摘要:主动位点及其结构敏感性的性质是有效催化剂理性设计的关键,但在异质催化中已经进行了近一个世纪的辩论。尽管Brønsted -evans -polanyi(BEP)以及线性缩放关系长期以来一直用于研究这种关系中的反应性,明确的几何形状和组成特性,这一事实阻止了其在支持催化剂的结构敏感性中的探索。在这项工作中,基于可解释的多任务符号回归和全面的第一原理数据集,我们发现了一个结构描述符,拓扑不足的数量由价电子数量和晶格常数介导,以成功地解决金属催化剂的结构敏感性。用于训练,测试和可传递性研究的数据库包括10种过渡金属,两个金属晶体学阶段和17个不同方面的20种不同化学键的破坏键屏障。所得的2D描述符组成结构项,反应能量项显示出非常准确的准确性,可以预测与对称性,键顺序和空间阻滞中不同化学键的数据集的反应障碍和概括性。理论是物理和简洁的,提供了一种建设性的策略,不仅是为了理解结构敏感性,而且还可以破译金属催化剂的纠缠几何和电子效应。所揭示的见解对于位点特异性金属催化剂的合理设计很有价值。■简介
作为化学的核心,具有新颖键合特征的化合物的设计和合成是几十年来人们一直追求的目标。1970年,Ho ffimann等人创造性地提出了通过s-给体和p-受体来稳定平面四配位碳的策略,这一策略违背了碳的经典四面体构型理论,引发了平面超配位碳化合物的探索。1,2这种独特键合模式的发现丰富了我们对化学键的认识,促进了平面超配位分子的探索。受二维材料热潮的刺激,人们尝试将平面超配位键扩展到二维周期性晶格中。3到目前为止,人们预测了大量的二维超配位结构,但只有少数结构被合成出来。4–7例如,由平面六配位的Fe和Si原子组成的FeB2和CaSi单层通过理论计算表现出优异的电子和光学性质。 8,9 Yang 等人提出了一系列非磁性二维六配位单层,如 Ni2Ge、Cu2Si、Cu2Ge、Cu2As、Au 和 Cu,表现出强化学键合和面内刚性。10 – 14 实验上,Feng 等人通过在单晶 Cu (111) 上直接蒸发 Si 原子,合成了具有平面六配位 Cu 和 Si 原子的 Cu2Si 单层。7 尽管取得了上述进展,但在制备二维材料方面仍然存在两个问题
MSE 601 材料科学与工程概论。(3) 本课程旨在为研究生提供材料科学与工程领域的一般背景知识。基本主题包括材料中的化学键、晶体结构和缺陷、扩散和相图。将在加工历史和应用的背景下讨论材料的机械、电气和光学特性。将介绍材料的各向异性特性及其张量表示等重要概念。本课程涵盖主要材料系统(金属、陶瓷、聚合物、复合材料和电子材料),并提供材料在一系列技术领域的应用示例。先决条件:化学工程或材料科学与工程研究生学历,或经讲师同意。
红外 (IR) 探测技术的发展主要依赖于 InAs/GaSb SL 外延 [1] 和生长后处理 [2] 的改进。为了实现最佳性能,必须优化器件架构 [3] 以及台面结构,使其侧壁垂直且光滑,以防止像素间距较小的焦平面阵列 (FPA) 中的串扰,其中周长与表面积的纵横比很高 [2, 4]。表面台面的粗糙度、反应产物的存在以及电活性缺陷的表面密度(包括断裂的化学键)都会影响表面漏电流的大小 [5]。台面型结构可以通过湿法或干法蚀刻来创建。先前的研究表明,无机和有机酸性蚀刻剂都适用于 InAs/GaSb 超晶格 (SL) 的湿法蚀刻 [5, 6]。湿法蚀刻有许多优点,例如断裂的化学键数量少、自由载流子密度降低,因此漏电流低 [6, 7]。然而,也会产生不良反应产物并残留在侧壁表面上,导致漏电流的显著增加。湿法蚀刻也是各向异性的,导致台面侧壁几何形状不理想 [8]。另一方面,InAs 和 GaSb 材料的干法蚀刻经常使用气态氯与惰性气体(如氩气)的组合 [9, 10]。气态氯因其高挥发性和高蚀刻速率而受到青睐,而氩离子通过轰击蚀刻表面简化了反应产物的解吸。BCl 3 蚀刻具有较低的蚀刻速率,但使用它会产生更光滑的台面侧壁 [11]。BCl 3 /Ar 等离子体的使用已被证明在分立探测器中是有效的。尽管如此,当用于台面时,它表现出次优性能
