化学传感和热量管理都代表着主要技术,可以在可穿戴设备中进行远程医疗保健,这在大流行社会中非常重要。石墨烯和相关的2D材料(GRM)具有可穿戴电子产品的新型电气和热性能的巨大潜力。特别是基于GRM的溶液的纳米结构GRM膜(图1A)的低温产生和沉积对于印刷柔性和可穿戴电子产品极为有吸引力。[1,2]已经开发了来自具有不同电子性能的2D材料的电子油墨来打印设备的不同元素:活性层中的半导体或半金属油墨,用于介电墨水的磁铁和用于电极的墨水[3,4]。单层六角硼硝酸硼(H-BN)是一种宽带2D半导体,具有出色的声子传输[5],这是用于热导电糊的有前途的聚合物填充剂。[6]在本次演讲中,我将描述表面活性剂和无溶剂和无溶剂喷墨印刷的薄膜薄膜设备的电荷传输机制,这些薄膜的薄膜设备(半金属),二钼钼(MOS 2,半导体,半导体)和钛金属MXEN(TI 3 C 2,METATIENT)的电气依赖性和磁场依赖于温度和磁场,并将其用于温度和磁场。[7]印刷几层MXENE和MOS 2设备中的电荷传输由组成薄片的固有运输机理主导。另一方面,印刷的几层石墨烯设备中的电荷传输主要由不同薄片之间的传输机构主导。[8][7]然后,我将讨论H-BN和Ti 3 C 2的纳米结构膜中的热传输,并报告与Wiedmann-Franz Law背道而驰,为在有效冷却电子电路和OptoelectRonic设备中的电气冷却和智能管理式智能处理和热量管理和智能处理中的电气和热导电涂料铺平了道路。
1马来西亚登龙加州海洋科学与环境学院,21030吉隆坡,马来西亚孟生部孟生部2号,马来西亚2化学科学系,科学与技术系,马来西亚43600 UKM BANGI,MALAYSIA 33600 MALAYSIA 33600 MALAYSIA 33600 MALAYSIA MALAYS MALAYS IKIAL SCICOCYIA,ICTILTICIA,INFORITIAL SCICOCHIA,INFORITIA,INSCICEN,INSCICIA,INCUSICIA,INCUSICIA,INSCICEN,INCUSICIE,INCUSICIE,INCUSICITY 33 Skudai,Johor,Malays IA *通讯作者:Farhanini@umt.edu.my收到:2024年8月13日;修订:2024年11月17日;接受:2024年11月18日;发表:2025年2月10日,本研究在无情追求清洁能源的突破性进步中摘要,推出了一种电催化剂,它还原了与磁铁矿纳米颗粒(RGO-MNP)集成的氧化石墨烯(RGO-MNP),该氧化石化是为了彻底改变氧气减少反应(ORR)。通过复杂的密度函数理论(DFT)模拟,我们演示了MNP与RGO的杂交如何导致电子性能的深刻修改,从而解锁了催化活性和电子转运的前所未有的增强。复合材料表现出非常稳定的稳定性,这是由-1036.96 kJ/mol的结合能证明的,而其相互作用能为-389.29 kJ/mol,信号是热力学上有利的结构。分子静电电势(MEP)映射揭示了电子致密和不足区域的丰富相互作用,对于优化ORR机制至关重要。此外,0.173 eV的狭窄homo-lumo间隙强调了材料的高反应性和最佳电荷转移动力学。这项工作为开发高效,耐用和可扩展的ORR催化剂建立了强大的基础,为在燃料电池和清洁能源系统中有影响力的应用开辟了途径。这些计算见解肯定了RGO-MNP作为下一代电催化剂,不仅提供了出色的稳定性和效率,而且还具有推动可持续能源技术变革性改进的潜力。关键词:还原反应,氧化石墨烯,磁铁矿纳米颗粒,密度功能理论,电催化剂简介当前的发电系统在满足对清洁和可靠功率的增长需求方面面临重大挑战[1,2]。化石燃料是一致的电力来源,但昂贵。但是,目前的问题不一定是缺乏化石燃料,而是与他们继续使用电力相关的环境和经济负担[3,4,5]。燃料电池是一种可持续且具有成本竞争力的替代方案,可以满足我们不断增长的能源需求[1,2,4,6,7]。还原反应(ORR)是燃料电池等设备中电化学转化的基石[1,7,8]。它们代表了将燃料中存储的化学能转化为可用的电能的过程的核心。一个ORR涉及两个同时的过程:氧化
