上科大近期科研速递@物质科技领域

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宁志军组构建金属离子交联自组装空穴选择层

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高得伟组发展胺基自由基促进的光/镍协同催化构建C(sp³)–C(sp³)键的新方法

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谢辰璐组甲烷高值化催化转化研究新进展

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拓扑物理实验室在人工Kagome石墨烯超晶格中实现堆叠关联绝缘态

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高得伟组发展了1,2-氧迁移驱动的BCB硼酸酯不对称C–C σ键双官能团化反应

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杨帆组界面限域催化机理研究取得重要进展

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马贵军组首次解析Rh掺杂PbTiO3半导体n-p型转变机制

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刘伟民组揭示过渡金属二硫化物双层异质结中热层间激子的时空冷却与扩散机制

构建金属离子交联自组装空穴选择层

近日，物质学院宁志军团队开发了一种“金属离子交联自组装分子层”的空穴选择层结构（MiLSAM），显著增强界面结构的稳定性，实现高效、高稳定性、长寿命的钙钛矿太阳能电池器件构建。成果发表于《化学》（Chem）。

钙钛矿太阳能电池是第三代光伏技术的重要代表，其中反式钙钛矿电池效率的持续提升，关键依赖小分子自组装单层空穴选择层（SAM）对空穴的高效提取与界面优化作用。团队创新提出金属离子交联自组装分子层（MiLSAM），用以替代传统SAM作为空穴选择接触层。基于该策略制备的反式小面积器件实现了最高26.7%的光电转换效率，并在1cm2的器件中获得25.75%的效率。器件还表现出优异的热稳定性，在符合ISOS-L-3协议的加速老化条件下测试1000小时后仍能保持初始效率的近90%。本研究为构建高效稳定的钙钛矿光伏器件提供了一条极具应用前景的新途径。

图 MiLSAM空穴选择接触层的制备与分析

详细新闻：https://www.shanghaitech.edu.cn/2026/0414/c1006a1120717/page.psp

胺基自由基促进的光/镍协同催化构建C(sp³)–C(sp³)键的新方法

物质学院高得伟团队发展了胺基自由基促进的光/镍协同催化策略，成功实现了惰性烷基硼酸酯与烷基卤化物的高效偶联反应。该工作突破了传统偶联反应构建C(sp³)–C(sp³)键的诸多瓶颈，为化学键的高效构建提供了全新方法，研究成果发表于《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。

团队聚焦于“硼基转化过程中的立体选择性与反应活性调控”这一关键科学问题，在手性硼化合物的不对称合成及惰性烷基C–B键活化转化领域取得系列成果。近期，团队该利用胺基自由基活化APEs，并结合光/镍协同策略，经由卤原子转移过程，成功实现了惰性烷基硼酸酯与烷基卤化物的高效偶联反应。该方法反应条件温和，底物适用范围广，官能团耐受性优异，不仅可兼容游离醇羟基、酚羟基、羧酸等多种官能团，还能高效实现1,n-烷基双硼化合物的选择性烷基化、烯基化、炔基化与芳基化。

图 研究背景以及课题设想

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甲烷高值化催化转化研究新进展

甲烷（CH4）是重要的能源和化工原料，将其选择性氧化为液体高值化学品具有重要意义。水相光化学体系能够在温和条件下利用光驱动产生活性自由基实现甲烷的直接活化，并利用水分子辅助产物脱附以提高反应选择性。近日物质学院谢辰璐团队在甲烷高值化转化为C-O、C-S和C-C化合物领域取得两项成果，相继发表于《自然-通讯》（Nature Communications）与《绿色化学》（Green Chemistry）。

1. 纳米孔道限域水促进光催化甲烷氧化与双氧水合成。在水相光催化体系中，甲烷的活化与转化依赖于固液界面水氧化与氧还原反应产生的活性自由基，水兼具反应物、质子供体及溶剂的三重角色。针对界面水结构对反应动力学的影响，谢辰璐课题组提出利用纳米孔道空间限域调控界面水结构，以优化氧化还原反应动力学、进而促进甲烷转化的新策略。

图  纳米孔道限域调控水结构与界面氧化还原动力学机制

2. 硫酸根自由基介导实现甲烷在水相中转化为C-S和C-C产物。除传统的C-O键构建外，将甲烷转化为甲磺酸（CH₃SO₃H）等含硫衍生物工业应用价值高，但传统方法常依赖强腐蚀性酸或金属催化剂。本研究开发了一种无金属参与的光化学策略，在纯水相中利用硫酸根自由基（SO₄•⁻）实现了甲烷的定向转化。

图 硫酸根自由基介导甲烷在水相中转化为C-S与C-C产物

详细新闻：https://www.shanghaitech.edu.cn/2026/0318/c1006a1120020/page.psp

人工Kagome石墨烯超晶格中实现堆叠关联绝缘态

上科大拓扑物理实验室/量子功能材料全国重点实验室的柳仲楷团队、寇煦丰团队与刘健鹏团队合作，在双层石墨烯 Kagome 人工超晶格中首次实现了一系列堆叠的关联绝缘态，为研究二维强关联量子物态提供了高度可控的新平台。相关成果发表于Advanced Materials。

目前在石墨烯体系中实现平带主要依赖两类：一类基于层间微小转角形成的莫尔超晶格（如魔角石墨烯），另一类基于菱方堆垛的多层石墨烯。这些体系在样品均匀性、可重复性以及能带调控灵活性方面仍存在局限。针对此，联合团队提出并实现了一种新的平带工程方案——在双层石墨烯中构建人工 Kagome 超晶格。研究通过纳米图案化介电基底，在石墨烯中引入周期性静电势场，从而形成周期约百nm的Kagome 超晶格势场。该方法能够精确调控超晶格周期、对称性及势场强度，并具有良好的可重复性和器件可扩展性。

