный двумерный материал, проявляет магнитные свойства p-орбитальных электронов, которые принципиально отличаются от локализованных магнитных свойств d/f-орбитальных электронов в традиционных магнитных материалах, открывая новые направления исследований для изучения чистого углеродного магнетизма. Зигзагообразные графеновые наноленты (zGNR), потенциально обладающие уникальными магнитными электронными состояниями вблизи уровня Ферми, считаются обладающими большим потенциалом в области устройств спиновой электроники. Однако обнаружение магнетизма zGNR методами электрического транспорта сталкивается с множеством проблем. Например, наноленты, собранные снизу вверх, часто слишком коротки для надежного изготовления устройств. Кроме того, высокая химическая активность краев zGNR может привести к нестабильности или неравномерному легированию. Более того, в более узких zGNR сильная антиферромагнитная связь краевых состояний может затруднить электрическое обнаружение их магнитных сигналов. Эти факторы затрудняют прямое обнаружение магнетизма zGNR. ZGNR, встроенные в решетку hBN, демонстрируют более высокую стабильность краев и обладают собственным электрическим полем, что создает идеальные условия для обнаружения магнетизма zGNR. В исследовании группа использовала CIQTEK SNVM при комнатной температуре наблюдать магнитные сигналы zGNR непосредственно при комнатной температуре. Рисунок 1: Магнитное измерение zGNR, встроенных в гексагональную решетку нитрида бора, с использованием Сканирование Микроскоп с азотными вакансиями При измерениях электрического транспорта изготовленные zGNR-транзисторы шириной приблизительно 9 нм продемонстрировали высокую проводимость и баллистические транспортные характеристики. Под воздействием магнитного поля устройство демонстрировало значительное а...

« Сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией CIQTEK Соответствует ведущим мировым стандартам по всем основным характеристикам, предлагает длительную гарантию и высокоэффективную послепродажную поддержку. После двух лет использования мы уверены, что система обеспечивает долгосрочную научную ценность и производительность по весьма конкурентоспособной цене. — Доктор Чжэнчэн Су, старший инженер и руководитель лаборатории молекулярной биологии Института прикладной экологии Китайской академии наук В Шэньяне, провинция Ляонин, находится престижный научно-исследовательский институт, история которого восходит к 1954 году. За последние 70 лет он превратился в национальный центр экологических исследований — Институт прикладной экологии (ИПЭ) , часть Китайская академия наук (КАН) Институт специализируется на лесной экологии, почвенной экологии и экологии загрязнения, внося значительный вклад в национальную экологическую цивилизацию. В 2023 году, когда институт приблизился к критическому этапу модернизации оборудования, было принято стратегическое решение, которое не только изменило его исследовательский процесс, но и создало модельный пример для приложение из Сканирующие электронные микроскопы (СЭМ) CIQTEK в области биология . IAE CAS: Развитие экологической цивилизации с помощью науки IAE CAS управляет тремя крупными исследовательскими центрами в лесное хозяйство, сельское хозяйство и экологические исследования Доктор Су вспоминает о развитии общих технических сервисных платформ института. Основанная в 2002 году, Лаборатория молекулярной биологии Является основным подразделением Центра общественных технологий IAE. За последние два десятилетия лаборатория приобрела более 100 комплектов крупногабаритных приборов общего назначения стоимостью более 7 миллионов долларов США. Она обеспечивает внутренние исследовательские потребности, а также предоставляет услуги по проведению испытаний населению, включая изотопный и трассерный анализ, идентификацию биологической структуры, экологический анализ микроэлементов и услуги в области молекулярной биологии. Доступная гениальность: СЭМ CIQTEK превосходят ожидания Сканирующая электронная микроскопия незаменима для биологических исследований. «Наша лаборатория электронной микроскопии работает с широким спектром биологических образцов, включая ткани растений и животных, микробные клетки, споры грибов и вирусы, а также образцы материалов, таких как минеральные частицы, микропластик и биоуголь», — пояснил доктор Су. The FE-SEM способен создавать высокодетализированные трёхмерные структуры поверхности твёрдых образцов. Благодаря сканирующему детектору пропускания он также может выявлять внутреннюю структуру тонких образцов. Кроме того, встроенный высокопроизводительная EDS (энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия) позволяет проводить качественный и полуколичественный элементный анализ на поверхности образцов. К 2023 году их предыдущие СЭМ (экологический СЭМ и настольный СЭМ) больше не могли удовлетворять расту...

