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期刊信息

国内刊号:CN 22-1128/O6

国际刊号:ISSN 1000-0518

主 管:中国科学院

主 办:中国科学院长春应用化学研究所中国化学会

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纳米酶:一种新型的生物安全材料
赵越, 孟祥芹, 阎锡蕴, 范克龙
应用化学    2021, 38 (5): 524-545.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210174
摘要3893)      PDF (3692KB)(2877)   
纳米酶,是一类自身蕴含酶学特性的纳米材料。 自2007年被首次报道以来,已有近千种不同组成的纳米材料被发现具有类酶活性,它们表现出类似天然酶的酶促反应动力学和催化机理,并且可以作为天然酶的替代物进行应用。 纳米酶本身所具有的类酶活性及其多功能、经济、稳定和易于大批量生产的优势,使其在病原微生物的快速检测以及感染性疾病的预防和治疗中展现出良好的应用潜力。 因此,纳米酶被视为一种新型的生物安全材料。 本文对近年来纳米酶在检测和杀灭细菌、病毒等病原微生物中的应用进行综述,为应对重大生物安全威胁和防范生物安全危害时,开发基于纳米酶的诊断和抗病原微生物治疗策略提供依据。
被引次数: CSCD(1)
先进光刻技术:导向自组装
胡晓华, 熊诗圣
应用化学    2021, 38 (9): 1029-1078.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210278
摘要3368)      PDF (11532KB)(1271)   
导向自组装(Directed Self-Assembly,DSA)光刻技术是一种极具发展潜力的新型图形化工艺,已被国际器件与系统路线图(International Roadmap for Devices and Systems,IRDS)列为下一代光刻技术的主要候选方案。 DSA光刻技术是基于嵌段共聚物(Block Copolymer,BCP)自组装构建高分辨图案,能够突破传统光学光刻的衍射极限,具有高通量、低成本和延续性好等显著优势,已成为半导体工艺技术中的研发热点。 将DSA与其它光刻技术如极紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光刻、深紫外(Deep Ultraviolet,DUV)光刻、紫外光刻和纳米压印光刻(Nanoimprint Lithography,NIL)等相结合,能极大地提高加工结构的分辨率以及器件的密度。 目前,DSA光刻技术已被应用于鳍式场效应晶体管(Fin Field-Effect Transistor,FinFET)、存储器和光电子器件等领域,以期实现高密度集成和高效率低成本制造。 本文对DSA光刻技术的原理、材料、工艺、应用以及在工业化进程中所面临的机遇和挑战进行全面的综述。
被引次数: CSCD(3)
光敏聚酰亚胺光刻胶研究进展
郭海泉, 杨正华, 高连勋
应用化学    2021, 38 (9): 1119-1137.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210274
摘要2884)      PDF (3669KB)(3417)   
近年来,光敏聚酰亚胺(PSPI)在先进封装、微机电系统和有机发光二极管(OLED)显示等新兴领域的需求牵引下得到了快速发展。 在基础研究、应用研究以及产业化方面,PSPI的进展都引起了广泛关注。 光敏聚酰亚胺作为一种实用的可自图案化薄膜材料显示出越来越突出的重要性。 本文综述了近年来正性、负性光敏聚酰亚胺的结构设计、光化学反应及其感光性能等方面的研究进展,简要介绍了在集成电路、微机电系统以及OLED显示等方面的应用需求,最后对光敏聚酰亚胺在研究和应用中存在的问题及其前景进行了展望。
被引次数: CSCD(1)
g-线/i-线光刻胶研究进展
顾雪松, 李小欧, 刘亚栋, 季生象
应用化学    2021, 38 (9): 1091-1104.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210265
摘要2167)      PDF (3477KB)(1949)   
光刻胶是半导体领域中不可或缺的关键材料。 光刻胶行业常年被日本和美国等国家所垄断,随着国际竞争的日益激烈,光刻胶国产化迫在眉睫。 本文针对g-线(436 nm)和i-线(365 nm)光刻胶进行了总结,按照其组成不同,将其分为酚醛树脂/重氮萘醌、化学放大胶和分子玻璃等类型,并分别进行介绍。 目前,市场用量较大的g/i-线光刻胶主要是酚醛树脂/重氮萘醌系列,本文详细介绍了国内外对酚醛树脂/重氮萘醌的研究报道,阐述了其曝光机理以及光敏剂、添加剂等对光刻胶性能的影响。 本文期望能对g-线/i-线光刻胶的开发提供参考。
被引次数: CSCD(2)
钙钛矿光伏电池封装材料与工艺研究进展
王婷, 魏奇, 付强, 李伟, 王世伟
应用化学    2022, 39 (9): 1321-1344.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210521
摘要1965)   HTML90)    PDF (9149KB)(1225)   

钙钛矿太阳能电池作为第3代新概念太阳能电池,具有高光电转换效率、低成本和可柔性加工等优点,近年来发展迅速,其光电转换效率从一开始的3.8%增长到近期的25.5%,逐渐比肩硅电池,已接近商业化应用水平。目前,实现钙钛矿太阳能电池产业应用的关键环节在于电池封装,它不仅可以解决钙钛矿光伏器件稳定性问题,还可以实现电池安全、环保和延长使用寿命等要求。结合近十几年来钙钛矿光伏电池封装材料和封装工艺两方面的发展现状,文中介绍了钙钛矿电池封装领域取得的成果和存在的不足,讨论了目前现有封装技术的优缺点,以及它们适用的不同器件类型。着重在不同温度湿度条件下,比较了不同封装材料性能、封装工艺条件对钙钛矿电池效率及稳定性的影响,归纳出影响钙钛矿电池薄膜封装效果的3个关键因素: 聚合物的弹性模量、水蒸气透过率、加工温度。比较了不同聚合物薄膜封装材料适宜的加工温度、优缺点及加工成本。可以看出,随着钙钛矿光伏电池工业化需求的强烈增长和人们对其封装材料研究的不断深入,研究适合大面积生产和光伏建筑一体化的新型功能聚合物封装材料将是必然趋势。

