前沿 | 东南大学近期科研成果扫描
我校青年教师石萍萍发表首例氟代芳香基二维钙钛矿铁电体
近日，在“东南大学十大科学与技术问题”启动培育基金的资助下，青年教师石萍萍与东南大学国际分子铁电科学与应用研究院暨江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室团队共同努力合作，在分子铁电研究领域取得重要进展，首次报道了氟代芳香基二维有机-无机杂化钙钛矿铁电体的设计合成。相关成果以“Two-dimensional Organic-Inorganic Perovskite Ferroelectric Semiconductorwith the Fluorinated Aromatic Spacers”为题发表在化学领域顶级期刊Journal of the American Chemical Society（《美国化学会志》）上。
与传统的三维钙钛矿结构相比，二维有机-无机杂化钙钛矿体系具有更为优异的稳定性和结构多样性，为相关功能性的设计调控及器件应用提供了丰富的材料平台。其中，二维有机-无机杂化钙钛矿铁电体由于在多功能光电器件应用上的可观的发展潜力而受到特别关注。如何在二维有机-无机杂化钙钛矿体系中有效地引入极性结构进而成功设计、调制铁电性是当前面临的最大挑战之一。
团队利用“氟代效应”改性策略获得2-氟苄胺阳离子，进而成功设计合成了首例氟代芳香基二维有机-无机杂化钙钛矿铁电体。该工作提供了利用更复杂的共轭芳香型阳离子来拓展二维有机-无机杂化钙钛矿铁电体系多样性及提升钙钛矿器件性能、稳定性的可靠方法，将激发更多相关研究。
本文第一作者为东南大学化学化工学院青年教师石萍萍。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10048
我校费庆国教授团队在航空航天领域国际顶尖期刊发表研究成果
近日，我校机械工程学院费庆国教授团队在《AIAA Journal》上发表了题为“Dynamic sensitivity analysis based on Sherman- Morrison-Woodbury formula”的研究成果。《AIAA Journal》作为美国航空航天学会（American Institute of Aeronautics and Astronautics，AIAA）主刊，是航空航天领域最具国际影响力的期刊之一。这是我校首次以第一作者和通讯作者在《AIAA Journal》上发文。
费庆国教授团队提出了一种频响函数重分析方法，该方法可以大大降低航空航天结构高精度仿真分析计算量和计算耗时，显著提高分析效率。此外，该方法可以同时考虑多变量参数因素，在复杂航空航天结构优化设计、动力学分析等方面具有重要的工程应用价值。
该论文第一作者为博士研究生朱锐，研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省杰出青年科学基金等项目资助。
此外，费庆国教授团队在飞行器结构高频振动响应预示等方面同样取得了连续进展，近年来，费庆国教授团队在空天机械动力学领域取得了系列研究成果，团队青年教师李彦斌等在美国航空航天学会会刊《AIAA-Journal of Aircraft》和《AIAA-Journal of Spacecraft and Rockets》等高水平期刊上连续发表论文，且均为东南大学首次在相关期刊发表论文。研究成果在多项国家重大工程中得到应用，牵头获得多项省部级科技奖励。
我校潘玉峰教授课题组在《自然-通讯》发表论文揭示果蝇性的驱动与抑制的互作机制
《易经・系辞上》有云：一阴一阳之谓道，继之者善也，成之者性也。阴阳平衡是万事万物的运行规律。欲望的驱动与抑制，亦是如此。近日，我校生命科学与技术学院潘玉峰教授课题组在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上发表了题为“Drosulfakinin signaling in fruitless circuitry antagonizes P1 neurons to regulate sexual arousal in Drosophila”的研究论文，探讨了这一科学问题。
神经科学的一个根本问题是解析动物在不同的外在环境刺激以及内在生理状态下，如何做出适当的行为选择。潘玉峰课题组以果蝇为动物模型，研究外在环境刺激和内在生理状态如何整合，进而决定某种特定行为的输出与否。
在潘玉峰教授之前的研究中报道过一簇调控多种本能行为的控制中枢——P1神经元。P1是雄性果蝇特有的神经元（在雌性中不存在），它参与调控性行为、睡眠和自发运动等多种觉醒状态相关的行为。P1神经元是一个兴奋中枢，它整合多种兴奋性和抑制性的感觉刺激进而决定是否输出求偶行为。
