堅持科技自立自強

勇攀科研學(xué)術(shù)高峰

愛國奮斗的東大人

腳踏實地 勤學(xué)深研

東大科技之光

因他們而閃亮！

近日，東北大學(xué)多位教師和團(tuán)隊在多個領(lǐng)域取得重要學(xué)術(shù)成果和學(xué)術(shù)進(jìn)展，充分彰顯了東大師生科技自立自強，服務(wù)國家戰(zhàn)略發(fā)展和區(qū)域經(jīng)濟社會進(jìn)步的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

奮斗的東大人

一直在路上

向陽奔跑，追光而行……

1

東北大學(xué)理學(xué)院在國際著名期刊《Matter》上發(fā)表論文

2

東北大學(xué)材料學(xué)院發(fā)現(xiàn)二維FrankKasper Z相結(jié)構(gòu)

3

東北大學(xué)冶金學(xué)院在大氣中HONO來源研究方面取得重要進(jìn)展

4

東北大學(xué)冶金學(xué)院在《Energy Storage Materials》發(fā)表綜述論文

5

東北大學(xué)材料學(xué)院在Nature Review Microbiology發(fā)表文章

6

東北大學(xué)材料學(xué)院在全電讀寫電子器件研究方面取得重要進(jìn)展

7

東北大學(xué)材料學(xué)院在高熵合金納米顆粒研究上取得重要進(jìn)展

8

東北大學(xué)計算機學(xué)院最新研究成果被軟件工程領(lǐng)域頂級期刊IEEE TSE錄用

9

東北大學(xué)理學(xué)院在循環(huán)腫瘤細(xì)胞分離與檢測研究中取得新進(jìn)展

10

東北大學(xué)理學(xué)院在Nature Communications發(fā)表單原子催化的新進(jìn)展

東北大學(xué)理學(xué)院在

國際著名期刊《Matter》上發(fā)表論文

近日，東北大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系付昱教授以第一通訊作者身份在國際著名期刊Matter上發(fā)表題為“Site-directed reductionengineering within bimetal-organic frameworks for efficient size-selectivecatalysis.”的論文 （Matter 4, 2919-2935(2021).），東北大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系為第一完成單位，付昱教授為第一通訊作者，白曉覺博士為第一作者，中科院金屬研究所齊偉研究員為合作完成者。Matter是Cell期刊的姊妹刊，是材料、化學(xué)類享有盛譽的國際權(quán)威期刊。

金屬有機骨架（Metal-Organic frameworks, MOFs）是由金屬離子與有機配體自組裝形成的結(jié)晶性材料，其在分離、催化等眾多領(lǐng)域已經(jīng)受到了廣泛關(guān)注。由于MOFs具有分子/原子層次可調(diào)的化學(xué)組成以及框架和孔道結(jié)構(gòu)，因此被認(rèn)為是一種理想的金屬納米催化劑載體材料。目前，制備金屬納米粒子/MOFs復(fù)合材料的方法主要有兩種，即“瓶中造船法（ship-in-a-bottle）”和“船外造瓶法（bottle-around-ship）”，也就是在MOFs結(jié)構(gòu)中引入金屬納米粒子前軀體后還原的策略或者將預(yù)先制備好的金屬納米粒子后引入MOFs的策略。這兩種材料制備方法雖然已經(jīng)取得顯著的進(jìn)展，但是仍有較大的創(chuàng)新發(fā)展空間。東北大學(xué)付昱教授團(tuán)隊提出了一種新穎的“瓶變?yōu)榇�（ship-from-a-bottle）”合成方法，該方法省去了從外界向MOFs結(jié)構(gòu)內(nèi)引入金屬納米粒子或前軀體這一相對繁瑣且可控性差的步驟，而是將MOFs自身的一部分“精準(zhǔn)加工”為金屬納米粒子，從而實現(xiàn)可控地制備多種不同類型的金屬納米粒子/MOFs復(fù)合材料。這種新穎的金屬納米粒子/MOFs復(fù)合材料類作為模型催化劑平臺，在研究催化劑結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系上也展現(xiàn)出巨大的潛力。

東北大學(xué)材料學(xué)院

發(fā)現(xiàn)二維FrankKasper Z相結(jié)構(gòu)

近日，東北大學(xué)材料學(xué)院在解析凝聚態(tài)物質(zhì)結(jié)構(gòu)方向取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Two-Dimensional FrankKasper Z Phase with One Unit-Cell Thickness”為題發(fā)表在Nano Letters(Nano Lett.2021, 21, 7198-7205)。該研究利用我校球差校正的STEM技術(shù)發(fā)現(xiàn)了一類僅具有一個晶胞厚度的二維Frank-KasperZ相，并結(jié)合第一性原理計算揭示了從簡單六方晶體到復(fù)雜拓?fù)涿芏裐結(jié)構(gòu)的相變機理。

