丹凤千字科普：micrometer与微米（详细资料介绍）

《科学》，XXXX年XX月XX日，第XXX卷，第XXX期

材料科学领域最新研究报道

一、通过原子薄层黑磷实现宽带电光偏振转换

研究团队在法布里-珀罗腔中集成了三层黑磷（TLBP），实现了通信波长范围内的电可重构极化转换。这一发现在偏振控制领域具有重大意义。通过光谱调谐，能够在庞加莱球体的大部分区域产生极化状态，而电调谐则使极化转换的状态跨越了近一半。这为光子系统中的主动偏振控制提供了新的可能性。该研究还观察到线性到圆形和交叉极化电压转换现象，证明了其高动态范围的通用性。

二、通过细胞壁工程制造轻质且可塑的木材作为可持续结构材料

研究人员利用细胞壁工程技术，成功将硬木平面板塑造成通用的三维结构。在分解木材的木质素成分并通过蒸发水关闭导管和纤维后，他们在快速水冲击过程中部分地重新膨胀木材，选择性地打开导管。这种策略增加了木材的塑形能力，同时保持了其机械性能。所得的三维成型木材比原始木材更强，可与广泛使用的轻质材料如铝合金相媲美。这一突破提高了木材作为结构材料的潜力，降低了对环境的影响。

三、增材制造设计先进钛合金的成分调制

本研究展示了利用增材制造设计成分调制钛合金的原创方法。通过激光粉末床聚变调制合金浓度空间，实现了两种不同合金熔体的部分均匀化。这一创新使我们对Ti-6Al-4V基体中316L所含元素的微米级浓度进行了调节。相稳定性以及微观的周期性分布和独特结构，极大地改善了增材制造钛合金的均匀变形和加工硬化能力。这种方法为设计结构和功能应用的浓度调制异质合金开辟了新的途径。

物理学领域新研究解读

一、金属有机框架中水结构的演变为改善大气水收集提供新思路

研究人员通过单晶X射线衍射测量和密度泛函理论计算，解析了金属有机框架MOF-303的充水机制。他们发现，水分子首先与极性有机连接物紧密结合，随后形成孤立的簇、链，最后形成网络。这种水结构的进化促使研究人员通过改变孔隙来精确调节水分子的结合强度，从而调节吸水行为。这一发现导致更高的水生产率以及再生温度和焓的可调性，同时不损害容量和稳定性。

二、硫锚定合成用于燃料电池的铂金属间纳米颗粒催化剂

本研究介绍了使用硫锚定合成铂金属间纳米颗粒催化剂的方法，该催化剂用于燃料电池。在硫掺杂的多孔碳载体上，铂与硫之间的强相互作用抑制了金属烧结，使得铂金属间化合物的平均粒径小于5纳米。该研究合成了由铂与其他金属元素组合而成的金属间化合物库，并研究了电催化氧还原反应活性与合金成分和铂表皮应变的依赖关系。这些金属间化合物库在质子交换膜燃料电池中表现出高质量效率和高活性。

三、铁催化多组分自由基级联交叉偶联的通用方法

▲ 摘要

过渡金属催化的交叉偶联反应是化学合成中最常用的方法之一。尽管铁作为一种可能更便宜、更丰富、毒性更小的过渡金属催化剂具有明显的优势，但在多组分交叉偶联中的实际应用仍然大多不成功。我们展示了以1,2-双(二环己基膦基)乙烷铁催化的-硼基自由基的生成（通过选择性自由基添加到乙烯硼酸盐中），然后与格氏试剂进行耦合反应。接着，我们通过开发一种通用且广泛适用的铁催化多组分环化-交叉偶联协议，进一步扩大了这些自由基级联的范围，该协议涉及多种体系，并允许合成实用的氟代环状化合物。机理研究表明，双芳基化的Fe（II）物种负责生成烷基自由基以启动催化过程，而碳碳键的形成则在单芳基化的Fe（II）中心和瞬态烷基自由基之间进行。这种反应机理的发现为铁催化剂在多组分反应中的应用提供了新的可能性。