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盤點(diǎn)：全球納米材料領(lǐng)域排名前五的科學(xué)家都在做什么

2021-03-11 11:31:30 作者：本網(wǎng)整理來源：材料人分享至：

最近，美國斯坦福大學(xué)的John P. A. Ioannidis教授團(tuán)隊(duì)更新了全球十萬科學(xué)家的排名。這篇文章按照這個(gè)排名找到了全球納米材料研究領(lǐng)域的前五位科學(xué)家。我們一起來看看全球納米研究領(lǐng)域最頂尖的五位科學(xué)家他們是誰，以及他們又在做哪些研究。

全球排名5，納米領(lǐng)域第1——王中林

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王中林是佐治亞理工學(xué)院教授和中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所首席科學(xué)家，也是中國科學(xué)院外籍院士、歐洲科學(xué)院院士、臺(tái)灣中央研究院院士。王中林的研究領(lǐng)域涉及一維氧化物納米結(jié)構(gòu)制備、表征及其在能源技術(shù)、電子技術(shù)、光電子技術(shù)及生物技術(shù)等方面的應(yīng)用。

據(jù)Google Scholar顯示，王中林的被引用次數(shù)超過27萬次，H因子為256.

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ACS Nano：多功能同軸能量纖維用于能量收集、存儲(chǔ)和利用

對(duì)于可穿戴軟電子設(shè)備，人機(jī)界面和物聯(lián)網(wǎng)，迫切需要纖維能量自動(dòng)控制電子設(shè)備。如何有效地將各種功能性能量纖維整合到其中并實(shí)現(xiàn)多功能應(yīng)用是迫切需要解決的問題。在此，已經(jīng)向能量收集，能量存儲(chǔ)和能量利用開發(fā)了多功能同軸能量纖維。能量纖維由同軸形狀的全纖維狀摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENG），超級(jí)電容器（SC）和壓力傳感器組成。內(nèi)芯是通過綠色激活策略進(jìn)行能量存儲(chǔ)的纖維狀SC。外護(hù)套是單能量模式的纖維TENG，用于能量收集，外摩擦層和內(nèi)層構(gòu)成自供電壓力傳感器。文章系統(tǒng)地研究了每個(gè)能量成分的電性能。纖維狀SC的長度比電容密度為13.42 mF/cm，具有良好的充/放電速率能力，并具有出色的循環(huán)穩(wěn)定性。TENG纖維的最大功率為2.5 μW，可為電子表和溫度傳感器供電。壓力傳感器具有1.003 V·k/Pa的足夠好的靈敏度，可以輕松監(jiān)控實(shí)時(shí)手指運(yùn)動(dòng)并用作觸覺界面。所證明的能量纖維在機(jī)械變形下表現(xiàn)出穩(wěn)定的電化學(xué)和機(jī)械性能，這使其對(duì)可穿戴電子設(shè)備具有吸引力。所展示的柔軟多功能的同軸能量纖維在可持續(xù)的人機(jī)交互系統(tǒng)，智能機(jī)器人皮膚，安全觸覺開關(guān)等方面也具有重要意義。

文獻(xiàn)鏈接：

Multifunctional Coaxial Energy Fiber toward Energy Harvesting, Storage, and Utilization.

（ACS Nano, 2021, DOI:10.1021/acsnano.0c09146）

全球排名6，納米領(lǐng)域第2——George M. Whitesides

George M. Whitesides是美國哈佛大學(xué)的教授。他主要的研究領(lǐng)域包括物理與有機(jī)化學(xué)、材料科學(xué)、生物物理學(xué)、復(fù)雜性理論、表面科學(xué)、微流體、自組裝、微納米技術(shù)、發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體科學(xué)、生命起源以及細(xì)胞表面生物化學(xué)。他在化學(xué)領(lǐng)域的研究是金表面/納米粒子巰基分子的組裝方法，以開發(fā)自組裝單分子膜、以及制作極微小單元的單分子膜模式、并以此為基板轉(zhuǎn)寫的微印刷而有名。