據(jù)悉，拓?fù)涿芏训腇rankKasper相廣泛存在于金屬材料和軟物質(zhì)中，不僅對常規(guī)結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能具有重要影響，而且是儲氫、超導(dǎo)等功能材料的基元。同時，研究FrankKasper相的拓?fù)涿芏呀Y(jié)構(gòu)又是認(rèn)知凝聚態(tài)物質(zhì)中原子堆垛行為的國際前沿方向，它們是聯(lián)系簡單晶體（如典型的fcc、bcc和hcp結(jié)構(gòu)）與準(zhǔn)晶的紐帶。

目前，相關(guān)學(xué)者已在實驗中發(fā)現(xiàn)了28種類型、超過上萬個的FrankKasper相，這些結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的FrankKasper相通常由3個基本結(jié)構(gòu)（A15，C15，Z相）組成。其中，Z結(jié)構(gòu)是最重要的基本單元，它與C15結(jié)構(gòu)單元組裝可以形成五角FrankKasper相（圖1紅色），而與A15結(jié)構(gòu)單元結(jié)合則能生成六角FrankKasper相（圖1藍(lán)色）。圖1給出了實驗已發(fā)現(xiàn)的28種Frank-Kasper相平均配位數(shù)值（CN值）與其CN= 15體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系示意圖。

相比于常見的、大量的C15和A15結(jié)構(gòu)，Z相由于組分之間的體積不對稱比值較大，實驗中很少觀察到它的存在。迄今為止，在Zr-Al合金與軟物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的兩種Z相都是有序的三維吉布斯體相。而Z相作為FrankKasper相最基本、也是最重要的結(jié)構(gòu)拼圖基本單元，闡明其形成機制，尤其是從簡單晶體到復(fù)雜拓?fù)涿芏呀Y(jié)構(gòu)的相變路徑，將為人們理解復(fù)雜FrankKasper相，甚至是準(zhǔn)晶的形核與生長機理提供新的思路。

圖1：Frank-Kasper相的平均配位數(shù)值（CN值）與其CN= 15體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系示意圖。實驗已發(fā)現(xiàn)的28種類型Frank-Kasper相都位于一個三角形中，而C15，A15和Z相3個基體結(jié)構(gòu)單元則位于三角形的3個頂點。

本工作解析了Mg-4Sm-2Zn合金中時效析出的二維亞穩(wěn)Frank-Kasper Z相。圖2是Mg-4Sm-2Zn合金200℃時效48小時后的HAADF-STEM圖像，清晰地表明這些嵌入在{0001}α基面、僅具有一個晶胞厚度的盤狀析出相為Frank-Kasper Z相。第一性原理計算結(jié)果也證實這種由六角形晶格、三角形晶格和kagome晶格組成的Z-Mg2Sm2Zn3相可以通過基體{0001}α密堆面的原子集體位移式變換（shuffling）而形成。

該發(fā)現(xiàn)將為更好理解簡單晶體中Frank-Kasper相的形成機制和團(tuán)簇行為提供有價值的指導(dǎo)，并為認(rèn)識傳統(tǒng)晶體與準(zhǔn)晶之間的關(guān)系提供幫助。更為重要的是，這種稀土元素位于結(jié)構(gòu)中心的籠型化合物，也預(yù)示著可能出現(xiàn)新型熱電功能材料。

圖2：（a-f）HAADF-STEM圖像顯示Mg-4Sm-2Zn合金200℃時效48小時后{0001}α基面內(nèi)層嵌入了大量具有一個晶胞厚度的二維Frank-Kasper Z相，（g）二維Frank-Kasper Z相中Friauf多面體結(jié)構(gòu)示意圖。

該論文的第一作者為東北大學(xué)材料學(xué)院青年教師謝紅波博士。近年來，謝紅波博士在凝聚態(tài)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的解析中取得重要進(jìn)展，先后發(fā)現(xiàn)了“類Laves”結(jié)構(gòu)（Phys. Rev. Lett., 120, 085701, 2018）、含有五次對稱的納米疇結(jié)構(gòu)（J. Phys. Chem. Lett., 9, 4373-4378, 2018）和晶界的系列非對稱有序偏析（Nano Lett., 21, 2870-2875, 2021）等。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（基金號：51525101,51971053,51701211和52101129）和遼寧省“興遼英才計劃”創(chuàng)新團(tuán)隊基金（No. XLYC1808038）的支持，研究獲得東北大學(xué)校測試中心在球差電鏡表征方面提供的支持和幫助。

