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本發(fā)明公開(kāi)了一種基于相變磁性材料的非易失性邏輯器件及邏 輯操作方法，非易失性邏輯器件包括磁頭以及依次附著于襯底上的底 電極、絕緣層，相變磁性薄膜和頂電極；其中相變磁性材料由一種相 變材料基質(zhì)中摻雜鐵磁性元素構(gòu)成，材料的磁性能夠通過(guò)非晶態(tài)-晶態(tài) 相變來(lái)可逆調(diào)控。本發(fā)明基于材料的相變控磁特性實(shí)現(xiàn)“實(shí)質(zhì)蘊(yùn)涵” 邏輯運(yùn)算以及“與”、“或”、“與非”和“或非”四種布爾邏輯運(yùn) 算，其運(yùn)算結(jié)果以材料的剩余磁化存儲(chǔ)在器件中，從而實(shí)現(xiàn)

研究發(fā)現(xiàn)氧空位引入能夠有效調(diào)控富鋰錳基層狀氧化物中的庫(kù)倫斥力，實(shí)現(xiàn)TMO6八面體的可逆畸變，同時(shí)能夠有效抑制過(guò)渡金屬離子的遷移和溶解，使得電化學(xué)性能獲得顯著改善。

產(chǎn)品服務(wù):焦化廠外排廢水含高濃度有毒、難降解的氰化物、COD及氨氮稱(chēng)為焦化廢水，是一種較難處理的有機(jī)廢水，傳統(tǒng)處理方法后無(wú)法達(dá)標(biāo)。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題的的日益重視以及國(guó)民環(huán)保意識(shí)的不斷提高，廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)也變得更為嚴(yán)格。各國(guó)學(xué)者經(jīng)過(guò)不斷的探索研究出了一些新的焦化廢水處理技術(shù)，如：電化學(xué)氧化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)、膜技術(shù)等。這些技術(shù)對(duì)焦化廢水中的污染物處理的較為徹底且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，但是這些技術(shù)投資成本和運(yùn)行成本較高并且很多仍處于理論研究和實(shí)驗(yàn)室研究階段，較難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì):本研究以鐵基的納米材料制備電極具有單個(gè)優(yōu)點(diǎn)：高效降解焦化廢水，高的使用壽命；低的處理成本。 市場(chǎng)概況:發(fā)展規(guī)劃： 本團(tuán)隊(duì)計(jì)劃創(chuàng)立集特色催化劑和配套設(shè)備為一體的納米電催化工藝，以去除焦化廢水中的難降解污染物為主要目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫色、除臭和凈化水體的目標(biāo)。經(jīng)營(yíng)目標(biāo)是以上海環(huán)保公司為依托，對(duì)于他們?cè)诠こ虘?yīng)用中的水處理需求，公司為其提供相應(yīng)的環(huán)保咨詢(xún)和先進(jìn)的水處理產(chǎn)品，互利共贏。與此同時(shí)也要逐步提高產(chǎn)品品牌的市場(chǎng)認(rèn)可度以及品牌效應(yīng)。  商業(yè)模式:盈利模式： 前期以Fe基納米電極與配套電催化設(shè)備的批量生產(chǎn)和銷(xiāo)售為主，在產(chǎn)品推廣到一定階段后，以實(shí)際廢水處理工程項(xiàng)目承包運(yùn)營(yíng)為主。 

作為T(mén)FT液晶材料的“領(lǐng)軍者”，偕二氟雙環(huán)己烷的市場(chǎng)前景可想而知。目前，該材料技術(shù)由日本壟斷，本項(xiàng)目新技術(shù)的出現(xiàn)將有望打破該格局，為本土TFT液晶材料研究和產(chǎn)業(yè)化作出貢獻(xiàn)。本技術(shù)采用經(jīng)濟(jì)易得的工業(yè)原料4-丙基環(huán)己基酮和二氟氯乙酸（鈉）為起點(diǎn)，以反式烯丙醇和二氟氯乙酸酯化，由Reformatsky-Claisen重排反應(yīng)將偕二氟亞甲基重排到目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)中的所需位置，得到關(guān)鍵中間體γ、δ-不飽和酸；最終通過(guò)分子內(nèi)烷基化反應(yīng)完成閉環(huán)以及Barton-McCombie自由基去氧反應(yīng)，完成了偕二氟雙環(huán)己烷液晶材料（單體）的合成。