Fisher [ 1 ] 和 Shannon [ 3 ] 的信息论 (IT) [ 1 – 8 ] 已成功应用于分子电子结构的熵解释 [ 9 – 11 ]。人们研究了一些信息原理 [ 9 – 16 ],并对分子中原子的分子电子密度片段 (AIM) 进行了研究 [ 12 , 16 – 20 ],为 Hirshfeld 的直观股东分裂提供了 IT 基础 [ 21 ]。人们从分子中的电子通信中提取了熵键多重性的模式[9-11,22-32],探索了分子中的信息分布[9-11,33,34],并将非加性 Fisher (梯度) 信息[1,2,9-11,35,36]与密度泛函理论 (DFT) [40-45] 的电子局域化函数 (ELF) [37-39] 联系起来。该分析制定了用于定位化学键的逆梯度 (CG) 探针[9-11,46],而利用分子信息系统中的“级联”传播的化学键轨道通信理论 (OCT) 已确定了 AIM 之间的桥相互作用[11,47-52],通过中间轨道实现。分子系统的量子电子态及其动力学由薛定谔方程 (SE) 确定。这些 (复) 波函数由其模量和相位分量指定,它们产生系统电子的概率和电流分布。这些物理属性分别反映了“存在”和“成为”的互补经典 (静态) 和非经典 (动态) 结构,它们都对状态总熵和信息内容有所贡献。研究它们的连续性关系以建立这些属性的净产量并确定其来源的起源是有意义的。在量子力学 (QM) 中,波函数相位或其梯度决定了概率密度的有效速度,从而产生了非经典信息和熵补充
但能量密度低导致续航里程不足。因此,电池可能适合弥补电力供应的短暂缺口。1然而,对于长途旅行,需要其他提供更高能量密度的存储技术。一个有趣的选择是氢动力列车。一些氢动力列车的示范项目已经实现。2尽管如此,压缩氢气的能量密度对于许多应用来说仍然不足。LOHC技术是一种有前途的克服这一问题的方法。3-5LOHC(液态有机氢载体)通过可逆催化加氢以化学键合形式储存氢。特别是,铂催化剂在LOHC释放氢气方面表现出良好的性能。6巨大的优势在于它可以储存
介绍生物科学的基本概念,包括生物体的组织和共同特征、细胞结构和功能、光合作用生产食物、能量收集、细胞繁殖机制、遗传学、进化和人体生物学。介绍普通化学,包括物质、原子结构、化学键、气体、液体和固体、溶液、化学反应、酸、碱和盐的基本概念;有机和生物化学,包括碳氢化合物及其衍生物、碳水化合物、脂质、蛋白质、酶、维生素和矿物质、核酸;物理学原理及其在护理中的应用,包括重力和力学、压力、热和电;核化学和核物理、辐射对人体的影响以及防护和处置。
衍射法可揭示有关晶相体积分数、纹理和残余应力的信息,而断层扫描可提供材料微观结构的互补三维图像。衍射和断层扫描在定制材料设计、加工和寿命评估领域的影响越来越大。光谱学可提供有关化学键合细节的独特信息,并有助于理解原子间的相互作用。目前,工程材料科学对光子和中子的利用情况发展迅速:光子和中子源的通量增加,现有光束线和仪器的翻新以及设计和建造具有优化光束光学和位置敏感探测器的新光束线和仪器,以及数据质量和数量的提高。
学生将通过参与实践活动和演示来体验化学如何应用于日常生活。他们将学习基本的化学概念,例如物质的三种状态、化学键等等!他们将探索化学的各个领域,包括环境、法医、非牛顿液体和厨房化学。在这堂实践课上,学生将在实验室工作并参加讲座演示,探索神奇的化学世界。安全至关重要!我们将教他们如何在安全的环境中工作,同时享受乐趣。为确保满足所有安全措施,我们要求所有学生必须穿着包头鞋和长裤上课。我们将在 CMU 化学实验室工作,并提供实验室围裙和护目镜/面罩以采取额外的安全预防措施。