東北大學(xué)冶金學(xué)院在

大氣中HONO來源研究方面

取得重要進(jìn)展

近日，我校冶金學(xué)院資源與環(huán)境研究所在大氣中HONO來源研究方面取得重要進(jìn)展。我校博士生楊望巾為第一作者，韓沖教授為通訊作者，在環(huán)境研究領(lǐng)域國際權(quán)威期刊Environmental Science& Technology Letter發(fā)表了題目為“Photolysis of nitroaromatic compounds under sunlight: A possible daytime photochemical source of nitrous acid?”的學(xué)術(shù)論文。Environmental Science& Technology Letter是美國化學(xué)學(xué)會（ACS）旗下期刊，主要刊載環(huán)境領(lǐng)域具有重要創(chuàng)新性的科研成果。

該項研究證實了大氣氣溶膠中典型棕碳類物質(zhì)硝基芳香化合物的光解過程能夠產(chǎn)生HONO和氮氧化物，定量分析結(jié)果表明硝基苯酚和硝基多環(huán)芳烴光解生成HONO的光解率分別為(0.34-4.16) × 107和(0.02-2.01) × 105 s1，提出了NACs光解反應(yīng)生成HONO和NOx的機理。該論文結(jié)果將為準(zhǔn)確評估NACs光解過程對白天大氣環(huán)境中HONO來源的貢獻(xiàn)提供重要計算依據(jù)。

韓沖教授課題組前期在近地表HONO來源、硝酸鹽光解生成HONO等方面已獲得重要研究結(jié)果，確定了表層土壤界面含氮物質(zhì)光解、NO2光化學(xué)攝取等過程中HONO的生成通量，證實了表層土壤界面光化學(xué)反應(yīng)過程是近地表白天大氣環(huán)境中HONO的重要來源。具有光催化活性的礦質(zhì)氧化物TiO2能夠顯著影響硝酸鹽光解生成HONO的過程，HONO生成通量取決于TiO2的晶體結(jié)構(gòu)和含量。研究結(jié)果發(fā)表在Environmental Pollution、Atmospheric Environment、Journal of Environmental Science等期刊上。

韓沖教授課題組近期還在大氣碳質(zhì)氣溶膠的組成結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)化機理、氣溶膠環(huán)境效應(yīng)等方面取得了重要研究進(jìn)展，分析了柴油車尾氣中黑碳核的數(shù)和質(zhì)量尺寸分布，揭示了黑碳核質(zhì)量、有機碳厚度隨遷移率直徑的變化趨勢，闡明了黑碳的有效密度、質(zhì)量-遷移率指數(shù)、動力學(xué)形狀因子、質(zhì)量吸收橫截面積等物理性質(zhì)與遷移率直徑的依賴關(guān)系。獲得的新鮮黑碳的物理性質(zhì)的表征結(jié)果可作為評估大氣老化過程中黑碳的形貌、組成及光學(xué)性質(zhì)的變化程度的初始依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)丁香酸在與O3非均相化學(xué)反應(yīng)中被氧化為醌類有機物，導(dǎo)致丁香酸的質(zhì)量吸收效率增加。證實了O3光化學(xué)老化過程能夠消耗腐殖酸的羥基、羰基等含氧官能團(tuán)，以致腐殖酸的質(zhì)量吸收效率減小。研究結(jié)果發(fā)表在Environmental Science & Technology、Environmental Pollution等期刊上。

據(jù)悉，韓沖教授課題組研究領(lǐng)域為大氣環(huán)境化學(xué)與污染防治，重點致力于研究氣溶膠化學(xué)及環(huán)境和健康效應(yīng)、空氣催化凈化、二氧化碳捕集與利用，在相關(guān)領(lǐng)域取得了創(chuàng)新性研究成果，助力闡明大氣污染形成的科學(xué)問題，為有效防控大氣污染、實現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)提供理論和技術(shù)支撐。研究工作獲得了國家海外高層次人才計劃青年項目、國家自然科學(xué)基金面上項目、遼寧省“興遼英才計劃”青年拔尖人才、中央高�；�本科研業(yè)務(wù)專項資金（交叉融合類以及人才培育類）、日本金澤大學(xué)國際合作計劃、加拿大環(huán)境部項目等支持。

東北大學(xué)冶金學(xué)院

在《Energy Storage Materials》

發(fā)表綜述論文

近日，我校能量轉(zhuǎn)換材料與技術(shù)研究團(tuán)隊在能源材料類國際高水平期刊發(fā)表綜述論文。該論文系統(tǒng)地總結(jié)了過渡金屬氧化物（TMOs）在鋰離子電池、電催化制氫、超級電容器等前沿能量轉(zhuǎn)換和存儲器件中的研究現(xiàn)狀、存在的科學(xué)問題及解決方案。從改性策略的角度，圍繞TMOs在能量轉(zhuǎn)換與儲存領(lǐng)域的應(yīng)用，總結(jié)了材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、缺陷工程、材料復(fù)合以及電極一體化等改性方法，為開發(fā)高效的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換材料與器件的研究提供了參考。相關(guān)內(nèi)容以“Recent progress on transition metal oxides as advanced materials for energy conversion and storage”為題發(fā)表在《Energy Storage Materials》期刊上�！禘nergy Storage Materials》創(chuàng)刊于2015年，由中國科學(xué)院成會明院士任期刊總編輯，是新能源與材料科學(xué)領(lǐng)域最負(fù)盛名的期刊之一，該期刊主要報道儲能材料和技術(shù)有關(guān)的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)及可持續(xù)能源和發(fā)展的策略和政策。