面向极紫外:光刻胶的发展回顾与展望
崔昊, 王倩倩, 王晓琳, 何向明, 徐宏
应用化学    2021, 38 (9): 1154-1167.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210189
摘要1673)      PDF (2020KB)(2316)   
半导体行业中的大规模集成电路均采用光刻技术进行加工,光刻的线宽极限和精度直接决定了集成电路的集成度、可靠性和成本。 光刻技术是指利用光刻胶在紫外光或电子束下发生溶解性变化,将设计在掩膜版上的图形转移到曝光衬底上的微加工技术。 随着半导体加工的光源不断进步,从g线、i线到KrF(248 nm)再到ArF(193 nm),与之匹配的光刻胶也在不断变化,以满足灵敏度、透光性以及抗刻蚀等需求。 如今,极紫外(EUV)光刻已经成为公认的下一代光刻技术,然而与之对应的光刻胶还面临着不少挑战。 本文简要回顾了光刻光源的发展以及对应光刻胶的变化历史,而后从极紫外光刻的原理与设备性能指标角度,结合高能光子辐射条件下的反应机理,分析了极紫外光刻胶研究中面临的灵敏度、分辨率和抗刻蚀性等方面前所未有的挑战,同时提出了对极紫外光刻胶关键性能指标与未来研究方向的展望。
被引次数: CSCD(2)
量子点光刻技术及其显示应用
张萍萍, 杨高岭, 康果果, 石建兵, 钟海政
应用化学    2021, 38 (9): 1175-1188.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210156
摘要1666)      PDF (3011KB)(1512)   
量子点显示器件具有高光谱纯度、宽色域、高亮度等优势,被认为是显示行业未来的一个重要发展方向。 发展量子点高精度光刻图案化技术对实现其在显示领域的应用具有重要的意义。 本文阐述了量子点光刻技术的最新进展,主要包括光刻胶辅助剥离光刻和直接光刻技术。 在直接光刻技术方面,着重介绍混入光刻胶光刻和配体工程光刻,并对图案化的量子点发光层在光致发光和电致发光中的应用进展进行评述。 同时,介绍量子点光刻中存在的问题并展望其在超高分辨率显示领域的应用前景。
被引次数: CSCD(2)
甲烷直接催化氧化制备甲醇近期研究进展
王克, 汪啸, 宋术岩
应用化学    2022, 39 (4): 540-558.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210461
摘要1595)   HTML72)    PDF (5438KB)(1392)   

甲烷合成甲醇的方法包括间接法和直接催化氧化(DMTM)法,但是间接法对设备要求高,且甲烷转化率与甲醇选择性均不理想,DMTM法可通过一步反应高选择性制备甲醇,有巨大的应用潜力。对于甲烷DMTM法合成甲醇,均相催化体系通常需要特殊反应介质与贵金属催化剂相结合,虽然反应效率高,但对反应设备有腐蚀性,产物不易分离,应用前景差。液相-异相催化一般使用H2O2作为氧化剂,Au、Pd、Fe和Cu等金属元素作为催化剂主要活性组分,·OH是主要的氧化活性物,可在低温下实现甲烷的活化氧化。因此,异相催化体系是目前研究的主流。气相-异相催化主要使用O2和N2O为氧化剂,前者氧化性更强,后者对于产品选择性更好,此外,厌氧体系中H2O也可直接作为氧供体,常用Cu、Fe、Rh等元素作为催化剂。沸石分子筛是使用最广泛的载体,金属氧化物、金属有机骨架化合物(MOFs)和石墨烯也均有涉及,多金属协同催化已经取得了很好的效果。本文主要总结与概述了热催化甲烷直接催化氧化制备甲醇的近年相关研究,并对今后的研究方向做出了展望。

Mn(Ⅱ)催化硝酸氧化草酸反应动力学及机理
王玉婷, 张晓腾, 李先俊, 夏良树
应用化学    2021, 38 (6): 685-692.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.200320
摘要1400)      PDF (1095KB)(463)   
为明确反应机理和反应历程,优化反应工艺条件,开展了在硝酸体系中以草酸为还原剂、Mn 2+为催化剂催化硝酸氧化草酸的动力学研究。 通过考察草酸浓度、硝酸浓度等反应条件对反应过程的影响,确定了该反应的初始动力学速率方程为:-d c(H 2C 2O 4)/d t= kc 0.7840(H 2C 2O 4) c 0.3192(HNO 3),在393 K时,反应速率常数 k=3.0×10 -3 (mol/L) -0.1032/min。 研究了Mn 2+和亚硝酸钠浓度对反应速率的影响,结果表明,Mn 2+浓度在0.008~0.020 mol/L范围内,Mn 2+的反应级数为0.6742,Mn 2+和亚硝酸钠浓度的增加对初始草酸消耗速率有促进作用,并在此基础上推测了可能的反应机理,认为Mn 2+促进了亚硝酸的生成,产物亚硝酸与草酸发生次级氧化还原反应从而促进了草酸的分解。
被引次数: CSCD(1)
193 nm化学放大光刻胶研究进展
李小欧, 顾雪松, 刘亚栋, 季生象
应用化学    2021, 38 (9): 1105-1118.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210264
摘要1381)      PDF (2709KB)(1838)   
193 nm光刻胶主要有化学/非化学放大、分子玻璃和无机-有机杂化等类型。 目前,商业化193 nm光刻胶基本为化学放大型,主要成分包括聚合物树脂、光致产酸剂、添加剂(碱性添加剂、溶解抑制剂等)和溶剂等。 本文从光刻胶的成分出发介绍193 nm化学放大胶的研究进展,概述目前应用及研究中出现的代表性193 nm化学放大胶,总结其优缺点及未来可能的发展方向。
被引次数: CSCD(2)
仿生矿化的机理和应用研究进展
李春, 于严淏
应用化学    2022, 39 (1): 74-85.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210460
摘要1316)   HTML40)    PDF (3411KB)(1127)   