Натрий-ионные аккумуляторы (SIB) привлекают внимание как экономически эффективная альтернатива литий-ионным аккумуляторам благодаря высокому содержанию натрия в земной коре (2,6% против 0,0065% для лития). Несмотря на это, SIB все еще отстают по плотности энергии, что подчеркивает необходимость в электродных материалах с высокой емкостью. Твердый углерод является сильным кандидатом на использование анодов SIB благодаря своему низкому потенциалу накопления натрия и высокой емкости. Однако такие факторы, как распределение микродоменов графита, закрытые поры и концентрация дефектов, существенно влияют на начальную кулоновскую эффективность (ICE) и стабильность. Стратегии модификации имеют ограничения. Легирование гетероатомами может повысить емкость, но снизить ICE. Традиционный метод CVD способствует формированию закрытых пор, но его недостатком являются медленное разложение метана, длительные циклы и накопление дефектов. Команда профессора Янь Юй из Китайского университета науки и технологий (USTC) использовали Сканирующий электронный микроскоп CIQTEK (СЭМ) для исследования морфологии различных твёрдых углеродных материалов. Группа разработала метод химического осаждения из газовой фазы (CVD) с использованием катализатора, способствующий разложению CH₄ и регулированию микроструктуры твёрдого углерода. Катализаторы на основе переходных металлов, такие как Fe, Co и Ni, эффективно снижают энергетический барьер разложения CH₄, тем самым повышая эффективность и сокращая время осаждения. Однако Co и Ni, как правило, вызывали чрезмерную графитизацию осажденного углерода, образуя вытянутые графитоподобные структуры как в поперечном, так и в толщинном направлениях, что затрудняло накопление и транспорт ионов натрия. В противоположность этому, Fe способствовало правильной перегруппировке углерода, что приводило к оптимизации микроструктуры с меньшим количеством дефектов и хорошо развитыми графитовыми доменами. Эта оптимизация снижала необратимое накопление натрия, повышала начальную кулоновскую эффективность (ICE) и увеличивала доступность обратимых центров накопления Na⁺. В результате оптимизированный образец твердого углерода (HC-2) достиг впечатляющей обратимой емкости 457 мАч г⁻¹ и высокого значения ICE 90,6%. Более того, рентгеновская дифракция in situ и рамановская спектроскопия in situ подтвердили механизм хранения натрия, основанный на адсорбции, интеркаляции и заполнении пор. Исследование было опубликовано в журнале Современные функциональные материалы под названием: Технология химического осаждения из паровой фазы с использованием катализатора для получения твердого углерода с большим количеством закрытых пор для высокопроизводительных натрий-ионных аккумуляторов. Как показано на рисунке 1а, твёрдый углерод был синтезирован методом химического осаждения из газовой фазы (CVD) с использованием каталитически активного вещества, используя коммерческий пористый углерод в качестве прекурсора и метан (CH₄) в качестве исходного газа. На рисунке 1d показан...

Группа профессора Лай Юэкуна из Университета Фучжоу провела инновационное исследование, удовлетворяющее острую потребность в прочных адгезионных гидрогелях для таких областей, как носимые датчики, мягкая робототехника, тканевая инженерия и раневые повязки. В настоящее время адгезионные материалы для интерфейсов сталкиваются с двумя основными техническими проблемами: во-первых, с трудностями в достижении быстрого и обратимого перехода из адгезивного состояния в неадгезивное; во-вторых, с низкими адгезионными характеристиками в многожидкостных средах. Недавно команда провела углубленные исследования с использованием Сканирующий электронный микроскоп CIQTEK . Гидрогель PANC/T был синтезирован из акриламида (AAm), N-изопропилакриламида (NIPAM), мицеллярного раствора, состоящего из додецилсульфата натрия/метилоктадецилметакрилата/хлорида натрия (SDS/OMA/NaCl) и фосфорновольфрамовой кислоты (PTA). Динамическое взаимодействие цепей PNIPAM с SDS обеспечивало адгезию и разделение по мере необходимости. Дальнейшее замачивание в растворе Fe³⁺ приводило к образованию гидрогеля PANC/T-Fe, обеспечивающего прочную адгезию в различных влажных средах. Это привело к разработке интеллектуального адгезионного гидрогеля с быстрой реакцией, способного к контролируемой адгезии и разделению при различных условиях влажности. Исследование было опубликовано в Современные функциональные материалы под названием «Контролируемые температурой адгезионные гидрогели с замечательными свойствами влажной адгезии, основанными на динамических межцепочечных взаимодействиях». Синтез и структурные характеристики контролируемого адгезивного гидрогеля Гидрогель PANC/T-Fe синтезирован путем сополимеризации гидрофильного AAm, амфифильного NIPAM и гидрофобного OMA. PTA действует как сшивающий агент, образуя водородные связи с аминогруппами полимерных цепей для создания стабильной сети. Группа обнаружила, что взаимодействия между NIPAM и SDS имеют решающее значение для термочувствительной адгезии гидрогеля. При более низких температурах SDS кристаллизуется и прилипает к цепям PNIPAM, препятствуя взаимодействию адгезивных функциональных групп с субстратами и снижению адгезии. С повышением температуры кристаллы SDS плавятся, улучшая контакт между адгезивными группами и субстратами и значительно увеличивая адгезию. PTA усиливает адгезию при более высоких температурах за счет физического взаимодействия с аминогруппами полимера; это взаимодействие ослабевает при нагревании, размягчая гидрогель и создавая больше адгезионных участков. Динамическое регулирование между полимерными цепями обеспечивает обратимую адгезию по требованию. Рисунок 1. Синтез гидрогеля и механизм обратимой влажной адгезии. Механизм регулирования температуры адгезионных свойств Сравнительные эксперименты подтвердили, что синергетический эффект NIPAM и мицеллярного раствора является ключевым фактором температурно-чувствительной адгезии гидрогеля. Результаты дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) показывают, что температу...