該論文第一作者為東北大學(xué)冶金學(xué)院袁雙副教授，博士研究生段曉、劉家歧，碩士研究生葉蕓、本博生呂福森等參與了本論文文獻(xiàn)的收集與整理工作，我校王強教授與中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所張新波研究員為共同通訊作者。

近年來，我校能量轉(zhuǎn)換材料與技術(shù)研究團(tuán)隊在王強教授的帶領(lǐng)下，根據(jù)國家能源領(lǐng)域戰(zhàn)略需求，依托材料電磁過程研究教育部重點實驗室（EPM）及冶金學(xué)院等單位的磁場及多種材料制備裝置，開展了多種金屬及金屬氧化物材料的形貌、尺寸及微結(jié)構(gòu)的調(diào)控研究。系統(tǒng)研究了液、氣相環(huán)境下不同種類TMOs的生長機理，并將TMOs材料應(yīng)用于電催化水分解制氫、二次離子電池、熱電能量轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域，闡明了多種TMOs材料的物理、化學(xué)特性，取得了多個創(chuàng)新性研究成果，在Small、ACS Applied Materials & Interfaces、Electrochimica Acta等國際期刊發(fā)表了一系列研究論文。

過渡金屬氧化物在能量轉(zhuǎn)換與存儲中的應(yīng)用及改性方法總結(jié)示意圖

據(jù)悉，在“雙碳”目標(biāo)大背景下，清潔能源的高效轉(zhuǎn)換與儲存技術(shù)已成為實現(xiàn)低碳化的關(guān)鍵，相關(guān)研究也得到了國內(nèi)外眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注。電化學(xué)法水分解制氫、先進(jìn)二次電池、超級電容器等能量轉(zhuǎn)換與存儲技術(shù)的發(fā)展為能源的清潔高效利用提供了更多的可能。TMOs已被證明是水分解制氫、二次離子電池、超級電容器等技術(shù)中較為理想的電催化劑和電極材料。然而，TMOs材料的活性、電導(dǎo)率、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等因素制約著上述技術(shù)的發(fā)展。本項工作對TMOs材料在能量轉(zhuǎn)換與存儲技術(shù)中的研究做了細(xì)致、全面的總結(jié)，并對TMOs材料的改性和開發(fā)提出了指導(dǎo)性建議，對未來TMOs材料的設(shè)計和開發(fā)具有重要意義。相關(guān)工作獲得國家自然科學(xué)基金、中央高�；�本科研業(yè)務(wù)費、中國科協(xié)青年人才托舉工程項目、遼寧省興遼英才計劃創(chuàng)新團(tuán)隊及青年拔尖人才項目的支持。

東北大學(xué)材料學(xué)院

在Nature Review Microbiology

發(fā)表文章

近日，我校材料學(xué)院電活性生物材料研究所戴瑞克·拉夫萊教授在國際頂級刊物Nature Review Microbiology發(fā)表題為《Electromicrobiology: the ecophysiology ofphylogenetically diverse electroactive microorganisms》的綜述性文章。該論文重點闡明電活性微生物的生理學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育學(xué)多樣性、電活性微生物群落的細(xì)胞外電子傳遞機制、以及電活性微生物研究在新材料等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。如圖1所示，電活性微生物可應(yīng)用于環(huán)境修復(fù)（圖1a）和生物能源領(lǐng)域（圖1b）。相關(guān)研究還為金屬材料的腐蝕與防護(hù)提供了新的思路（圖1c）。拉夫萊教授團(tuán)隊最近發(fā)現(xiàn)微生物具有宏量生產(chǎn)導(dǎo)電蛋白納米線的特性，充分挖掘了其蘊藏在生物器件領(lǐng)域可待開發(fā)的巨大潛力（圖1d）。導(dǎo)電納米線這種電活性生物材料具備獨特的功能，可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、能源再生、生物兼容性電子器件等領(lǐng)域。

戴瑞克·拉夫萊教授系東北大學(xué)柔性引進(jìn)教授，依托材料學(xué)院腐蝕與防護(hù)研究中心成立了東北大學(xué)電活性生物材料研究所。目前該研究所的主要研究方向為金屬材料的微生物腐蝕和導(dǎo)電蛋白納米線材料。戴瑞克·拉夫萊教授致力于微生物基礎(chǔ)研究，是美國微生物學(xué)科學(xué)院院士、美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會會士、中國科學(xué)院愛因斯坦講席教授，在Nature和Science正刊已發(fā)表25篇文章，連續(xù)15年ESI高被引科學(xué)家，世界微生物領(lǐng)域引用排名第一。