碳酸钙、磷酸钙为代表的生物矿物广泛分布于自然界中,经过不同的矿化过程,在生物体内呈现出多样的结构、形貌和功能,构成生物体多种组织和器官。在人工材料合成领域,仿生矿化通过调控碳酸钙、磷酸钙等矿物的成核与生长,获得具有复杂高级结构和特殊生物功能的无机或无机/有机复合材料。本文重点介绍仿生矿化机理和应用的最近研究进展,包括仿生矿化结晶理论(经典和非经典成核理论)、结晶过程调控方法(无机离子、有机小分子、生物大分子、有机聚合物)以及在生物工程领域的应用(骨组织工程、牙釉质修复、仿生增强材料等),简要展望仿生矿化未来的研究方向,为先进仿生材料的制备与应用提供参考。

锂离子电池电解液除酸除水添加剂的研究进展
宋林虎, 李世友, 王洁, 张晶晶, 张宁霜, 赵冬妮, 徐菲
应用化学    2022, 39 (5): 697-706.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210129
摘要1292)   HTML84)    PDF (2413KB)(2243)   

商用锂离子电池电解液在应用过程中存在电解质锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)易在痕量水环境中发生水解反应,进而导致锂离子电池体系的综合电化学性能受损。因此,亟需控制电解液本体中痕量水的引入以及减小锂盐与痕量水反应产物对电池体系影响的措施。本文主要综述了含有不同官能团的添加剂在除去电解液中痕量水和酸时所具有的特性,并重点分析介绍了其除酸除水的作用机理。 最后,对除酸、除水型添加剂未来的研究方向和应用前景进行了展望。

高分辨率极紫外光刻胶的研究进展
高佳兴, 陈龙, 玉佳婷, 郭旭东, 胡睿, 王双青, 陈金平, 李嫕, 杨国强
应用化学    2021, 38 (9): 1138-1153.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210221
摘要1210)      PDF (4690KB)(1633)   
自集成电路芯片诞生半个多世纪以来,芯片尺寸在不断减少,以极紫外光刻为代表的光刻技术也有了显著的发展。 同时,实现更高精度的光刻图案需要更加先进的光刻胶材料。 传统的聚合物光刻胶材料因其相对分子质量大、高精度条纹易坍塌等缺陷使其使用受到限制。 以分子玻璃和无机金属配合物光刻胶为代表的相对分子质量小、结构均一的新型光刻胶材料在国内外得到了广泛发展。 本文对现阶段新型极紫外光刻胶材料的发展现状和趋势做了评述。
被引次数: CSCD(1)
甲酸脱氢酶催化活性的定向进化及其高效表达
张振华, 解玉丽, 王铁军, 赵虹, 唐存多, 阚云超, 姚伦广
应用化学    2021, 38 (6): 704-712.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.200271
摘要1200)      PDF (10162KB)(990)   
甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase,FDH)属于 D-2-羟基酸脱氢酶类,能催化甲酸氧化生成二氧化碳,同时能将氧化型辅酶I(Oxdized form of nicotinamide adenine dinucleotide,NAD +)还原成还原型辅酶I(Redued form of nicotinamide adenine dinucleotide,NADH),在NADH的再生中起重要作用。 为了获得高活性的甲酸脱氢酶突变体,本研究以博伊丁假丝酵母甲酸脱氢酶( Candida boidinii formate dehydrogenases, CbFDH)突变体( CbFDH C23S)为亲本,进行了2轮定向进化,获得了一个比酶活性约为亲本4倍,且更适合于在生理条件下进行辅酶再生的突变体M2。 然后,利用计算机辅助的手段初步阐明了其温度特性和催化效率改变的分子机制。 最后,借助共表达策略进一步提高了突变体M2在大肠杆菌中的表达水平,超声裂解液中的甲酸脱氢酶活性达到45.85 U/mL,远远高于亲本单拷贝表达水平。 本研究为增强NADH再生能力、降低NADH的再生成本,实现FDH偶联催化的手性醇及氨基酸衍生物等食品添加剂高效、廉价的绿色生物合成奠定理论基础。
基于柠檬酸的石墨烯量子点的制备及其应用
郭峤志, 杨振华, 张月霞, 孟雅婷, 曹宇娟, 孙宣森, 张琪琦, 双少敏, 董川
应用化学    2022, 39 (6): 888-899.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210211
摘要1183)   HTML48)    PDF (2575KB)(822)   