然而，是否存在一种反应内在生理状态的、抗衡兴奋性中枢的抑制性中枢呢？在这次的研究中，课题组发现神经肽胆囊收缩素（Cholecystokinin，简称CCK；果蝇中为Drosulfakinin，简称DSK）响应多种生理状态并与P1神经元相互作用以抑制果蝇的性行为，揭示了果蝇性行为的促进与抑制神经环路的相互作用机理，有助于理解本能欲望的兴奋性与抑制性信号的互作机制。
模型图：外在感觉刺激与内在生理状态对果蝇性行为的协同调控
胆囊收缩素信号在进化过程中非常保守，可以调节多种行为。在这项研究中，潘玉峰课题组发现DSK神经元在激活时能抑制果蝇90%的求偶行为，并且与求偶的兴奋性中枢P1神经元相互拮抗。在分子通路层面，研究发现DSK神经元通过释放神经肽DSK并作用于其G蛋白偶联受体CCKLR-17D3（表达在包含P1的众多fru和dsx神经元中）以抑制求偶行为；在神经环路层面，该研究在单细胞层面揭示了四对DSK神经元对求偶行为的调控作用，并且发现这些DSK神经元通过突触连接接收来自dsx神经元（包括P1神经元）的信号。
该研究鉴定出了果蝇性相关行为的抑制分子和神经环路，并发现这条通路受多种内在生理状态调控；同时该抑制通路与感知异性的兴奋性通路相互作用，以平衡果蝇性行为的输出。
该研究的共同第一作者为博士后吴顺凡博士、郭超博士和博士生赵环，通讯作者为潘玉峰教授。该项目受到了国家优秀青年基金等项目的支持。
我校杨洪教授团队在《自然通讯》杂志上发表软体机器人运动方向调控新策略
近日，我校化学化工学院杨洪教授课题组在光控软体机器人研究领域取得重要进展，科研团队报道了一种利用可见和红外三个波段的光去操控软体机器人运动方向的调制策略。研究成果发表在国际顶级期刊《自然通讯》杂志上。
光控软体机器人是智能仿生机器人研究领域的热点方向。然而，如何实现软体机器人运动方向的便捷调控，是该领域目前急需解决的一个关键科学性问题。传统的光刺激调控法缺乏便捷性，非常不方便。
我校科研团队另辟蹊径，构建了多层次结构的液晶弹性体基软体机器人，在不同的结构层次中加入三种分别对520nm、808nm、980nm波段光源响应、且互不干扰的有机光热转换试剂，从而利用可见和红外三个波段光的开/关变化去操控软体机器人的运动方向。和传统的光刺激调控法相比，该方法是通过软体机器人不同区域对光刺激的选择性吸收，来实现整体的形变差异，进而推动软体机器人运动，因此光源的照射位置、方向、角度等因素都不会对运动方向产生根本性影响。该策略为实现软体机器人运动方向的便捷调控提供了新思路。
论文第一作者为2016级博士生左波同学。
倪振华教授和吕俊鹏教授课题组在表面等离激元热电子光电转换研究中取得新进展
近日，我校物理学院倪振华教授和吕俊鹏教授课题组利用表面等离激元诱导的热电子转移实现快速近红外光电探测，相关成果以“Fast Photoelectric Conversion in the Near-Infrared Enabled by Plasmon-Induced Hot-Electron Transfer”为题发表在材料学领域重要刊物Advanced Materials上。
红外探测器在光通讯、成像、环境监测、军事等领域有着十分广泛的应用，实现兼备快速响应和高灵敏度的红外探测器是拓展其应用的有力保证。在光电探测、太阳能电池及光催化等应用中，电荷转移是决定光电转换性能至关重要的环节。如果转移速度不足够快，载流子的弛豫、束缚、复合等竞争过程的发生将会导致能量损失并严重制约光电转换的效率和速度。如何从载流子动力学层面上优化并实现快速高效的光电转换一直是该领域所面临的挑战。
在本工作中， 倪振华教授和吕俊鹏教授课题组制备了亚计量氧化钨(WO2.9)/石墨烯(graphene)复合结构近红外光电探测器，并系统研究了氧化钨纳米结构中激发的表面等离激元热电子的转移过程。
实验发现，由于该体系较高的末态态密度以及较大的初末态间能量差，热电子转移在150fs内（受限于仪器分辨率）即可完成。超快的热电子转移意味着体系中载流子驰豫、复合以及深能级缺陷态束缚等过程能够被有效避免，进而提升光电转换的速度和效率。
该器件的响应速度比常规冷电子转移所主导的器件快1000倍以上，同时保持较高的灵敏度。另外，热电子转移能够打破常规器件响应波段受制于半导体带隙(氧化钨带隙～2.8 eV）的瓶颈，将光探测范围拓展到了光通讯波段（~1550nm, ~0.8 eV）。本工作表明表面等离激元热电子转移是实现高效、快速光电转换的一个重要途径。
本文第一作者为东南大学物理学院博士生于远方，倪振华教授和吕俊鹏教授为共同通讯作者。该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的资助。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201903829
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内容来自东大新闻网
摄影 | 焦时雨 逄康博
编辑 | 吴伊杰
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