圖1 電活性微生物研究的應(yīng)用前景。

（a）促進(jìn)形成U(IV)礦物質(zhì)沉淀

（b）有機廢棄物的厭氧轉(zhuǎn)化

（c）金屬材料的腐蝕防護(hù)

（d）自充電生物醫(yī)療監(jiān)測器。

電活性生物材料研究所成立一年來，創(chuàng)新性成果不斷涌現(xiàn)。該研究所徐大可教授（王福會教授團(tuán)隊）近期首次揭示了不銹鋼微生物腐蝕的直接電子傳遞機制，相關(guān)工作以題為“Stainless steel corrosion via direct iron-to-microbe electron transfer by Geobacterspecies”發(fā)表在微生物生態(tài)學(xué)領(lǐng)域Nature子刊ISME Journal上。金屬材料的微生物腐蝕一直是全球未解難題，每年的微生物腐蝕損失高達(dá)5000億美元。雖然微生物腐蝕的研究已有百年歷史，但其機理尚不明確。該工作首次證實了微生物可以通過外表面多血紅素c型細(xì)胞色素OmcS從金屬直接獲得電子從而導(dǎo)致金屬腐蝕的新機制，為微生物腐蝕的監(jiān)檢測和靶向防治提供了重要靶點。徐大可教授課題組2021年以來，圍繞金屬材料的微生物腐蝕與防護(hù)這一研究方向已發(fā)表中科院1區(qū)論文10篇，以上工作獲得中組部萬人計劃青年拔尖人才項目、國家自然科學(xué)基金重點項目等項目的支持。

東北大學(xué)材料學(xué)院

在全電讀寫電子器件研究方面取得重要進(jìn)展

在磁記錄中，磁化方向被用來記錄比特0和1，實現(xiàn)信息的讀和寫需要探測和操控磁化方向。隧穿磁電阻效應(yīng)可以用來讀取磁化方向，而磁化狀態(tài)的寫入通常需要施加外磁場、自旋極化的電流或自旋流。然而，這些操作不可避免地產(chǎn)生大量的焦耳熱。

為了實現(xiàn)超低能耗的電子器件，通過電場來翻轉(zhuǎn)磁化方向是一種有效手段，特別是利用電場實現(xiàn)磁矩的180°非易失翻轉(zhuǎn)對未來智能化的信息技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。但是，在物理機制上，由于電場無法打破時間反演對稱性，所以利用電場實現(xiàn)180°的磁化翻轉(zhuǎn)一直是國際上的挑戰(zhàn)性研究課題。

近日，東北大學(xué)張憲民教授研究組等采用第一性原理計算方法，從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度出發(fā)，提出利用對稱的器件結(jié)構(gòu)和反平行的磁矩構(gòu)型，實現(xiàn)了磁化狀態(tài)的全電讀取和寫入，獲得了電場條件下磁矩的180°非易失翻轉(zhuǎn)和高的隧穿磁電阻率。相關(guān)成果以“Full-Electrical Writing and Reading of Magnetization States in a Magnetic Junction with Symmetrical Structure and Antiparallel Magnetic Configuration”為題發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會期刊ACS Nano上。

利用二維材料CrBr3、h-BN和1T-MnSe2構(gòu)建了CrBr3/h-BN/1T-MnSe2/h-BN/CrBr3電子器件，其中兩個CrBr3層的磁矩固定為反平行狀態(tài)。如圖1所示，改變外加電場的方向和大小，1T-MnSe2的磁矩可以翻轉(zhuǎn)180°。由于器件結(jié)構(gòu)的對稱和1T-MnSe2材料的磁晶各向異性產(chǎn)生的能量勢壘保證了器件中磁矩翻轉(zhuǎn)的非易失性。同時，該器件的隧穿磁電阻率可以達(dá)到421%（見圖2），顯示了在全電自旋電子器件中潛在的應(yīng)用價值。

圖1.

（a）電子器件CrBr3/h-BN/1T-MnSe2/h-BN/CrBr3的結(jié)構(gòu)圖。

（b）器件自旋和原子分辨的態(tài)密度。

（c）不同電場下DOWN和UP態(tài)的能量差。

圖2.