石墨烯量子点(GQDs)是一种新型碳基准零维材料,不但具有石墨烯的独特平面结构,同时具备碳点的量子限制效应和边界效应。GQDs具有独特的光学性质、低毒性、高荧光稳定性和高生物相容性,被广泛应用于检测、传感、催化、细胞成像、药物递送和污染治理等领域。GQDs的合成分为自上而下法和自下而上法,前者将大尺寸的石墨烯、石墨、碳材料切割成纳米级的量子点,后者使用不同的前驱体,通过水热法、热裂解法等方法合成石墨烯量子点。柠檬酸(CA)是一种重要的有机酸,室温下是白色结晶状粉末,是自下而上法合成GQDs的一种常用前驱体,近年来有许多关于以CA为前驱体合成不同GQDs的研究,以CA为前驱体合成的GQDs(CA-GQDs)在生物医药、荧光检测、成像等领域均有应用,具有较好的应用前景。对近年来基于CA的合成方法和具体应用进行了总结和回顾,旨在将现有CA-GQDs的相关成果尽可能汇总和展现,以对相关领域研究工作者提供一定参考,并对未来CA-GQDs较有前景的研究方向进行了展望。

烯烃聚合催化剂的研究进展
徐迪, 戴力, 姚文志, 杨光瑞, 王海荣, 宋鹏飞, 朱岩松
应用化学    2022, 39 (3): 355-373.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210170
摘要1066)   HTML36)    PDF (3605KB)(1275)   

获得高性能聚烯烃材料是化学家们不断的追求。烯烃聚合催化剂的结构对其催化性能有重要影响,而聚烯烃的改性则能够改善聚合物实际应用中表面形貌、本体性能中存在的缺陷,如通过改性可增加聚合物韧性、降低聚合物表面的摩擦系数或提升表面能等。 本文系统总结了金属烯烃聚合催化剂研究进展,包括Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂、非茂金属催化剂的结构及调控策略,探讨了位阻效应、双金属协同效应以及其他效应对催化效果的影响。

被引次数: CSCD(3)
磁响应液晶弹性体材料研究进展
张帅, 杨洋, 吉岩, 危岩
应用化学    2021, 38 (10): 1299-1309.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210316
摘要1066)      PDF (3918KB)(934)   

液晶弹性体(LCEs)是一种可响应外界刺激、并产生可逆驱动的智能高分子材料。在LCEs基体中添加各种功能性材料,所得的复合材料能对光、电和磁场等外界刺激做出响应,极大地扩展了LCEs材料的应用领域。磁场刺激由于具有远程非接触调控、响应速度快、生物安全性高和穿透力强等特点,逐渐引起研究者的兴趣。本文介绍了磁响应LCEs复合材料的研究现状,同时探讨了磁响应LCEs复合材料在相关领域的应用前景。

被引次数: CSCD(4)
上海光源极紫外光刻胶检测平台
赵俊, 杨树敏, 薛超凡, 吴衍青, 陈宜方, 邰仁忠
应用化学    2021, 38 (9): 1168-1174.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210190
摘要1048)      PDF (1636KB)(837)   
极紫外光刻技术作为下一代光刻技术,被行业赋予了拯救摩尔定律的使命。 极紫外光刻胶是极紫外光刻技术的核心子技术之一,其分辨率、粗糙度、灵敏度以及放气情况等指标的检测是开展极紫外光刻胶研发的必要条件和实现极紫外光刻胶配方优化的重要环节。 基于同步辐射的极紫外干涉光刻技术是目前最适合开展的一种用于极紫外光刻胶性能检测的方法。上海光源根据相关的研发需求,已建立了一个基于该方法的极紫外光刻胶检测平台。 通过不断改善装置的稳定性,发展自主的分束光栅掩膜制作技术,以及不断摸索和优化相应的干涉曝光工艺,目前检测平台的曝光分辨率测试水平已能达到20 nm以下,基本满足极紫外光刻7 nm工艺节点的相应要求。
酸性条件下的DNA构象变化加速DNA变性解链
严磊, 毛秀海, 左小磊
应用化学    2022, 39 (5): 837-842.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210257
摘要1022)   HTML19)    PDF (837KB)(597)   

调控DNA的变性解链过程是DNA扩增与检测的关键步骤。对于传统的热循环DNA扩增策略,由于变温过程中热量分布不均一以及变温速度慢等不利因素,会直接影响DNA变性解链过程,从而降低DNA检测放大的效果、延长检测的时长。因此,探索快速、高效的调控DNA变性解链的方法具有重要的研究意义。本文发展了以胞嘧啶在酸性条件下的质子化反应为基础,通过改变溶液的pH值,来诱导DNA构象在Watson-Crick(WC)碱基对与Hoogsteen(HG)碱基对之间的分子构象转换,从而实现精准、快速、高效的DNA变性解链调控目标。结果表明,相较于传统的温控方法,pH调控方法能显著提高DNA变性的速率约6倍以上。本文发现pH调控方法通过降低双链DNA的反应焓约160 kJ/mol,从而提高双链DNA变性速率和效率。该方法具有用于DNA信号放大与检测等相关应用的潜力。