J. Am. Chem. Soc.：SAM中分子的構(gòu)象和電荷隧穿

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本文證明了構(gòu)成自組裝單分子層（SAMs）的分子的分子構(gòu)象會(huì)以AuTS/S（CH2）2CONR1R2// Ga2O3/EGaIn形式的分子結(jié)影響通過它們的電荷隧穿（CT）速率，其中R1和R2是不同長度的烷基鏈。選擇鏈R1和R2的長度以影響單層中分子的構(gòu)象和構(gòu)象均一性。分子的構(gòu)象影響單層的厚度（即隧道勢(shì)壘寬度）及其在±1.0 V時(shí)的整流比。當(dāng)R1=H時(shí)，分子排列良好，并且主要以反式構(gòu)象存在。然而，當(dāng)R1是烷基（例如，R1≠H）時(shí)，它們的構(gòu)象不能再被全反式延伸，并且分子采用更多的gauche二面角。構(gòu)象類型的這種變化降低了構(gòu)象順序并影響了隧穿速率。當(dāng)R1=R2時(shí)，相對(duì)于通過具有相同總鏈長或厚度的SAM觀察到的CT速率，當(dāng)R1=H時(shí)，CT速率降低（最高6.3倍）。當(dāng)R1≠H≠R2時(shí)，存在一個(gè)電流密度與鏈長或單層厚度之間的相關(guān)性較弱，并且在某些情況下，即使具有SAM（由XPS確定）相同。這些結(jié)果表明，由絕緣的含酰胺鏈烷硫醇組成的單分子層的厚度不僅決定了CT的速率，而且電荷隧穿的速率也受到組成連接的分子構(gòu)象的影響。

文獻(xiàn)鏈接：

Conformation, and Charge Tunneling through Molecules in SAMs.

（J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI:10.1021/jacs.0c12571）

全球排名36，納米領(lǐng)域第3——Alivisatos, A. Paul

Paul Alivisatos是加州大學(xué)伯克利分校的教授，同時(shí)也是納米晶研究領(lǐng)域的先驅(qū)。Paul Alivisato的研究領(lǐng)域可分為三個(gè)方向：1. 半導(dǎo)體納米晶物理性質(zhì)研究與可控合成；2. 納米晶的生物應(yīng)用；3. 納米晶在能源領(lǐng)域應(yīng)用。

根據(jù)google scholar的數(shù)據(jù)，Paul Alivisatos被引用次數(shù)超過16.8萬次，H因子為174.

Paul Alivisatos的高被引論文大多與納米晶相關(guān)。

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Acc. Chem. Res.：應(yīng)用位錯(cuò)理論將納米晶體砌塊構(gòu)建的人造固體中的缺陷最小化

膠態(tài)無機(jī)納米晶體的定向原子附著代表了一種強(qiáng)大的合成方法，用于制備復(fù)雜的無機(jī)超結(jié)構(gòu)。實(shí)例包括將納米晶體融合成二聚體和超晶格結(jié)構(gòu)。如果整個(gè)連接過程都是完美的，那么所得的材料將具有單個(gè)納米晶體原子晶格的單晶排列。盡管單個(gè)膠體納米晶體通常沒有許多缺陷，但是存在許多可以在納米晶體附著時(shí)產(chǎn)生缺陷的途徑。這些附著產(chǎn)生的缺陷通常是不希望的，因此開發(fā)有助于無缺陷附著或修復(fù)有缺陷的界面的策略是必不可少的。在某些情況下，源自附件的缺陷是可取的。這篇綜述總結(jié)了目前對(duì)這些缺陷如何產(chǎn)生的理解，以便為那些設(shè)計(jì)納米晶體衍生固體的人提供指導(dǎo)。無機(jī)納米晶體的小尺寸意味著向表面的擴(kuò)散長度短，這有利于形成具有原始原子結(jié)構(gòu)的納米晶體構(gòu)件。然而，一旦附著，就會(huì)有許多導(dǎo)致原子尺度缺陷的途徑，體晶位錯(cuò)理論為理解這些現(xiàn)象提供了寶貴的指導(dǎo)。例如，可以將原子臺(tái)階邊緣合并到導(dǎo)致原子額外的半平面的界面中，這稱為邊緣位錯(cuò)。這些位錯(cuò)可以由Burgers位錯(cuò)矢量描述很好地描述，它在幾何上標(biāo)識(shí)位錯(cuò)可以在其中移動(dòng)的平面。現(xiàn)場測(cè)量已經(jīng)證實(shí)，在一維缺陷的大位錯(cuò)理論預(yù)測(cè)在PbTe和CdSe納米晶體界面的幾納米長度尺度上是正確的。最終，位錯(cuò)理論對(duì)納米晶體附著的適用性使附著的預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)能夠防止或促進(jìn)納米晶體附著時(shí)缺陷的愈合。文章應(yīng)用了類似的邏輯來理解平面（2D）缺陷的形成，例如納米晶體附著時(shí)的堆疊缺陷。體晶缺陷晶體學(xué)的概念再次可以確定在納米晶體附著時(shí)可以防止或確定性地形成平面缺陷的附著途徑。這里的概念很好地確定了納米晶對(duì)的良好附著幾何形狀。然而，目前尚不清楚如何將這些想法轉(zhuǎn)化為幾乎同時(shí)的多粒子附著。阻止納米晶體旋轉(zhuǎn)的幾何挫折感以及尚未被認(rèn)為是多粒子附著所特有的缺陷生成途徑使無缺陷的超晶格附著變得復(fù)雜。現(xiàn)在，新的成像方法可以直接觀察局部附著軌跡，并且可以提高對(duì)此類多粒子現(xiàn)象的理解。隨著進(jìn)一步的完善，在未來幾年中很可能會(huì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)統(tǒng)一的框架，以理解并最終消除熔融納米晶體超結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)缺陷。

文獻(xiàn)鏈接：

Application of Dislocation Theory to Minimize Defects in Artificial Solids Built with Nanocrystal Building Blocks.

