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手機靠太陽光“喂飽”?柔性電子竟能抗菌……這個實驗室的“年終總結會”引來了17位院士

手機靠太陽光“喂飽”?柔性電子竟能抗菌……這個實驗室的“年終總結會”引來了17位院士

【摘要】:

巍巍秦嶺山下,粼粼啟翔湖畔。在西北工業大學長安校區,有一所神秘的實驗室。

2018年8月,這所實驗室正式成立。

一年多時間里,實驗室承擔科研項目 70 余項,總立項經費逾 1.2 億元,其中千萬級以上項目 3 項。

在《自然》(Nature)、《科學》(Science),及《自然》子刊等國際頂級期刊發表學術論文 150 篇。

目前,實驗室人員中包括中國科學院院士 1 人,美國/俄羅斯/德國/新加坡等外籍院士 5 人,教育部“長江學者”4 人,國家杰出青年基金獲得者 5 人,國家優秀青年科學基金獲得者 3 人,核心成員均具有多年海外學習和工作經歷。

2020年1月5日,17位院士蒞臨西北工業大學,共同回顧實驗室一年多來的成績,展望實驗室2020年的發展。

巍巍秦嶺山下,粼粼啟翔湖畔。在西北工業大學長安校區,有一所神秘的實驗室。

2018年8月,這所實驗室正式成立。

一年多時間里,實驗室承擔科研項目 70 余項,總立項經費逾 1.2 億元,其中千萬級以上項目 3 項。

在《自然》(Nature)、《科學》(Science),及《自然》子刊等國際頂級期刊發表學術論文 150 篇。

目前,實驗室人員中包括中國科學院院士 1 人,美國/俄羅斯/德國/新加坡等外籍院士 5 人,教育部“長江學者”4 人,國家杰出青年基金獲得者 5 人,國家優秀青年科學基金獲得者 3 人,核心成員均具有多年海外學習和工作經歷。

2020年1月5日,17位院士蒞臨西北工業大學,共同回顧實驗室一年多來的成績,展望實驗室2020年的發展。

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先給大家展示一下“超豪華”的專家陣容:

中國科學院院士、華南理工大學校長高松

中國工程院院士、四川大學校長李言榮

中國科學院院士、西北工業大學常務副校長黃維

中國科學院院士、北京大學常務副校長龔旗煌

中國科學院院士郝躍

中國科學院院士劉明

中國科學院院士宣益民

中國工程院外籍院士顧敏

中國科學院院士郭萬林

中國科學院院士彭孝軍

中國工程院院士王琪

中國工程院院士王沙飛

中國科學院院士楊德仁

中國工程院院士周濟

中國科學院院士崔鐵軍

中國科學院院士樊春海

中國科學院院士、南昌大學副校長江風益

除了以上兩院院士外,出席會議的還有:

廈門大學校長張榮,天津大學副校長鞏金龍,南京大學副校長陸延青等60余位專家學者

這個創造了發展“神話”的實驗室,就是——西北工業大學柔性電子材料與器件工業和信息化部重點實驗室。

柔性半透明太陽能電池、能檢測“帕金森”的柔性電子探針、新型軸手性發光材料、有效對抗耐藥性的光動力抗菌材料……這所神秘的實驗室里進行的各種前沿科技探索,關乎著我們未來的生活。

現在,讓我們進入這所神秘的實驗室去看看!

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新型柔性太陽能電池在這里誕生

在西北工業大學啟翔樓一樓,一排明亮的“窗戶”在走廊里一字排開,透過密封的玻璃望進去,充滿科技感的各種儀器設備讓人眼前一亮。這里是柔性電子材料與器件工業和信息化部重點實驗室中的鈣鈦礦電池研究實驗室。

穿鞋套、換防塵實驗服,通過一個風力強勁的除塵倉,經過層層“關卡”,終于進入實驗室?!案呔芷骷苽鋵Νh境要求較高,不僅實驗室是無塵的,許多操作還要在無氧環境下完成?!辈┦亢蠛撜浣榻B。

那么,這個看起來如此高大上的實驗室,究竟是做什么的呢?

你有沒有想過,未來,你的手機上將會附著上一層薄薄的太陽能電池,身上穿著可穿戴電池,你的辦公室窗戶也可能附著上半透明的太陽能電池薄膜……這些想象在鈣鈦礦電池研究實驗室里,都將逐漸付諸現實。

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目前,制備鈣鈦礦太陽能電池的薄膜用到的溶劑,具有環境毒性,操作性低,嚴重制約了其商業化生產。而陳永華教授團隊研發的離子液體鈣鈦礦光伏具有效率高、穩定性好、易放大、環境友好、一步成膜……用這種溶劑生產出的小型鈣鈦礦電池,在實驗室模擬太陽光照射條件下即可生電,目前已取得23%以上的光電轉換效率。

這有望用于大面積鈣鈦礦光伏器件,對于鈣鈦礦光伏器件在空氣中大批量生產具有里程碑意義。未來如果將這類電池應用在手機上,我們將告別插座充電,太陽光就能“喂飽”手機,設備也將更加輕薄。這一研究還具有柔性和半透明等新應用方式,可用于制作超薄、超輕、柔性的可穿戴太陽能電池,以及用于制作建筑用節能窗、汽車節能風擋等。