图 双层石墨烯Kagome人工超晶格器件结构与表征

详细新闻：https://www.shanghaitech.edu.cn/2026/0309/c1006a1119718/page.htm

1,2-氧迁移驱动的BCB硼酸酯不对称C–C σ键双官能团化反应

物质学院高得伟团队发展了1,2-氧迁移驱动的双环[1.1.0]丁烷（BCB）硼酸酯不对称C–C σ键双官能团化反应，高效制备出手性顺式环丁烷硼酸酯衍生物。该工作突破了烷氧基金属盐活化有机硼酸酯时易发生转金属化的局限，为发展不对称1,2-氧迁移反应提供了新思路。成果发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。

多取代环丁烷广泛存在于药物分子中，其环上取代基的种类、位置与构型直接决定药物的生物活性、代谢稳定性及靶向性，是药物分子设计优化的关键。双环[1.1.0]丁烷（BCB）环张力高、C–C σ键易断裂，是构建环丁烷骨架的理想前体。BCB硼酸酯（BCB-Bpin）兼具环张力的存在且C–B键易于后续转化，近来受到关注。本研究利用烷氧基锂试剂与BCB-Bpin原位制备高活性的环张力硼酸酯复合物，结合BCB固有的环张力特性和配体调控手段，抑制竞争性的转金属化途径，并选择性地促进不对称1,2-氧迁移反应。

图 研究背景以及课题设想

详细新闻：https://www.shanghaitech.edu.cn/2026/0309/c1006a1119715/page.htm

界面限域催化机理研究方面重要进展

物质学院杨帆研究员和中国科学院大连化学物理研究所/复旦大学包信和院士团队在界面限域氧化物催化机理研究方面取得重要进展，研究成果发表于《自然-催化》（Nature Catalysis）杂志，并被选作1月刊正封面。

如何将表面研究的观测结果拓展至实际催化体系，是催化研究面临的重要挑战。针对这一挑战，团队建立了适用于单晶与粉末催化剂、宽压力范围的动力学测量方法，实现反应机理的跨尺度关联。研究在配位不饱和铁（Fecus）位点上，精确识别了活性位点与反应路径，有效解决了CO对Pt基催化剂的毒化难题。进一步结合反应动力学测量与动力学蒙特卡洛模拟，从超高真空到常压、从FeO/Pt(111)模型催化体系到FeO/Pt粉末催化剂，获得了一致的表观活化能（12-15 kJ mol-1），从动力学层面验证了跨材料和压力鸿沟的机理连续性。本工作表明表面科学研究获得的机理可以跨越模型体系与实际体系间存在的压力和材料鸿沟，为界面限域催化材料理性设计提供了新的研究范式。

详细新闻：https://www.shanghaitech.edu.cn/2026/0306/c1006a1119683/page.htm

首次解析Rh掺杂PbTiO3半导体n-p型转变机制

通过掺杂调控半导体的能带结构实现n-p型反转是一种开发稳定光阴极材料极具潜力的策略，但材料背后的电子结构演变及电荷转移动力学机制尚缺乏直观、深入的研究。物质学院马贵军团队成功开发了一种新型铑掺杂钛酸铅（Rh:PbTiO3）材料，首次通过掺杂调控PbTiO3的能带结构并实现n-p型转变。研究综合利用多种先进光电谱学表征技术，深入解析了掺杂诱导的半导体n-p型转变机制，探讨了合成气氛对材料界面电荷转移动力学的影响，随后进一步构建无偏压的p-n共轭并联双电极体系，实现稳定的光电化学水分解反应，相关成果在ACS Catalysis上发表。

图 x% Rh:PbTiO3样品的KPFM及PEC表征

详细新闻：https://www.shanghaitech.edu.cn/2026/0303/c1006a1119583/page.htm

过渡金属二硫化物双层异质结中热层间激子的时空冷却与扩散机制

二维范德华异质结中热层间激子的利用为突破肖克利–奎伊瑟极限、发展新一代热载流子光电子学提供了重要机遇。物质学院刘伟民团队通过构建扭转角约为36°的 WSe₂/WS₂ 双层异质结体系，有效抑制了莫尔势对层间激子空间扩散的调制作用。研究发现，在弱莫尔势条件下（36°），层间激子表现出近似线性的时空扩散行为，这与小扭转角（约 9°）强莫尔势体系中由莫尔调制主导的非线性动力学特征形成了鲜明对比。成果近期发表于ACS Nano。研究为理解莫尔工程调控下双层异质结中激子的传输与弛豫机制提供了新的实验依据，也为热层间激子在新型光电子器件与能量收集领域中的应用探索奠定了基础。

图 700 nm激发条件下，单层异质结构（36°）的二维瞬态吸收显微镜光谱，延迟时间分别为(a) 0.5 ps，(b) 1.0 ps，(c) 100.0 ps；弱莫尔势WSe₂/WS₂异质结（36°）体系瞬态扩散速率（σt² - σ₀²），激发功率密度分别为(d) 200 μJ·cm⁻²，(e) 100 μJ·cm⁻²，(f) 20 μJ·cm⁻²；强莫尔势WSe₂/WS₂异质结（9°）体系的瞬态扩散速率，激发功率密度分别为(g) 200 μJ·cm⁻²，(h) 100 μJ·cm⁻²，(i) 20 μJ·cm⁻²

详细新闻：https://www.shanghaitech.edu.cn/2026/0303/c1006a1119582/page.psp

来  源  |  科技发展处

责  编  |  管舜瑛

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