（a）器件Gr/CrBr3/h-BN/1T-MnSe2/h-BN/CrBr3/Gr的結(jié)構(gòu)。

（b）自旋分辨的透射譜

（c）-（f）k||分辨的透射

（c）和（d）分別對應(yīng)于UP態(tài)自旋向上和自旋向下的通道

（e）和（f）分別對應(yīng)于DOWN態(tài)自旋向上和自旋向下的通道

（g）k||分辨的Gr的態(tài)密度

（h）-（k）不同通道的勢壘

（h）和（i）分別對應(yīng)于UP態(tài)自旋向上和自旋向下的通道（j）和（k）分別對應(yīng)于DOWN態(tài)自旋向上和自旋向下的通道

實現(xiàn)磁化狀態(tài)的全電讀取和寫入，不但可以大幅度地降低相關(guān)電子器件的功耗，而且對于開發(fā)未來的智能化電子器件具有十分重要的推動作用。該工作的第一作者為材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生仝軍偉，通信作者為東北大學(xué)張憲民教授。中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院張瑞研究員、中國科學(xué)院蘇州醫(yī)工所周連群研究員、吉林大學(xué)田夫波教授和東北大學(xué)秦高梧教授等共同分析了研究結(jié)果。該工作得到了國家自然科學(xué)基金（51971057），遼寧省興遼英才計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才項目（XLYC2002075）和中央高�；�本科研業(yè)務(wù)費（N2002023和N2102012）的資助。

東北大學(xué)材料學(xué)院在高熵合金納米顆粒研究上

取得重要進(jìn)展

近日，東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院青年教師李逸興博士在高熵合金納米顆粒的制備與其應(yīng)用上取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“High-Entropy-Alloy Nanoparticles with EnhancedInterband Transitions for EfficientPhotothermal Conversion”為題發(fā)表在化學(xué)類頂級期刊Angewandte Chemie International Edition（Angew. Chem. Int. Ed.2021, 10.1002/anie.202112520）上。該研究利用直流電弧等離子體放電方法制備一系列過渡族金屬元素高度混溶的合金納米顆粒，通過水蒸發(fā)速率測定結(jié)合密度泛函理論計算驗證，證實上述納米顆粒具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換效率和應(yīng)用前景。

該工作的第一作者為東北大學(xué)材料學(xué)院青年教師李逸興博士與博士研究生廖怡君，李逸興于2020年7月于加入東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，目前已在Sci.Bull.,Carbon,Nanoscale,J. Appl. Phys.等期刊發(fā)表論文20余篇。該工作的共同通訊作者為東北大學(xué)/杭州電子科技大學(xué)張雪峰教授和中國藥科大學(xué)徐波副教授。該工作得到了國家自然科學(xué)基金（U1908220），浙江省自然科學(xué)基金（LR18E010001, 2019C01121）和國家重點研發(fā)計劃（2019YFE0121700）的支持。

實現(xiàn)磁化狀態(tài)的全電讀取和寫入，不但可以大幅度地降低相關(guān)電子器件的功耗，而且對于開發(fā)未來的智能化電子器件具有十分重要的推動作用。該工作的第一作者為材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生仝軍偉，通信作者為東北大學(xué)張憲民教授。中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院張瑞研究員、中國科學(xué)院蘇州醫(yī)工所周連群研究員、吉林大學(xué)田夫波教授和東北大學(xué)秦高梧教授等共同分析了研究結(jié)果。該工作得到了國家自然科學(xué)基金（51971057），遼寧省興遼英才計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才項目（XLYC2002075）和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費（N2002023和N2102012）的資助。

據(jù)悉，光熱轉(zhuǎn)換材料因其優(yōu)異太陽能轉(zhuǎn)換應(yīng)用效率，成為了應(yīng)對水污染問題及實現(xiàn)海水淡化的重要材料。傳統(tǒng)光熱轉(zhuǎn)換材料基于局域等離子激元特性進(jìn)行設(shè)計，實現(xiàn)了較為高效的光熱轉(zhuǎn)換，但是由于等離子激元振動頻率有限，難以賦予材料寬波段吸收性能，影響吸收效率。因此，寬頻、高效的光熱轉(zhuǎn)換材料亟待開發(fā)。

太陽能作為電磁波的一種，由于其波長較短，易與過渡族金屬d帶的帶間吸收產(chǎn)生相互作用。但是不同d帶元素具有的能帶結(jié)構(gòu)存在差異，僅憑單一元素的帶間吸收難以實現(xiàn)有效的光熱轉(zhuǎn)換性能。因此，為了獲得寬頻吸收的新型光熱轉(zhuǎn)換材料，需要對費米能級周圍4 eV的能帶進(jìn)行填充，實現(xiàn)全太陽光波段的寬頻吸收特性。

高熵合金因其所具有的多元素均一混溶的特點成為匹配上述需求的完美材料。其中，塊體與微米尺度的高熵合金材料的制備已經(jīng)得到了廣泛深入的研究。但在納米尺度上，尤其在多于五種組元的高熵合金中，由于擴散長度變短，材料內(nèi)部的相分離趨勢加劇，阻礙了材料的成功合成。