（Acc. Chem. Res., 2021, DOI:10.1021/acs.accounts.0c00719）

全球排名48，納米領(lǐng)域第4——飯島澄男

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飯島澄男是美國國家科學(xué)院和中國科學(xué)院外籍院士。現(xiàn)任NEC特別主任研究員、名城大學(xué)教授、名古屋大學(xué)特聘教授。飯島澄男因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)碳納米管而被大眾視為“碳納米管之父”，同時(shí)也一直被認(rèn)為是諾貝爾獎(jiǎng)候選者。飯島澄男主要從事納米科學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、材料學(xué)、電子顯微鏡學(xué)與晶體學(xué)的研究。

飯島澄男目前的高被引文章通常與碳納米管相關(guān)。

Nature：1納米直徑的單殼碳納米管

碳納米管具有多種特性。開管中的毛細(xì)管現(xiàn)象已經(jīng)得到證明，而有關(guān)其電子結(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度的預(yù)測(cè)仍有待檢驗(yàn)。為了檢查這些結(jié)構(gòu)的特性，需要具有明確形態(tài)，長度，厚度和許多同心殼的管。但是正常的碳弧合成會(huì)產(chǎn)生多種類型的管。特別是，大多數(shù)計(jì)算都與單殼管有關(guān)，而碳弧合成幾乎可以生產(chǎn)多殼管。飯島澄男報(bào)道了直徑約一納米的豐富的單殼管的合成。盡管在碳陰極上形成了多殼納米管，但這些單殼管卻在氣相中生長。來自單個(gè)管的電子衍射使我們能夠確認(rèn)先前推導(dǎo)的用于多殼管的碳六邊形的螺旋排列。

文獻(xiàn)鏈接：

Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter.

（Nature, 1993, DOI:10.1038/363603a0）

全球排名66，納米領(lǐng)域第5——John Robertson

John Robertson是劍橋大學(xué)工程系的電子學(xué)教授。他的主要研究方向是碳材料。研究范圍覆蓋了碳納米管，石墨烯，化學(xué)氣相沉積，以及CVD機(jī)理建模；碳互連，碳導(dǎo)體，超級(jí)電容器的碳；用于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的高κ電介質(zhì)；高遷移率襯底（例如InGaAs，Ge）上的高κ氧化物；透明導(dǎo)電氧化物，無定形氧化物半導(dǎo)體（AOS），它們的薄膜晶體管，不穩(wěn)定性機(jī)制計(jì)算；半導(dǎo)體，氧化物，碳材料的密度函數(shù)計(jì)算，以及用于正確帶隙的混合密度函數(shù)計(jì)算；功能性氧化物TiO2等。

根據(jù)google scholar的數(shù)據(jù)顯示，John Robertson總被引超過99000次，h因子為135。

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John Robertson引用最高的三篇文章都是做無定型碳材料的研究，目前他的研究方向已經(jīng)發(fā)生了變化。

ACS Appl. Mater. Interfaces：低于5 nm應(yīng)用的碲納米線全能柵極MOSFET

納米線（NW）和全能門（GAA）技術(shù)被認(rèn)為是得益于非凡的門控制能力而維持摩爾定律的最終解決方案。這個(gè)工作對(duì)直徑小于5 nm碲（Te）的五個(gè)不同直徑進(jìn)行從頭算量子傳輸，GAA NW金屬氧化物半導(dǎo)體場-效果晶體管（MOSFET）。結(jié)果聲稱1Te FET的性能優(yōu)于3Te FET。具有5 nm柵極長度的單個(gè)Te（1Te）n型MOSFET同時(shí)達(dá)到了國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖（ITRS）的高性能（HP）和低損耗（LP）的目標(biāo)。HP導(dǎo)通電流達(dá)到6479 μA/μm，比目標(biāo)值（900 μA/μm）高7倍。此外，n型1Te FET的亞閾值擺幅甚至達(dá)到60 mV/dec的熱電子極限。在自旋軌道耦合效應(yīng)方面，器件的漏極電流得到了進(jìn)一步改善，特別是p型Te FET也可以達(dá)到ITRS HP的目標(biāo)。因此，GAA Te MOSFET為最新的亞5納米器件應(yīng)用提供了一種可行的方法。

文獻(xiàn)鏈接：

Tellurium Nanowire Gate-All-Around MOSFETs for Sub-5 nm Applications.

（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, DOI:10.1021/acsami.0c18767）

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