神奇柔性電子探針將助力對抗“帕金森”

在另一間實驗室內正在進行的試驗,則更加的“微觀”。這是李林教授團隊正在進行的小分子熒光探針分析線粒體相關生物標志物的研究。

我們所熟知的許多疾病,如腫瘤、帕金森病、老年癡呆癥、糖尿病等,都與線粒體代謝相關。課題組通過小分子熒光探針,在活體層面上對線粒體疾病相關的蛋白質活性標志物進行顯影識別,并在基因水平上闡述了該類合成小分子生物功能調節劑在疾病診斷、信號轉導和藥物開發等生物醫學領域巨大的應用前景。

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如果這類小分子熒光探針能夠在未來應用于臨床,帕金森病人就可以通過監控檢測,提早測出自己的病情變化趨勢;而且,基于中樞神經線粒體標志物功能調節的神經纏繞柔性電子器件研究,未來可以在亞器官水平通過光調控病灶區線粒體功能,以緩解疾病癥狀。

手性發光材料將在3D顯示領域大顯身手

你知道嗎,同一種材料的分子結構有時也與人的左右手一樣,有不同的方向。在立體化學中,不能與鏡像重疊的分子叫手性分子。

手性是生命過程的基本特征,構成生命體的有機分子絕大多數都是手性分子。作為生命的基本結構單元,氨基酸也有手性之分。人們使用的藥物絕大多數具有手性,被稱為手性藥物。手性藥物與它的對映體之間,往往存在不同甚至相反的作用。

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在柔性電子研究領域,魯神賜教授也引入了材料的手性研究,通過對不同分子的兩種手性分子的獲得,從而得到發光性能特別優異的材料。手性發光材料能夠發射出圓偏振光(CPL),在3D顯示領域有極大的應用前景。

柔性電子能抗菌?還沒有耐藥性!

近年來,隨著細菌的耐藥性越來越強,人類進入了“后抗生素時代”,“在此趨勢下,預計2050年,細菌耐藥性將導致全球每年約1000萬人死亡”,在1月5日的報告中,李鵬教授指出。

李鵬教授帶領團隊在柔性電子領域開拓出殺滅細菌的另一條道路。團隊研究發現,光敏劑在光的作用下可產生活性氧化物,這種氧化物可以對周圍的分子、組織、細胞等產生氧化損傷,運用這一現象,就可以挑選無毒、無害的光敏劑,從而對細菌進行殺滅。不僅如此,因為光敏劑產生的活性氧化物沒有特異性的靶標物,因此細菌對其不會產生耐藥性。

近期,李鵬教授團隊在光動力抗菌材料的設計、耐藥菌感染治療方面均取得了不錯的進展。團隊研發了一款可穿戴的便攜式抗菌水凝膠敷料,將有望成為柔性電子醫療器械。

研究顯示,在給凝膠通電后,傷口表面的細菌感染大大降低。

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看完這些,是不是感覺高大上的柔性電子,其實離我們的生活非常近呢!也許,改變我們生活的創新技術,正在這所重點實驗室中開展。

該實驗室面向柔性電子領域科技前沿和國家重大需求,致力于解決具有共性的重大科學問題和關鍵技術。

未來,柔性電子材料與器件工業和信息化部重點實驗室,將致力于促進我國柔性電子在應用領域的跨越式發展,為提升柔性電子相關領域研發和技術創新水平提供重要支撐。

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先給大家展示一下“超豪華”的專家陣容:

中國科學院院士、華南理工大學校長高松

中國工程院院士、四川大學校長李言榮

中國科學院院士、西北工業大學常務副校長黃維

中國科學院院士、北京大學常務副校長龔旗煌

中國科學院院士郝躍

中國科學院院士劉明

中國科學院院士宣益民

中國工程院外籍院士顧敏

中國科學院院士郭萬林

中國科學院院士彭孝軍

中國工程院院士王琪

中國工程院院士王沙飛

中國科學院院士楊德仁

中國工程院院士周濟

中國科學院院士崔鐵軍

中國科學院院士樊春海

中國科學院院士、南昌大學副校長江風益

除了以上兩院院士外,出席會議的還有:

廈門大學校長張榮,天津大學副校長鞏金龍,南京大學副校長陸延青等60余位專家學者

這個創造了發展“神話”的實驗室,就是——西北工業大學柔性電子材料與器件工業和信息化部重點實驗室。

柔性半透明太陽能電池、能檢測“帕金森”的柔性電子探針、新型軸手性發光材料、有效對抗耐藥性的光動力抗菌材料……這所神秘的實驗室里進行的各種前沿科技探索,關乎著我們未來的生活。

現在,讓我們進入這所神秘的實驗室去看看!

