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超導體臨界磁場是指在外加磁場下超導態轉變成正常態所需的磁場強度。它是超導的基本性質之一，也是決定超導體應用的一項重要指標。第一個被發現的超導體——水銀，它的臨界磁場僅有幾十毫特斯拉。近年來人們發現，某些厚度僅有幾個原子層的薄膜可以在幾十特斯拉的磁場下保持超導，這大大超出了人們的預料。為了解釋這個現象，人們提出了伊辛配對機制，認為這是由于這一類特殊材料的晶格不具備中心反演對稱性，參與超導配對的電子具有了鎖定的自旋取向所致。在此框架下，人們通過在非中心對稱的材料中尋找，又發現了多個具有巨大臨界磁場的超導體。然而，也有人認為這完全是材料維度效應所導致的，挑戰了伊辛配對機制。同時，伊辛超導理論的一個重要預言——臨界磁場的低溫發散行為也一直未被實驗驗證。最近，清華大學物理系張定副教授和薛其坤教授領導的中德合作團隊，打破了此前理論的限制，首次在具有高對稱性的材料——錫烯薄膜中觀測到了數倍于理論預期的臨界磁場，并清晰地觀測到了溫度逼近絕對零度時臨界磁場的發散行為，給出了伊辛超導非常強的證據。北京時間3月13日，相關研究成果以《錫烯薄膜中的第二類伊辛配對機制》（“Type-II Ising pairing in few-layer stanene”）為題在線發表于《科學》（Science）上。圖1. 實驗測得的錫烯超導中奇異的上臨界磁場行為。顏色代表樣品的電阻（紫色區間為正常態，深藍色區間為超導）。圓圈標出了不同溫度下的上臨界磁場。實線和虛線代表了不同的理論模型，其中紅色為本工作中提出的第二類伊辛配對機制。左下和右上的示意圖分別畫出了錫烯的原子結構和能帶。薛其坤教授研究團隊長期從事原子級可控的高質量薄膜的制備和物性探索，在二維超導領域發現了單層鉛膜超導、單層鐵硒/鈦酸鍶界面高溫超導和雙原子層鎵膜超導的格里菲斯奇異性等。2018年，團隊核心成員張定副教授等人首次發現灰錫薄膜—錫烯—具有超導電性（ 《自然-物理》Nature Physics, 14，344（2018）），隨后發現其面內上臨界磁場超過了常規超導體的上限—泡利極限。為了進一步深刻理解錫烯的二維超導特性，研究團隊與德國馬普固態研究所的約瑟夫-福森（Joseph Falson)博士和尤根-斯密特（Jurgen Smet）教授合作，利用極低溫強磁場下原位旋轉測量技術，系統測量了不同厚度錫烯樣品在近乎整個超導溫度區間上臨界磁場的變化行為，發現上臨界磁場不僅超出泡利極限，而且在溫度逼近絕對零度時仍無飽和跡象，這是典型的伊辛超導行為。由于錫烯具有中心反演對稱性，這些行為不能用現有的伊辛超導理論解釋。為了理解這一令人困惑的現象，清華大學物理系徐勇副教授和北京師范大學劉海文研究員等開展了深入的理論研究。論文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/early/2020/03/11/science.aax3873

對CF3自由基引發非活性烯烴和遠程的胺β-C-H鍵的官能化的研究進展。該研究在國際上首次實現了有機膦催化的CF3自由基串聯反應：烯烴的官能化和酰胺類衍生物的β-Csp3-H鍵官能化，分別得到雙三氟甲基化的烯酰胺和三取代的5-(三氟甲基)噁唑。該反應具有較高區域選擇性、化學選擇性和立體選擇性；利用該方法可以一鍋法制備三取代的5-(三氟甲基)噁唑，具有方法簡單、步驟少等優點。此法不僅彌補了傳統方法中使用金屬催化劑催化時導向基團必不可少的不足，而且為自由基有機反應提供了一種新的思路。

我們通過對熱固性樹脂材料和其它一些助劑的篩選，配制了一種導電性能和耐水性良好，并可以在較低溫度下固化成膜的石墨導電膠，其性能達進口產品的水平。已通過國防科工委的項目鑒定，達國內領先水平。

酞菁是一種具有優異光電特性的廉價小分子半導體材料，但是其在常規有機溶劑中溶解性較差，且性能不佳，限制了其在有機憶阻器中的進一步應用。許宗祥課題組從分子設計層面出發，開發了在常規有機溶劑中具有高效分散特性的金屬酞菁納米線，通過溶液法制備出具有優良紅外響應特性的薄膜，并以此構建有機憶阻器，該器件是首次報道具有高穩定性和較強紅外響應的有機憶阻器器件。

項目成果/簡介:1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。應用范圍:南開大學在碳納米材料的制備及應用研究方面取得了一批開創性成果，該項目技術的推廣，將促進我國新材料、微電子、儲能、資源保護等領域的技術進步和發展，為我國在這一新型納米材料領域占據有利地位，提高國際競爭力，做出重要貢獻。

1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。

1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯 （graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21 世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現 了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達 到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、 ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為 0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯 （SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過 透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二 維平面結構。

一種利用鐵錳雙相摻雜石墨烯激活單過硫酸鹽去除水中內分泌干擾物的方法，它涉及一種去除水中內分泌干擾物的方法。本發明的目的是要解決現有方法去除水中內分泌干擾物的去除效率低，成本高的問題。方法：一、將單過硫酸鹽與預處理的水混合；二、調節反應pH值；三、制備鐵錳雙相摻雜石墨烯；四、投加鐵錳雙相摻雜石墨烯；五、采用外磁場分離鐵錳雙相摻雜石墨烯，即完成一種利用鐵錳雙相摻雜石墨烯激活單過硫酸鹽去除水中內分泌干擾物的方法。使用本發明的方法去除水中內分泌干擾物的去除率可達85％～96％。本發明可以去除水中殘余內分泌干擾物。

1991年發現的碳納米管（CNT）以及2004年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備SWNTs的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖1），純度達70%以上，并達到了產業化規模（達200公斤/年以上）。 采用機械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS及聚氨酯等為基質材料，電導率達0.2 S/cm、導