响应性水凝胶及其在生物医药领域应用研究进展
唐立宗, 张琳, 董云生, 齐春晓, 刘祥胜, 王淑芳
应用化学    2021, 38 (7): 743-753.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.200364
摘要984)      PDF (2116KB)(1269)   
响应性水凝胶又称“智能水凝胶”,是以水凝胶为基础,经修饰响应多种理化性质及微小环境变化,从而改变自身性质的一类水凝胶。 响应性水凝胶目前广泛应用于生物医药领域、材料领域等,如:制备pH响应性水凝胶负载阿霉素(DOX)治疗癌症,温度响应性水凝胶制作3D生物打印材料用于创伤修复,葡萄糖响应性水凝胶治疗糖尿病足等。 本文介绍了响应性水凝胶研究的国内外发展动态,包括响应性水凝胶的制备、修饰方法及其在生物医药领域的应用,并对未来的发展方向进行了讨论与展望。
被引次数: CSCD(1)
高密度聚乙烯复合导热材料性能
李祎, 程宏达, 于彦存, 韩常玉, 陈广建, 祝英男
应用化学    2021, 38 (8): 954-960.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210019
摘要981)      PDF (7929KB)(585)   
将氮化硼(BN)与高密度聚乙烯(HDPE)熔融共混制备具较高导热性的HDPE/BN复合材料。 通过断面形态观察、热学性能、流变性能、力学性能和导热性能研究,讨论了BN质量分数对复合材料性能的影响。 结果表明,随着BN质量分数增加,BN颗粒逐渐聚集形成导热通道。 当BN质量分数为30%时,复合材料的导热系数达到1.00 W/(m·K),与纯HDPE相比提高156%。 同时复合材料的弹性模量提高75%,冷结晶温度提高1.5 ℃,熔体黏度和模量提高2倍。 证明BN不仅改善了复合材料的流变性和冷结晶,还提高了复合材料的导热性和弹性模量。
被引次数: CSCD(1)
二氧化碳基聚碳酸环己撑酯电子束光刻胶显影工艺优化
陆新宇, 马彬泽, 罗皓, 齐欢, 李强, 伍广朋
应用化学    2021, 38 (9): 0-0.  
摘要978)      PDF (38692KB)(1306)   
电子束光刻是下一代光刻技术中的有力竞争者,在微纳加工尤其是光刻掩膜制造上具有显著的竞争优势。 开发高性能的光刻胶并优化出最佳的显影条件和工艺是提升电子束光刻效率的基础。 本文在前期开发出的二氧化碳基聚碳酸酯电子束光刻胶的基础上,进一步探究了正性聚碳酸环己撑酯(PCHC)胶的显影条件对电子束光刻性能的影响,具体研究了显影剂以及显影温度和时间等工艺条件,筛选出了最优显影剂正己烷,最佳显影温度0 ℃,最佳显影时间30 s。 在该条件下,PCHC的灵敏度和对比度分别为208 μC/cm 2和3.06,并实现了53 nm的分辨率,超过了当下广泛使用的PMMA-950k电子束光刻胶,有望为科研院所和半导体加工车间提供一种性能优异、成本低廉的新型电子束光刻胶。
被引次数: CSCD(2)
应对生物恐怖袭击和生物战的生物安全材料
崔敏辉, 周惠玲, 唐东升, 肖海华
应用化学    2021, 38 (5): 467-481.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210074
摘要968)      PDF (3553KB)(796)   
生物恐怖袭击和生物战是当今世界人类面临的重大威胁,一旦发生,不仅会对人类和动植物造成巨大危害,还会引起社会动乱、造成经济损失。生物安全材料是保障生物安全的一道重要防线,为生物安全防护提供了手段和方法。 发展生物安全材料,将其用于高效检测、消杀和阻隔可制备生物武器的微生物,是未来应对生物恐怖袭击和生物战不可或缺的手段。 本文总结了常见的用于制备生物武器的微生物,根据微生物类型,对已报道的应对生物恐怖袭击和生物战的生物安全材料进行了归纳,并在文章最后对其发展做出了总结与展望。
被引次数: CSCD(1)
液晶/高分子复合材料及其在反式电控调光膜中的应用研究进展
邹呈, 高延子, 于美娜, 肖久梅, 张兰英, 杨槐
应用化学    2021, 38 (10): 1213-1225.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210373
摘要960)      PDF (6084KB)(1044)   

液晶材料作为信息化时代的基础材料已经在显示领域实现了广泛的商业化应用。 液晶/高分子复合材料既具有液晶材料的各向异性及外场响应特性,还具有高分子易加工成本低等特点,可以加工成大面积柔性调光薄膜,因而在建筑玻璃、智能车窗中具有广阔的应用前景。 此外,液晶与高分子材料之间的相互作用会对液晶小分子取向产生影响,液晶小分子也可以作为模板控制高分子网络的形成的方向,使复合材料薄膜实现一些新的功能和特性,因此激发了大量国内外学者的研究兴趣。 本文将详细介绍液晶/高分子复合材料的类型、特点、在调光膜中的应用及反式电控调光膜的最新研究进展。 在此框架下,将重点阐述基于液晶/高分子复合材料的反式电控调光膜的一些新的制备方法,同时介绍目前存在的挑战及需要解决的问题,最后对反式电控调光膜近期可能实现的应用进行了展望。

被引次数: CSCD(10)
生成模型在蛋白质序列设计中的应用
伍青林, 任玉彬, 翟小威, 陈东, 刘凯
应用化学    2022, 39 (1): 3-17.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210479
摘要954)   HTML57)    PDF (3281KB)(1189)   

蛋白质是一切生命体的物质基础,是生命活动的主要承担者,参与各种生理功能的调节。设计具有特定功能的蛋白质在蛋白质工程、生物医药、材料科学等领域具有重要意义。蛋白质序列设计的目标是设计能够折叠成期望结构并具有相应功能的氨基酸序列,是所有理性蛋白质工程的核心问题,具有极其重要的研究和应用潜力。随着蛋白质序列数据的指数型增长和深度学习技术的快速发展,生成模型越来越多地被应用于蛋白质序列设计。本文简要介绍了蛋白质序列设计的重要意义和主要方法,概述了应用于蛋白质序列设计的主要生成模型,介绍了近年来生成模型在蛋白质序列表示、生成和优化方面的最新研究和应用现状,并对未来的发展方向进行讨论与展望。

先进光刻材料
李自力, 徐兴冉, 湛江浩, 胡晓华, 张子英, 熊诗圣
应用化学    2022, 39 (6): 859-870.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.220031
摘要950)   HTML50)    PDF (2169KB)(1140)   