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新型柔性太陽能電池在這里誕生

在西北工業大學啟翔樓一樓,一排明亮的“窗戶”在走廊里一字排開,透過密封的玻璃望進去,充滿科技感的各種儀器設備讓人眼前一亮。這里是柔性電子材料與器件工業和信息化部重點實驗室中的鈣鈦礦電池研究實驗室。

穿鞋套、換防塵實驗服,通過一個風力強勁的除塵倉,經過層層“關卡”,終于進入實驗室?!案呔芷骷苽鋵Νh境要求較高,不僅實驗室是無塵的,許多操作還要在無氧環境下完成?!辈┦亢蠛撜浣榻B。

那么,這個看起來如此高大上的實驗室,究竟是做什么的呢?

你有沒有想過,未來,你的手機上將會附著上一層薄薄的太陽能電池,身上穿著可穿戴電池,你的辦公室窗戶也可能附著上半透明的太陽能電池薄膜……這些想象在鈣鈦礦電池研究實驗室里,都將逐漸付諸現實。

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目前,制備鈣鈦礦太陽能電池的薄膜用到的溶劑,具有環境毒性,操作性低,嚴重制約了其商業化生產。而陳永華教授團隊研發的離子液體鈣鈦礦光伏具有效率高、穩定性好、易放大、環境友好、一步成膜……用這種溶劑生產出的小型鈣鈦礦電池,在實驗室模擬太陽光照射條件下即可生電,目前已取得23%以上的光電轉換效率。

這有望用于大面積鈣鈦礦光伏器件,對于鈣鈦礦光伏器件在空氣中大批量生產具有里程碑意義。未來如果將這類電池應用在手機上,我們將告別插座充電,太陽光就能“喂飽”手機,設備也將更加輕薄。這一研究還具有柔性和半透明等新應用方式,可用于制作超薄、超輕、柔性的可穿戴太陽能電池,以及用于制作建筑用節能窗、汽車節能風擋等。

神奇柔性電子探針將助力對抗“帕金森”

在另一間實驗室內正在進行的試驗,則更加的“微觀”。這是李林教授團隊正在進行的小分子熒光探針分析線粒體相關生物標志物的研究。

我們所熟知的許多疾病,如腫瘤、帕金森病、老年癡呆癥、糖尿病等,都與線粒體代謝相關。課題組通過小分子熒光探針,在活體層面上對線粒體疾病相關的蛋白質活性標志物進行顯影識別,并在基因水平上闡述了該類合成小分子生物功能調節劑在疾病診斷、信號轉導和藥物開發等生物醫學領域巨大的應用前景。

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如果這類小分子熒光探針能夠在未來應用于臨床,帕金森病人就可以通過監控檢測,提早測出自己的病情變化趨勢;而且,基于中樞神經線粒體標志物功能調節的神經纏繞柔性電子器件研究,未來可以在亞器官水平通過光調控病灶區線粒體功能,以緩解疾病癥狀。

手性發光材料將在3D顯示領域大顯身手

你知道嗎,同一種材料的分子結構有時也與人的左右手一樣,有不同的方向。在立體化學中,不能與鏡像重疊的分子叫手性分子。

手性是生命過程的基本特征,構成生命體的有機分子絕大多數都是手性分子。作為生命的基本結構單元,氨基酸也有手性之分。人們使用的藥物絕大多數具有手性,被稱為手性藥物。手性藥物與它的對映體之間,往往存在不同甚至相反的作用。

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在柔性電子研究領域,魯神賜教授也引入了材料的手性研究,通過對不同分子的兩種手性分子的獲得,從而得到發光性能特別優異的材料。手性發光材料能夠發射出圓偏振光(CPL),在3D顯示領域有極大的應用前景。

柔性電子能抗菌?還沒有耐藥性!

近年來,隨著細菌的耐藥性越來越強,人類進入了“后抗生素時代”,“在此趨勢下,預計2050年,細菌耐藥性將導致全球每年約1000萬人死亡”,在1月5日的報告中,李鵬教授指出。

李鵬教授帶領團隊在柔性電子領域開拓出殺滅細菌的另一條道路。團隊研究發現,光敏劑在光的作用下可產生活性氧化物,這種氧化物可以對周圍的分子、組織、細胞等產生氧化損傷,運用這一現象,就可以挑選無毒、無害的光敏劑,從而對細菌進行殺滅。不僅如此,因為光敏劑產生的活性氧化物沒有特異性的靶標物,因此細菌對其不會產生耐藥性。

近期,李鵬教授團隊在光動力抗菌材料的設計、耐藥菌感染治療方面均取得了不錯的進展。團隊研發了一款可穿戴的便攜式抗菌水凝膠敷料,將有望成為柔性電子醫療器械。

研究顯示,在給凝膠通電后,傷口表面的細菌感染大大降低。

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看完這些,是不是感覺高大上的柔性電子,其實離我們的生活非常近呢!也許,改變我們生活的創新技術,正在這所重點實驗室中開展。

該實驗室面向柔性電子領域科技前沿和國家重大需求,致力于解決具有共性的重大科學問題和關鍵技術。

未來,柔性電子材料與器件工業和信息化部重點實驗室,將致力于促進我國柔性電子在應用領域的跨越式發展,為提升柔性電子相關領域研發和技術創新水平提供重要支撐。(西北工業大學)

http://www.whb.cn/zhuzhan/kjwz/20200107/312705.html

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