近年來(lái)，材料的高性能化、多功能化一直是重要的研究方向，而采用蒙托土（MMT）改性聚合物是這一研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。這其中，兩相熔融插層復(fù)合法因?yàn)槠洵h(huán)境友好以及與現(xiàn)行聚合物加工技術(shù)相容已成為最主要的聚合物基/MMT納米復(fù)合材料的制備方法之一，但加工過(guò)程中的高溫熔融易誘發(fā)基體大分子降解是該法存在的主要缺陷； 另外，已有大量研究工作采用原位聚合法制備聚合物基/MMT納米復(fù)合材料，但MMT含量高于3％時(shí)，常導(dǎo)致MMT的插層效果不均勻，體系中同時(shí)出現(xiàn)未插層、插層與剝離的情況，從而影響復(fù)合材料的性能。本項(xiàng)目提出了一種制備這類(lèi)納米復(fù)合材料的新方法：以超臨界二氧化碳（SCCO2）作為介質(zhì)，原位分散聚合制備聚合物基/MMT納米復(fù)合材料。該全新聚合工藝有如下特點(diǎn)：反應(yīng)溫度較低（60℃左右），可避免加工過(guò)程中因高溫熔融使大分子鏈降解的弊?。涣硗?，由于SCCO2的粘度低、傳質(zhì)快，易于制得MMT含量高、且插層效果均勻的聚合物基/MMT納米復(fù)合材料；SCCO2不燃、無(wú)毒、價(jià)廉，能替代眾多有機(jī)溶劑，避免環(huán)境污染；SCCO2對(duì)單體和聚合物的溶解能力可以通過(guò)溫度和壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，故通過(guò)減壓即可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)－分離一體化，省卻了高能耗的脫溶劑過(guò)程，因此使用SCCO2作為聚合反應(yīng)的介質(zhì)符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

本研究設(shè)計(jì)并合成了無(wú)定型 Ag-Bi-S-O 修飾的 Bi 0 納米顆粒，將其應(yīng)用于二氧化碳電還原反應(yīng)中 （圖 1 ） 。 該研究工作首先通過(guò)溶劑熱法制備了 AgBiS 2 納米棒，并將其在空氣中煅燒處理，得到了組成為 Ag 0.95 BiS 0.75 O 3.1 的雙金屬硫氧復(fù)合物納米棒。在進(jìn)一步電化學(xué)還原預(yù)處理后，該復(fù)合物被轉(zhuǎn)化為無(wú)定型 Ag-Bi-S-O 修飾的 Bi 0 納米顆粒。這種新型二氧化碳電還原催化劑在僅有 450 mV  的過(guò)電位下，實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 94.3% 的甲酸法拉第效率和 12.52 m A/ cm 2 的甲酸部分電流密度。通過(guò)與 AgBiS 2 、 Bi 硫氧復(fù)合物及 Bi 2 S 3 參比樣品進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在電化學(xué)還原預(yù)處理過(guò)程中，金屬硫化物中的 -2 價(jià)硫會(huì)轉(zhuǎn)化為 H 2 S 并離開(kāi)電極表面，只有金屬硫氧復(fù)合物中被氧化為 +6 價(jià)的硫能保留在催化劑中。后續(xù)實(shí)驗(yàn)表明 ，這一部分硫能促進(jìn)水的解離，而甲酸形成過(guò)程中所需的 H + 正是來(lái)自于 H 2 O 。因此，甲酸的生成被極大程度地促進(jìn)。另一方面， Ag-Bi-S-O 修飾 Bi 0 納米顆粒中的 Ag ，有利于電荷在電極中傳遞，提高了催化劑的電流密度。在過(guò)電位為 450 mV  時(shí)，更大的電流密度可以提高陰極附近的局域 pH ，而更大的局域 pH 能進(jìn)一步提升硫促進(jìn)水解離的效用，同時(shí)抑制氫析出反應(yīng)的發(fā)生。因此，無(wú)定型 Ag-Bi-S-O 修飾的 Bi 0 納米顆粒可以在極低的過(guò)電位下將二氧化碳高活性、高選擇性地轉(zhuǎn)化為甲酸。

