《科学》（20220325出版）一周论文导读

Science, 25 MAR 2022, VOLUME 375 ISSUE 6587

《科学》2022年3月25日，第375卷，6587期

化学Chemistry

High thermoelectric performance realized through manipulating layered phonon-electron decoupling

层状电声解耦实现高热电性能

▲ 作者：LIZHONG SU, DONGYANG WANG, SINING WANG et al.

▲ 链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn8997

▲ 摘要

热电材料允许热和电之间的直接转换，具有发电的潜力。平均无量纲热电优值ZTave决定了器件的效率。N型硒化锡晶体表现出良好的三维电荷输运和沿面外方向的二维声子输运特性，Zmax为~3.6 × 10−3  k，但ZTave 只有~1.1。通过电声解耦，我们发现在748 k时，氯化锡和铅合金硒化锡晶体的ZTave分别为~4.1 × 10−3 和~1.7 k。氯离子的加入导致低变形势并提高了载流子迁移率。铅引入了质量和应力场波动降低了晶格的导热系数。电声解耦在实现高热电性能中扮演重要角色。

Side-on coordination of diphosphorus to a mononuclear iron center

二磷与单核铁中心的侧向配位

▲ 作者：SHUAI WANG, JEFFREY D. SEARS et al.

▲ 链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn7100

▲ 摘要

我们报告一个单核铁配合物的分离和x射线晶体结构的表征，该配合物具有P2配位的侧对，η2结合模式。我们使用了类似的η2结合的双倍乙基硅基乙炔铁络合物作进行比较。核磁共振、红外和穆斯堡尔光谱分析——结合密度泛函理论计算——表明，η2-P2和η2-乙炔配体对单个核铁中心有类似的电子需求，但表现出不同的反应谱。

材料科学Materials Science

Hydrocarbon ladder polymers with ultrahigh permselectivity for membrane gas separations

具有超高渗透选择性的工业气体聚合物分离膜

▲ 作者：HOLDEN W. H. LAI, FRANCESCO M. BENEDETT et al.

▲ 链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl7163

▲ 摘要

膜具有显著降低工业化学分离能耗的潜力，但由于渗透和选择性之间的平衡性能上限，它们的使用具有限制。尽管高渗透性聚合物膜的最新发展已经提高了各种气体对的上限，但这些聚合物通常表现出有限的选择性。

我们报告了一类碳氢阶梯聚合物，它们可以对工业相关的混合气体进行高选择性和高渗透性的膜分离。

此外，这一系列分离膜具有理想的机械和热性能。我们发现，作者还发现梯形聚合物主链构型的调整对分离性能和老化行为具有深远影响。

Tunable and giant valley-selective Hall effect in gapped bilayer graphene

双层石墨烯中可调谐和谷选择霍尔效应

▲ 作者：JIANBO YIN, CHENG TAN et al.

▲ 链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04400-1

▲ 摘要

我们报告直接观测原位可调谐谷选择霍尔效应（VSHE），其中的反转对称性以及子几何相位，是由平面外电场控制的。我们使用具有本征和可调带隙的高质量双层石墨烯，在圆偏振光的中红外光照射下，证实观察到的霍尔电压来自光诱导的谷群。

与二硫化钼（MoS2）相比，我们发现VSHE的数量级更大，这归因于贝里曲率与带隙的反标度。通过对谷选择霍尔电导率的监测，我们研究了贝里曲率随带隙的演化。VSHE的原位操作为拓扑和量子几何光电器件（如更强大的量子开关和探测器）铺平了道路。

物理学Physics

Compressibility and the equation of state of an optical quantum gas in a box

盒子中光学量子气体的可压缩性和状态方程

▲ 作者：ERIK BUSLEY, LEON ESPERT MIRANDA et al.

▲ 链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm2543

▲ 摘要

我们证明了二维光量子气体在位阱中可压缩性的测量，并得到了光学介质的状态方程。实验是在纳米结构的染料填充光学微腔中进行的。我们在有限尺寸的系统中观察到高相空间密度下玻色-爱因斯坦凝聚的特征。

在进入量子简并区后，测量到的密度对外力的响应急剧增加，暗示了对深简并玻色气体具有无限压缩性的预测。

Relaxor ferroelectric polymer exhibits ultrahigh electromechanical coupling at low electric field

弛豫铁电聚合物在低电场下表现出超高的机电耦合

▲ 作者：XIN CHEN, HANCHENG QIN et al.

▲ 链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn0936

▲ 摘要

铁电体中的机电（EM）耦合——电能和机械形式之间的能量转换——已被广泛应用。铁电聚合物具有微弱的电磁耦合，这严重限制了它们的应用价值。我们在弛豫铁电聚（偏二氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯）（PVDF-TrFE-CFE）三元共聚物中引入了少量氟化炔烃（FA）单体（<2 mol %），显著提高了极化变化具有较强的电磁耦合而抑制其它极化变化。

在40兆伏/米的低直流偏置电场下，弛豫四聚体的电磁耦合系数（k33）为88%，压电系数（d33）>为1000皮米/伏。这些价值使得这种解决方案处理聚合物与陶瓷氧化物压电具有竞争优势，且有在不同的应用中使用的潜力。

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