随着半导体产业的技术发展与进步,芯片制造在摩尔定律的推动下也在不断向先进工艺节点推进。与此同时,我们迫切需要开发与之相匹配的光刻材料来满足光刻图形化的快速发展需求。本文从光刻材料的成分和性能出发,介绍了光刻图形化技术所用的从紫外光刻胶、深紫外光刻胶、极紫外光胶、共轭聚合物光刻材料到导向自组装光刻材料,分析了光刻材料的发展现状,最后总结全文并对国内光刻材料的未来发展趋势进行展望。

全息高分子/液晶复合材料的研究进展
王丹, 彭海炎, 周兴平, 解孝林
应用化学    2021, 38 (10): 1268-1298.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210385
摘要946)      PDF (21640KB)(691)   

全息高分子/液晶复合材料是一类具有全息功能的结构有序复合材料,通过富高分子相与富液晶相的周期性排列,存储相干光的振幅、相位等全部信息。依据液晶含量和制备方法,全息高分子/液晶复合材料主要分为全息聚合物分散液晶 (HPDLC)、全息聚合物稳定液晶(HPSLC)、聚合物-液晶-聚合物层状物 (POLICRYPS)。主要综述了近5年HPDLC的结构及性能调控方法,概述了HPSLC和POLICRYPS的发展动态,总结了它们在高端防伪、增强现实等高新技术领域的应用,并对未来发展方向进行了展望。

被引次数: CSCD(6)
不同pH条件下典型有机磷核磁图谱差异性解析
赵宇航, 韩超群, 刘瑾, 夏星, 王艺皓, 杨建军
应用化学    2022, 39 (02): 315-321.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210001
摘要922)   HTML18)    PDF (2811KB)(878)   

液相磷-31核磁共振波谱技术(31P NMR)是当前国内外土壤有机磷(Po)分子形态表征的主流分析技术,其主要利用乙二胺四乙酸-NaOH溶液提取,然后在高pH值(pH=13)条件下采集谱图。然而,高pH值条件下Po可能水解,同时鉴于实际土壤pH值通常在6~8范围内,因此有必要探究pH值对Po核磁谱图的影响。对D-葡萄糖-6-磷酸(D-G-6-P)、5′-单磷酸腺苷(5′AMP)和磷酸二氢钠(NaH2PO4)标准品进行研究,溶解于一系列pH梯度的溶液中进行31P NMR测试和谱图解析。结果发现:pH变化显著影响供试化合物的核磁谱图,不同pH值显著改变D-G-6-P吸收峰的形状和位置;但主要影响5′AMP和NaH2PO4吸收峰的位置。D-G-6-P已被证明以α-和β-两种形态存在于溶液中。且在碱性条件下发生异构化或分解两种反应。部分磷酸葡萄糖异构化的产物是甘露糖磷酸和果糖磷酸,而在高pH值时超过50%的D-G-6-P分解,且主要以二羟基丙酮磷酸酯赋存;5′AMP在溶液中存在3种构象,因此主要存在一个三重峰,高pH环境下出现次生峰,可能是水解产生正磷酸盐的结果;而NaH2PO4受溶液pH影响,导致质子化程度不同,进而吸收峰位置改变。综上,常规高pH溶剂会改变某些Po分子结构,所得的核磁谱图并非原样。研究结果对于深入理解基于核磁的Po形态表征及开发实际土壤pH范围的核磁分析方法提供了参考依据。

煤基碳量子点合成研究进展
薄纯辉, 姜维佳, 王玉高, 石利红, 董川
应用化学    2021, 38 (7): 767-788.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.200343
摘要917)      PDF (5052KB)(1049)   
随着纳米科学技术的出现与发展,各种纳米材料层出不穷,碳量子点以其独特且优异的性质吸引了众多研究者的关注。 碳源材料对碳量子点的合成及性质有着重要影响,我国煤炭储量相对丰富,焦炭、煤焦油和煤沥青等煤基衍生物的产量也居于世界前列,煤及煤衍生物富含芳环结构,在微观结构上适宜制备碳量子点。 本文主要综述了近年来以煤及煤衍生物为碳源,通过化学试剂氧化、超声和电化学氧化等方法合成碳量子点(统称为煤基碳量子点)的研究进展,阐述了煤及其衍生物作为原料的优势所在,对比分析了不同制备方法的特点,并简要介绍了煤基碳量子点的性质以及其在生物成像、金属离子检测和光催化等领域的应用,最后对煤基碳量子点的可控制备等前景进行了展望。
人工固碳技术—热催化还原CO 2催化剂的研究进展
吴雪婷, 于洋, 宋术岩, 张洪杰
应用化学    2022, 39 (4): 599-615.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210451
摘要908)   HTML48)    PDF (5341KB)(1766)   

选择性加氢在功能材料合成和化学产品提纯等化工领域中有非常重要的应用,并且近年来为减少温室效应的影响,将CO2催化选择性加氢转化成其他有应用价值的物质成为研究热点之一。其中热催化是应用较为广泛、易得到多种目标产物并且获得产品收率较高的方法。目前,利用CO2多相热催化加氢制得甲烷、甲醇、轻烯烃等多种高价值的燃料和化学品已取得了一定进展,但仍存在一些难点问题,其中制备高效催化剂是催化加氢反应的关键问题之一。一直以来,研究人员致力于解决催化剂的活性和选择性问题,通过助剂掺杂和加入功能性载体对催化剂进行改性。针对这些问题,本文简要介绍了CO2催化加氢的研究背景,总结了近5年来热催化CO2加氢制得甲烷、甲醇、轻烯烃产品过程中使用催化剂的种类及对加氢反应的影响,期望为CO2多相催化加氢中新型催化剂的开发提供参考。