圖1高熵合金納米顆粒TEM-EDS mapping圖像

(a)制備方法示意圖

(b)-(f)高熵合金納米顆粒TEM-EDS mapping圖像

借助球磨輔助制備的微米級高熵合金作為前驅(qū)體，本工作使用直流電弧等離子體放電方法成功獲得了具有FCC單相結(jié)構(gòu)的高熵合金納米顆粒，其元素最大混合數(shù)量達(dá)到了7種且元素分布均勻。對于上述材料進(jìn)行的光熱轉(zhuǎn)換性能的測試表明，材料在250至2500 nm的光譜上表現(xiàn)出了96%的吸收特性，同時在1個模擬太陽光能量下，材料的水蒸發(fā)性能隨元素的增加同步增強，在7元納米顆粒中，材料的蒸發(fā)速率為2.26 kg m-2h-1，轉(zhuǎn)化效率為98.4%，展現(xiàn)出了優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換特性。

東北大學(xué)計算機學(xué)院

最新研究成果被軟件工程領(lǐng)域頂級期刊

IEEE TSE錄用

近日，東北大學(xué)計算機學(xué)院楊曉春教授團(tuán)隊在基于軟件智能協(xié)作領(lǐng)域取得最新研究進(jìn)展，論文《DevRec:Multi-Relationship EmbeddedSoftware Developer Recommendation》被軟件工程領(lǐng)域國際頂級期刊IEEE Transactions on Software Engineering（TSE）錄用（CCF A類期刊，中科院SCI一區(qū)）。該研究成果由楊曉春教授（文章通訊和第二作者）、謝新強博士生（第一作者）等人合作完成。

該成果主要面向互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)模式下軟件群體化開發(fā)以及軟件超量開發(fā)面臨的智能協(xié)作問題，提出了基于GNN圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多元關(guān)系嵌入學(xué)習(xí)和基于Attention機制的高階關(guān)系聚合推薦算法及模型、在GitHub和GitLab真實數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了實驗驗證、并圍繞企業(yè)真實環(huán)境進(jìn)行了大量案例分析。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該成果目前在準(zhǔn)確性、算法效率方面處于領(lǐng)先水平，能夠有效解決智能協(xié)作推薦方法存在的精度低以及數(shù)據(jù)稀疏和冷啟動問題。該成果具有重要的研究價值和應(yīng)用前景，很大程度上推進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)模式下的軟件開發(fā)者群體化和智能化協(xié)作開發(fā)領(lǐng)域方向的發(fā)展。

據(jù)悉，TSE是全球公認(rèn)的軟件工程領(lǐng)域最權(quán)威的頂級學(xué)術(shù)期刊，代表了當(dāng)前軟件工程領(lǐng)域國際最高研究水平。TSE對論文質(zhì)量有較高要求、研究范圍覆蓋整個軟件工程研究領(lǐng)域，每期僅錄用8—10篇論文、年平均錄用文章數(shù)57篇。此次研究成果的錄用，標(biāo)志著我校學(xué)者在軟件工程領(lǐng)域基礎(chǔ)技術(shù)研究方面取得了較大進(jìn)展，其研究能力和研究成果獲得了國內(nèi)外同行的廣泛認(rèn)可，有效提升了學(xué)校在軟件工程領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力和貢獻(xiàn)度，為今后我校學(xué)者與國際該領(lǐng)域頂尖學(xué)者的交流互動奠定了良好基礎(chǔ)。

東北大學(xué)理學(xué)院

在循環(huán)腫瘤細(xì)胞分離與檢測

研究中取得新進(jìn)展

近日，我校理學(xué)院化學(xué)系在循環(huán)腫瘤細(xì)胞分離和檢測方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究使用雙重適配體標(biāo)記的Seaurchin-DMA-AuNP探針，識別捕獲血液中稀有循環(huán)腫瘤細(xì)胞；利用集成細(xì)胞分離通道和樣品純化通道的微流控芯片，對人體血液中目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行分離純化，借助電感耦合等離子體質(zhì)譜對Au-197同位素的超靈敏識別，構(gòu)建了一種高效仿生CTC識別策略，可用于血液樣中單個CTC細(xì)胞的篩查與分析。

循環(huán)腫瘤細(xì)胞（Circulating Tumor Cell，CTC）是從實體腫瘤病灶分化脫落進(jìn)入外周血的各類細(xì)胞的統(tǒng)稱，部分循環(huán)腫瘤細(xì)胞甚至可以發(fā)展成為新的轉(zhuǎn)移灶。研究表明，超過百分之九十的腫瘤疾病相關(guān)死亡與CTC轉(zhuǎn)移有關(guān)。因此，對CTC的快速準(zhǔn)確分析在癌癥早期診斷、腫瘤轉(zhuǎn)移檢查、預(yù)后判斷、療效評價等方面都具有重要意義。