Advanced Materials for Biosensors – Special Issue of SMALL Arben Merkoçi Biosensors represent analytical devices that contain a biological or synthetic element (called receptor) such as enzymes, antibodies, aptamers and more, in close contact with a transducer that is able to transform the receptor's response while recognising an analyte (chemical or biochemical species with interest to be detected) into a measurable signal.生物传感器领域的研发引起了人们的重大关注,这是由于其在各个领域的应用,包括医疗保健,环境监测,食品安全和保障以及其他行业。对于多种应用程序,这些设备应满足放心的标准:实时连接,标本收集的便利性,负担得起,敏感,特定,特定,用户友好,快速,稳健,不含设备,并交付给需要这些的人。其井操作(满足分析性能参数)与在其制造过程中使用的不同部分(例如换能器和受体)在其制造过程中使用的纳米和微材料密切相关,此外还包括整个设备/平台集成,包括与最终用户的通信。在一般材料领域,尤其是纳米材料领域的进步在品牌新生物传感器的开发或改善现有培训的性能方面起着至关重要的作用,导致了新有趣的应用程序(例如植入或可穿戴的格式化形式生物传感器)。固定。此外,包括有趣的金属或聚合物颗粒在内的各种高级材料已被广泛报道为标签(例如,高级材料的独特性能,包括纳米材料,例如其高表面积面积与体积比,可调的光学,电气和催化性能以及它们的机械强度对生物传感器的设计和应用非常有吸引力。高级材料的重点首先是在试图提供其他信号放大的传感器上,同时被用作受体平台(生物分子等)使用包括复合材料在内的几种先进材料来改善传感器的电子传递性能对于提高电化学生物传感器的灵敏度至关重要。附着在信号抗体或适体上),以确保信号扩增。在不同的高级材料,2D材料之间(例如石墨烯,二维碳同素同素)一直是生物传感器研究中感兴趣的重点。电子特性,例如高电导率以及较大的表面积和出色的生物相容性,使得2DS的理想材料可用于生物传感。这些材料的高表面与体积比允许生物分子有效固定,这又带来了由于与受体的有效相互作用而带来的灵敏度和选择性增强。这些材料的独特电子性能也启用了无标签检测,非常要求它简化生物传感器设计,提供易于使用和快速响应设备。
(1)通信,信号处理和网络(CSPN)(4)智能系统(IS)EE 115-必需*通信(4)EE 144-必需*机器人的简介(4)EE 141-必需*数字信号处理*数字信号处理* 117电磁学II(4)EE 106编程实用机器人(4)EE 118射频电路设计(4)EE 115通信介绍(4)EE 146计算机视觉(4)EE 128 EE 128嵌入的感应和驱动。sys。sys。(4)EE 162纳米电子学入门(4)EE/CS 168-必需* VLSI设计简介(4)EE/CS 168 VLSI设计简介(4)EE 100B电子电路II(4)EE 117 EE 117 EE 117 EE EE 117电子电磁频率II(4)电气频率(6)频率EE(4)频率EE EE(4)EE EE(4)EE(4)EE EE(4)EE EE EE(4)EE EE(4) Required* Power Electronics (4) EE 135 Analog Integrated Circuit Layout and Design (4) EE 155 - Lead Course* Power System Analysis (4) EE 141 Digital Signal Procesing (4) EE 100B Electronic Circuits II (4) EE 147 GPU Computing and Programming (4) EE 117 Electromagnetics II (4) EE 165 Design for Reliability of Integrated Circuits and Sys.(4)EE 128嵌入的感应和致动。sys。