光刻胶成膜剂:发展与未来
朋小康, 黄兴文, 刘荣涛, 张永文, 张诗洋, 刘屹东, 闵永刚
应用化学    2021, 38 (9): 1079-1090.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210152
摘要897)      PDF (3806KB)(1091)   
随着集成电路制程向着3 nm乃至1 nm推进,光刻胶作为集成电路制造中最为繁杂的光刻工艺所需的重要耗材,愈发显示其重要性及挑战性。 光刻胶随曝光光源的进步经历了从紫外到深紫外再到极紫外的发展,本文从成膜剂角度首先综述了紫外光刻胶及深紫外光刻胶的发展应用情况,接着对极紫外光刻胶的性能需求作了简述,最后重点针对极紫外光刻胶中的分子玻璃体系作了介绍及展望。
被引次数: CSCD(3)
表面配位金属-有机框架薄膜HKUST-1在光电应用中的研究进展
杨雪贤, 张健, 谷志刚
应用化学    2022, 39 (7): 1013-1025.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210310
摘要896)   HTML27)    PDF (8081KB)(841)   

金属-有机框架(MOFs)作为一种无机-有机杂化材料,由于其结构的多样性和独特的功能而在众多领域有着潜在的应用价值。尤其是液相外延层层组装的MOFs薄膜(称为表面配位MOFs薄膜,SURMOFs)因其具有可控的厚度、优选的生长取向以及均匀的表面等优点备受关注。本文总结了液相外延(LPE)层层组装MOFs薄膜的技术方法,如层层浸渍法、层层泵式法、层层喷雾法、层层旋涂法等组装方法,并介绍了经典的SURMOF HKUST-1的层层组装策略以及其在光致发光、光致变色、光催化以及电催化方面的相关应用。HKUST-1是经典的SURMOF材料之一,在光电领域具有广泛的应用,SURMOF HKUST-1具有以下独特的性能:可以作为发光载体实现良好的光学性能;具有独特的Cu催化活性位点的优势,有效地降解水中的污染物;因其具有介电特性而在电子器件方面有着潜在的应用。虽然HKUST-1在许多方面均具有独特的性能,但也面临着一些挑战:需要将薄膜的合成步骤简单化;薄膜结构和电催化行为间的机理也需要进一步的研究;降低HKUST-1的内阻的方法也需要进行改进。SURMOFs在大规模工业应用和扩展到其它未探索的领域还任重道远。

4D打印液晶弹性体软体机器人及其热致运动行为
翟飞, 封伟
应用化学    2021, 38 (10): 1389-1396.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210379
摘要889)      PDF (2799KB)(690)   

液晶弹性体是一种交联的聚合物网络,各向异性的刚性介晶单元连接在聚合物网络中,其特殊的结构将橡胶的弹性和液晶的各向异性有机结合起来,产生特殊的光学和物理特性。通过改造基于熔融沉积技术的3D打印机,实现了液晶弹性体的精准墨水直写打印技术。在此过程中,刚性介晶单元被直接写入具有可控分子序列的三维结构中。介晶排列顺序是通过打印路径设置的,不同的排列顺序可以实现不同的刺激响应性能。基于迈克尔加成反应生成液晶大分子前驱体墨水并调控其流变性能使之可以用直径0.25 mm的细小针头挤出,并与打印参数相配合,获得形貌规整,介晶高度取向的打印样品。取向的单根液晶弹性体纤维在加热时会沿着印刷方向实现40%以上的可逆收缩。具有受控几何形状和刺激响应的结构,可以实现热致变形和无限制热致运动。除了简单的热致变形行为如弯曲、凸起和螺旋等,通过调整打印参数可以实现仿跳蚤跳动和热压弹起,以及无限制的热致滚动。这一发现使得4D打印液晶弹性体样品不再局限于简单的驱动器,而是具备智能仿生行为的软体机器人。通过4D打印批量生产的软体机器人可以实现智能仿生、运输、探索未知环境等应用。

被引次数: CSCD(9)
水凝胶仿生柔性电子学
李胜男, 付俊
应用化学    2022, 39 (1): 55-73.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210514
摘要889)   HTML21)    PDF (9007KB)(904)   

水凝胶力学性质与生物组织相似,生物相容性好,在生物电子学领域具有独特的优势。受生物组织——如皮肤、神经、肌肉等启发,发展了具有仿生结构和功能的水凝胶材料。以这种水凝胶材料制作而成的柔性电子器件具有感知温度、压力、应变、电场等外界刺激的功能,可模拟生物组织的传感能力,在仿生电子皮肤,人工肌肉,人工神经等领域具有重要的应用前景。总结了水凝胶仿生柔性电子学的研究进展,包括水凝胶柔性电子器件,水凝胶仿生柔性电子学的应用以及目前面临的主要挑战,并对未来需要解决的科学问题和发展方向进行了展望。