相對于單適配體探針或微固體界面結(jié)合適配體的方式，Sea urchin-DMA-AuNP探針中的Sgc8和SYL3C適配體分別對腫瘤細(xì)胞標(biāo)志物PTK7和EpCAM具有更高的結(jié)合效率和特異性。該研究利用增強型螺旋分離單元和水動力過濾純化單元的集成化微流控芯片，可以在溫和的流體條件下，去除樣品基質(zhì)中的囊泡等潛在假陽性微納米級污染物，有效地從血液中分離出具有高生物活性的CTC，其對循環(huán)腫瘤細(xì)胞的檢測速度和分辨率均優(yōu)于目前主流商品化儀器，可快速識別血液中EpCAM和/或PTK7陽性的CTC，并在單細(xì)胞分辨率下完成無背景干擾的CTC分析，為基于適配體的臨床體液快速診斷提供有益信息。基于該項研究申請的專利已進(jìn)入實質(zhì)審查階段，相關(guān)研究發(fā)表在美國化學(xué)會ACSApplied Materials & Interfaces期刊上，我�；瘜W(xué)系博士生張璇為論文第一作者。

據(jù)悉，該研究工作是王建華教授主持的國家重大科研儀器研制項目（適于生命體系中金屬/類金屬形態(tài)分析的光譜系統(tǒng)研制項目）的重要組成部分，該儀器研制項目在單細(xì)胞樣品預(yù)處理及單細(xì)胞元素分析等方面獲得許多重要成果，包括設(shè)計構(gòu)建了一系列基于介觀流控模塊單細(xì)胞分離獲取裝置，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜的高靈敏度，揭示了單細(xì)胞中多種元素不同形態(tài)的分布規(guī)律及金屬藥物的轉(zhuǎn)化情況；設(shè)計搭建了一系列基于微流控芯片以及商業(yè)微組裝模塊的單細(xì)胞捕獲進(jìn)樣裝置，與電感耦合等離子體質(zhì)譜、激光誘導(dǎo)熒光、激光剝蝕系統(tǒng)等檢測技術(shù)聯(lián)用，實現(xiàn)了在單細(xì)胞分辨率下的高檢測效率、高通量、多維度參數(shù)采集、成像分布及信息統(tǒng)計，為細(xì)胞間的金屬藥物轉(zhuǎn)運、納米粒子亞細(xì)胞定位、元素拮抗互作的研究、單細(xì)胞分析儀器的設(shè)計與構(gòu)建提供重要理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。基于相關(guān)研究，團(tuán)隊在ACS Nano，SmallMethods，Analytical Chemistry，ACSApplied Materials & Interfaces等國際高水平期刊發(fā)表一系列論文，申請國家發(fā)明專利7項，其中獲批3項，4項進(jìn)入實質(zhì)審查階段。

我校分析測試中心對適配體探針的表征等提供了技術(shù)支持。

東北大學(xué)理學(xué)院

在Nature Communications

發(fā)表單原子催化的新進(jìn)展

近日，東北大學(xué)理學(xué)院副教授孫宏濱，中科院金屬研究所研究員劉洪陽，北京大學(xué)教授馬丁的研究成果“Tuning the selectivity ofcatalytic nitriles hydrogenation by structure regulation in atomicallydispersed Pd catalysts”在線發(fā)表于Nature Communications上。這是繼2018年孫宏濱副教授團(tuán)隊在Cell子刊上發(fā)表論文，報道了第一個多相催化劑控制的腈類化合物氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)的選擇性之后，再一次在該領(lǐng)域作出重要成果。我校2020屆碩士劉治博是文章的第一作者，東北大學(xué)為第一完成單位。

由腈制備胺類化合物具有極高的原子經(jīng)濟性，然而腈的加氫有多種產(chǎn)物，選擇性的控制十分重要。在此工作中，研究團(tuán)隊利用富缺陷的石墨烯包覆的納米金剛石作為載體，構(gòu)建了單原子鈀和全暴露的鈀團(tuán)簇催化劑，兩種催化劑都具有極高的活性，卻具有截然相反的反應(yīng)選擇性，單原子鈀催化劑生成仲胺化合物，而團(tuán)簇催化劑則對伯胺有很高的選擇性。

與之前的工作通過調(diào)節(jié)催化劑電子結(jié)構(gòu)實現(xiàn)選擇性不同，本論文在催化劑活性組分的原子層面上進(jìn)行了深入的探索，通過球差矯正高角度環(huán)形暗場電鏡、X射線精細(xì)結(jié)構(gòu)衍射普等詳細(xì)的表征結(jié)合密度泛函理論（DFT）計算，對腈的活化反應(yīng)過程進(jìn)行系統(tǒng)的描述，進(jìn)一步揭示了催化反應(yīng)過程的細(xì)節(jié)。

來源 | 東北大學(xué)新聞網(wǎng)

編輯 | 趙佳 呂佳悅 王亦寧

責(zé)編 | 楊明 遲美琪

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