(4)CS 161计算机系统的设计和体系结构(4)EE 153电动驱动器(4)(4) EE 150 Digital Communications (4) EE 141 Digital Signal Procesing (4) EE 152 Image Processing (4) EE/ME 145 Robotic Planning & Kinematics (4) ENGR 160 Intro to Engineering Optimization Techniques (4) EE 147 GPU Computing and Programming (4) EE 150 Digital Communications (4) EE 151 Introduction to Digital Control (4) (2) Control and Robotics (CR)EE 152图像处理(4)EE 105-必需*动态系统的建模和模拟工程学优化技术(4)EE 144-必需*机器人介绍(4)EE 106编程实用机器人(4)(4)(5)Nanotechnology,先进的材料,和设备EE EE EE EE EE EE EE(4)半导体设备处理(4)EE/ME 145机器人计划和运动学(4)EE 137-必需*半导体光电设备的介绍(4)EE 146 EE 146计算机视觉(4)EE 100B电子电路II(4)EE II(4)EE 151数字控制(4)EE 117 Electermage Electii ii(4)EE EE 117 EELOMAGETIC EE EE(4)EE EE EE EE(4)EE EE(4)EE(4)EE(4)EE(4)EE(4)EE EE(4)EE EE(4)电路设计(4)ENGR 160工程优化技术的简介(4)EE 135模拟集成电路布局和设计(4)EE 138材料的电子性能(4)(3)嵌入式系统和VLSI EE 139磁性材料(4)EE 128-所需的*传感和嵌入的操作。
III-V半导体材料组的生长特性与硅具有相似的生长特性,该特性在微电子学中已良好。III-V半导体材料是在单晶半导体底物上的外延生长的。主要区别在于光电特性中,大多数III-V半导体具有直接的带隙,这是制造有效激光器和光学放大器的先决条件,缺少属性硅。此外,几个III-V半导体(例如GAAS和INP)具有比硅具有更好的电子性能,这使它们适合于高端RF插图。各种III-V半导体之间的关键差异是波长范围,它们支持光学功能,例如发光,放大,传输和检测光。对于GAA,这是在半导体激光器中应用的第一种III-V材料,操作窗口的范围为800-1100 nm,使其适用于短期通信。GAAS垂直腔表面发射激光器(VCSELS)是短距离(<几百米)通信的主要光源。用于INP及其第四纪化合物Ingaasp和Ingaalas,可以在INP底物上生长,操作窗口范围为1200-1700 nm,范围涵盖了在更长距离(O波段,C-Band,C-Band和l频段)高速通信的最重要波长。因此,这是长时间和中距离高速通信的首选材料。这使其成为在复杂图片中使用的首选材料,在复杂图片中,必须将广泛的功能集成到单个芯片中。光过滤器)。INP及其化合物Ingaasp和Ingaalas的另一个优点是,它们的光学特性(增益,透明度,吸收和检测以及电光调制效率)可以在晶圆中进行本地设计,同时保留在宽波长范围内优化性能的可能性。示例是连贯的发射器和接收器,更一般而言,需要将激光器和光学放大器与有效调节器和检测器集成在一起的任何电路,以及低损坏的被动光元素(例如,用于钝化和隔离的介电材料与用于硅微电子的介电材料非常相似。电气间连接的金属不同。黄金由于其良好的电气和机械性能而经常用于III-V半导体,而由于它具有扩散到硅非常有害的风险,因此它没有应用于硅上。另一方面,铝和铜很少用于III-V材料。特别是铜杂质在III-V材料中降解电和光学特性。晶片小于硅。对于GAAS 4“,6”和8英寸的直径可在市售。INP晶圆具有2英寸,3英寸和4英寸的直径,质量良好。 较大的6英寸晶片可用于研发目的,其蚀刻坑密度(EPD)稍大,在需求增加时将改善。INP晶圆具有2英寸,3英寸和4英寸的直径,质量良好。较大的6英寸晶片可用于研发目的,其蚀刻坑密度(EPD)稍大,在需求增加时将改善。