被引次数: CSCD(1)
病原微生物的核酸检测分析研究进展
李子玥, 杨同仁, 杨歌, 黄渊余
应用化学    2021, 38 (5): 592-604.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210099
摘要881)      PDF (1935KB)(864)   
2019年12月,全球爆发新型冠状病毒肺炎疫情(COVID-19),使生物安全面临着巨大危机。 病原微生物的快速、准确、低成本检测是保障生物安全的重要组成元素之一,是疫情预防、控制和诊断的关键。 本综述介绍了核酸测序技术、等温扩增技术和基因编辑技术(CRISPR/Cas)于便携式一体化设备中的应用,为研发“低成本,高效率,结果可视化”集成式检测方法提供了可能性,旨在为病原微生物的有效防控提供保障。
共轭聚合物在溶液中吸收峰红移的物理根源解析
黄杰涛, 王大鹏
应用化学    2021, 38 (11): 1486-1493.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210138
摘要875)      PDF (1065KB)(964)   
利用荧光相关光谱(FCS)测定了聚(3-己基噻吩)(P3HT)和聚(2-甲氧基,5(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑)(MEH-PPV)两种经典共轭聚合物在不同溶剂中的流体力学半径( R H),并发现对于同种高分子,其在不同溶剂中的 R H与溶液吸收光谱的最大吸收波长( λ max)呈线性变化关系。 利用良溶剂和不良溶剂构建混合溶剂体系,通过调控不良溶剂的体积分数,研究MEH-PPV在特定溶剂质量情况下 R Hλ max的变化关系,发现在同时存在聚集和构象塌缩情况下, R Hλ max仍然呈现线性变化关系。 进一步,对只含4个重复单元MEH-PPV低聚物在四氢呋喃-水混合液中的吸收光谱和 R H进行表征,发现随着非溶剂水的比例增加, λ max仍会红移。通过上述研究工作可知,无论是由于分子链间聚集还是单个分子的构象变化,同种共轭聚合物在溶液中尺寸的总体大小与吸收光谱的 λ max呈现线性变化关系。
纳米生物材料在抗病毒疫苗佐剂中的应用
曹灵芝, 王钊铄, 王蓓
应用化学    2021, 38 (5): 572-581.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210062
摘要848)      PDF (1256KB)(984)   
病毒引发的传染病严重危害人类的健康,新型冠状病毒(COVID-19)感染的肺炎疫情已构成全球重大公共卫生事件。 疫苗接种是有效防止病毒感染和控制传染病蔓延的重要途径。 常规疫苗往往存在半衰期较短、免疫原性不强、靶向性弱、吸收慢、储存和运送要求高等问题。 近年来,纳米生物材料由于具有较低的全身毒性,更强的组织靶向性,较高的比表面积和更低的免疫滴度,有望作为疫苗佐剂用于病毒感染性疾病的预防和治疗。 本篇综述了纳米生物材料作为抗病毒疫苗佐剂的分类、作用途径和机制,并结合目前正在世界范围内流行的新型冠状病毒肺炎,描述了纳米生物材料在新冠疫苗中的应用。 最后,总结了纳米生物材料在抗病毒疫苗佐剂中面临的挑战。
被引次数: CSCD(1)
单原子催化剂在锂硫电池中的研究进展
王欣, 张冬, 杜菲
应用化学    2022, 39 (4): 513-527.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210331
摘要840)   HTML65)    PDF (5515KB)(1009)   

锂硫电池因其较高的理论比容量和能量密度而成为最有前途的下一代储能系统之一。然而,硫和放电产物硫化锂的低导电率、可溶性多硫化锂(LiPSs)的穿梭以及缓慢的反应动力学致使锂硫电池的循环寿命短、倍率性能低。近年来,研究表明具有强催化活性的单原子(SAs)是理想的LiPSs锚定中心和催化位点。用SAs修饰正极和隔膜有助于吸附多硫化物并催化其转化,修饰负极则可显著提高锂的剥离/沉积效率,抑制锂枝晶的生长。本文综述了SAs在锂硫电池中的研究进展,包括材料合成、表征方法以及应用方向。最后,对SAs应用在电池中所面临的挑战和未来发展方向进行总结。

氢能的发展机遇与面临的挑战
李星国
应用化学    2022, 39 (7): 1157-1166.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.220059
摘要840)   HTML31)    PDF (2820KB)(728)   

氢能作为一种重要的清洁可再生能源受到越来越多的关注。本文首先从能源资源、CO2减排、大规模能源储存3个方面简略地说明了氢能的发展机遇。 随后更多的是对氢能发展面临的一些挑战进行了介绍,这些也是氢能发展的瓶颈,这些问题不解决,氢能难以产业化应用。所以本文围绕着制氢、储运、基础设施、关键设备、安全等一些领域,对国内外的研究状况以及最新动态进行了介绍,并对一些具体问题和技术做了进一步的说明,给出了一些方向和技术指标。另外,对氢能应用,也提出了一些多样化的建议,可供产业化开发参考。

防控新冠肺炎的生物安全材料研究进展
蔡满莹, 廖玉辉, 徐伟, 周东方
应用化学    2021, 38 (5): 498-509.   DOI: 10.19894/j.issn.1000-0518.210053
摘要838)      PDF (2071KB)(812)   
生物安全问题严重地威胁了人类的生存与发展。 在新冠肺炎疫情持续蔓延与疫情防控常态化的背景下,生物安全防控越发重要,直接关系到社会、经济和政治的发展。 新冠疫情初期的个人防护装备紧缺暴露了医疗紧急物资储备严重不足,应对突发公共卫生事件能力缺乏。 面临严峻的疫情挑战,跨学科、多学科合作是科学防疫的关键。 材料的光、电、声、磁和热等多特性有助于设计和制备多功能的新型生物安全材料,满足检测、预防和治疗各方面的生物安全防控所需。 充分发挥生物安全学与材料学交叉融合的优势,利用新型生物安全材料克服传统材料的不足与缺点来改善检测手段或提供新式检测方法,生产多功能口罩、防护服,开发多种、高效、低毒药物与疫苗,有助于做好医疗紧急物资储备,有利于抗击新冠肺炎大流行。 同时,新型生物安全材料的生物安全性是不可忽视的。 基于基础研究和实际问题,加快产业化速度,未来才能够更好地应对其他新发突发传染病流行。