由于其出色的电子性能(例如其高电导率和机械强度),对石墨烯的研究引起了巨大的兴趣,这使其成为纳米技术和量子设备中一系列应用的有希望的材料[1-3]。这些特性源于其独特的蜂窝晶格结构,在某些条件下,该结构可以在低能量下表现出无质量的狄拉克费米子。因此,石墨烯片将注意力吸引为可以以实用方式研究场理论的材料。在1992年,Katanaev和Volovich [4]建立了固体缺陷的几何理论,将弹性介质中的扭转和曲率与晶格中的拓扑缺陷有关。这项工作奠定了理解如何将脱节视为几何奇异性的基础,在石墨烯的背景下,可以使用弯曲空间中的Dirac方程进行建模。使用这些几何框架研究了对石墨烯电子特性的产生影响[4]。因此,缺陷的几何理论使石墨烯成为凝结物理学中极好的类似引力模型。自从发现石墨烯以来,各种研究都集中在理解拓扑缺陷(例如脱节)的存在如何影响其电子特性。脱节是由于材料中的局部曲率引入局部曲率而导致的拓扑缺陷,这是由于插入或去除角扇区而引起的[5]。在2008年,一项研究使用了几何方法来分析石墨锥中的脱节的影响。 最近,Fernandez等。在2008年,一项研究使用了几何方法来分析石墨锥中的脱节的影响。最近,Fernandez等。在石墨烯中,这些缺陷通常与五角大楼或七叶大环的形成相关,从而导致晶格对称性变化并影响准粒子的散射[6,7]。这些拓扑缺陷可以将平坦的石墨烯片转换为弯曲的结构,例如石墨锥[8-10],富勒烯[11,12],石墨烯虫洞[13-15]等。随后的研究,例如在脱节存在下对石墨烯低能电子光谱的工作,探索了外部磁场的影响。使用连续方法,证明脱节是明确的,其能量谱明确地根据披露参数和磁场[16]明确地修改了Landau水平。这项研究表明,一个描述了在费米水平附近的低能状态的纺纱器在圆锥体的顶端运输时获得了一个相。此结果直接是由于拓扑缺陷,并且相采集类似于Aharonov-Bohm效应。该研究将分析扩展到具有多个锥体的系统,提供了对石墨烯中的脱节方式如何导致非平凡的几何阶段的全面描述,并影响材料的电子特性[8]。[17]已经使用缺陷的几何理论研究了石墨烯的电子特性。使用[18]中的几何理论研究了具有披露的石墨烯片片中的全体量子计算。我们中的一个[19]研究了石墨烯中的几何阶段,披露将Kaluza-Klein理论增强了,以描述具有缺陷的弹性培养基。
由于全球对现代技术的便携式电源需求的增长,含LI的电池(LB)作为常规能源的新型替代方案正在迅速增加。将LB的大规模整合到每日电子设备中,从手机[1]到电动汽车,[2]可以大大减少温室气体的排放,减少有毒重金属的使用,并进一步使绿色技术能够保留环境。 尤其是引入便携式锂离子电池已经彻底改变了绿色能源的储存(例如,从太阳能或风能转换)并减少了整体能源消耗。 [3,4]然而,一方面,提高了锂离子电池的能源存储能力,能源密度和效率,并解决了环境可持续性和制造成本的问题,另一方面,必须确定新的新替代材料和设计。 在过去的二十年中,源自分层结构(例如石墨)的纳米材料的出现导致它们大量融合到能源行业的各个部门,尤其是LB生产。 [5 - 8]不同的基于碳的纳米形态,例如碳纳米管(CNT),石墨烯和石墨烯量子点(GQDS),已广泛用于改善锂离子电池的性能。 石墨烯的出色电特性(10 000 cm 2 V 1 S 1)[9-11] [9-11]在改善电极电导率[12]以及电解质的离子电导率方面引起了极大的兴趣。将LB的大规模整合到每日电子设备中,从手机[1]到电动汽车,[2]可以大大减少温室气体的排放,减少有毒重金属的使用,并进一步使绿色技术能够保留环境。尤其是引入便携式锂离子电池已经彻底改变了绿色能源的储存(例如,从太阳能或风能转换)并减少了整体能源消耗。[3,4]然而,一方面,提高了锂离子电池的能源存储能力,能源密度和效率,并解决了环境可持续性和制造成本的问题,另一方面,必须确定新的新替代材料和设计。在过去的二十年中,源自分层结构(例如石墨)的纳米材料的出现导致它们大量融合到能源行业的各个部门,尤其是LB生产。[5 - 8]不同的基于碳的纳米形态,例如碳纳米管(CNT),石墨烯和石墨烯量子点(GQDS),已广泛用于改善锂离子电池的性能。石墨烯的出色电特性(10 000 cm 2 V 1 S 1)[9-11] [9-11]在改善电极电导率[12]以及电解质的离子电导率方面引起了极大的兴趣。[13]受这些基于碳的纳米材料,其他分层材料的纳米结构的启发,例如过渡金属二核苷(TMDS),[14]磷,[15]过渡金属碳(TMCS:TMC:e,例如,MXENES),[16],[16],[16]和NITRIDE(BORON NITRIDE(BN)[17] [17] [17] [17] [17]尤其是,由于与上述材料家族相比,由于其出色的热化学稳定性,高质子和离子汇率,高质子和离子汇率,高质子和离子汇率的可调性以及电子性能的可调性,BN在能源储能研究中的适用性已经快速增长。[18,19]在下一部分中,讨论了LB中BN纳米材料的重要性,并具有强调BN作为LB技术的未来候选部分的属性。同时,作者旨在检查H-BN的局限
电极| SE接口。3–5其中一些问题与SE在电极材料方面的电化学稳定性以及SE分解的相互作用的形成有关。如果可以形成稳定的固体电解质相(SEI),例如在常规锂离子细胞中石墨和优化的液体电解质之间的界面,这种初始不稳定不一定是一个问题。6 SE对碱金属的分解会导致形成其电子性能将决定其增长的相互作用的形成:7(a),如果大多数分解产物在电子上是电子上绝缘的,那么SEI的增长将最终停止,并且对电源的电源不可能(如果能够远离电源),则可能会影响电源的电源,如果它可能会影响电源,则该电源可能会造成电源的影响,如果是by的电源,则可以在电源范围内构成,而该障碍物是可以在电源上造成的,如果是by sei的范围,则可以在电源上造成,而该障碍物是可以在电源上造成的。混合离子电子传导(MIEC)之间的生长将不间断,直到消耗所有SE并发生短路。后一种相间类型对于具有持久性能的SSB不兼容。可以访问相间的化学组成对于确定产生哪种类型的相间以及是否在细胞中达到稳定性至关重要。X射线光电子光谱(XPS)是用于化学组成分析的出色表面表征技术。分析埋入界面的组成是一个挑战,因为XPS的深度分辨率有限。最近,已经开发了各种原地8-10和Operando技术11,12来解决此问题。XPS的深度分辨率有限,是由于测量的性质归因于收集光电子的收集,这些光电子在距离最初与原子核相距不远后从样品表面逸出,它们最初与它们最初界定的原子核(通常在10 nm内,在小于10 nm的范围内,用于由Alkα源激发的光电子,并经过Na的金属)。对于所有这些,其想法是使SE表面上的碱金属层足够薄,以使SE发射的光电子(可能是由于相互重点)穿过金属叠加层。为了产生碱金属层,一种技术包括将其从由相同的碱金属组成的计数器电极上镀在SE表面上,同时分析了相间产物Operando。11在这种情况下,可以从任何XPS仪器中存在的电子洪水枪向SE表面提供低能电子。尽管该技术已经证明了其表征相互作用组成的功效,但可以从中提取的信息程度(例如碱金属层的增长率行为)尚未得到充分理解。这项研究的目的是介绍可以从该操作方案中提取的信息深度。结果分为两种成对的文章(第一部分:实验;第二部分:理论13)。在第1部分中,研究了NASICON家族的SE表面上Na金属(Na 0)的电化学稳定性(Na 3.4 Zr 2 Si 2.4 P 0.6 O 12,进一步称为NZSP)。总的来说,这项工作介绍了一个了解增长的框架nzsp是因为其高离子电导率使其成为有前途的候选SE,14,但其对NA 0的稳定性仍在争论中。理论DFT计算预测Na 3 Zr 2 Si 2 PO 12(由Na 1 + X Zr 2 Si X Zr 2 Si X P 3-X O 12,0≤x≤3定义的NASICON组成空间的最接近的阶段是0 v在Na/Na +的Na/Na +应不稳定的Na/Na 2 ZROS na 2 ZRO和Na 2 ZRO 3,4 sRO 3,4 sRO 3,4 s sRO 3,4 s sRO 3)。15–17在Na 0 | Na 3 Zr 2 Si 2 PO 12也通过电化学阻抗光谱和前XPS研究在实验中提出。17,18本研究将区分两种Na 0 | NZSP接口:第一个是Na 0和抛光的NZSP(NZPS抛光)颗粒之间的接口;第二个是Na 0和As-Sinter的NZSP(NZSP AS)颗粒之间的接口。此比较旨在阐明NZSP表面化学对其对Na 0的稳定性的影响。的确,在我们小组的先前研究中确定了热处理促进在As-Sintered NZSP样品表面上形成薄的Na 3 PO 4层,当NZSP表面抛光时,该层可以去除。14 AS Na 3 PO 4是一个阶段,预测通过DFT计算对Na 0稳定,19该比较的目的是评估Na 3 PO 4作为自我形成的缓冲层的效率。对第一个实验部分的讨论着重于从XPS拟合模型中提取信息,以告知Na 0 | nzsp抛光和Na 0 | Na 0 | Na 3 PO 4 | NZSP接口的相间形成动力学。时间解析的电化学阻抗光谱(EIS)也被用来评估相互作用的离子电阻率。