在金屬鋰-硫二次電池中，鋰與硫完全反應(yīng)后生成 Li2 S ，能夠發(fā)生多電子反應(yīng)(2個(gè)電子反應(yīng))，釋放出超常的電化學(xué)容量，其電極理論比容量為1672mAh/g，以此構(gòu)建的電池體系理論能量密度將達(dá)到2600Wh/kg，完全可以滿足現(xiàn)代信息技術(shù)和電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域?qū)瘜W(xué)電源高能量密度和安全性的要求。但是金屬鋰容易形成枝晶而引發(fā)安全問(wèn)題。單質(zhì)硫正極材料具有導(dǎo)電性能低，特別是在有機(jī)電解液中的溶解性制約了其在高能二次電池體系中的發(fā)展。 本課題采用室溫離子液體做電解液，提出了用“納

焦化廠外排廢水含高濃度有毒、難降解的氰化物、COD及氨氮稱(chēng)為焦化廢水，是一種較難處理的有機(jī)廢水，傳統(tǒng)處理方法后無(wú)法達(dá)標(biāo)。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題的的日益重視以及國(guó)民環(huán)保意識(shí)的不斷提高，廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)也變得更為嚴(yán)格。各國(guó)學(xué)者經(jīng)過(guò)不斷的探索研究出了一些新的焦化廢水處理技術(shù)，如：電化學(xué)氧化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)、膜技術(shù)等。這些技術(shù)對(duì)焦化廢水中的污染物處理的較為徹底且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，但是這些技術(shù)投資成本和運(yùn)行成本較高并且很多仍處于理論研究和實(shí)驗(yàn)室研究階段，較難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系講席教授王湘麟課題組在基于納米石墨烯的高性能單原子電催化劑、C60衍生物高效儲(chǔ)鋰、CSPbBr3量子點(diǎn)鐵電性質(zhì)研究等取得重要進(jìn)展。相關(guān)論文發(fā)表于Nano Energy(IF：15.548)；ACS nano (IF：13.903)；《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（Journal of the American Chemical Society，IF：14.695)。 發(fā)展高效穩(wěn)定的非鉑基電催化劑對(duì)質(zhì)子交換膜電池等清潔能源轉(zhuǎn)換裝置的大規(guī)模應(yīng)用具有關(guān)鍵作用。王湘麟團(tuán)隊(duì)基于結(jié)構(gòu)明確的納米石墨烯，合成了單原子鐵-氮-碳氧還原催化劑，其催化活性接近商業(yè)Pt/C，并具有高循環(huán)穩(wěn)定性。我校物理系副教授徐虎和物理系博士后黃祥構(gòu)建了理論計(jì)算模型并模擬電催化反應(yīng)過(guò)程。 在鋰電池電極材料方面，王湘麟團(tuán)隊(duì)與臺(tái)灣大學(xué)高分子科學(xué)與工程研究所教授王立義(Wang Leeyih)團(tuán)隊(duì)合作，基于C60衍生物開(kāi)發(fā)高性能的儲(chǔ)鋰材料，研究論文發(fā)表于ACS Nano。 王湘麟團(tuán)隊(duì)與吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院袁宏明教授合作，首次發(fā)現(xiàn)全無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦CsPbBr3量子點(diǎn)具有出色的鐵電性，研究論文發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。

在 雙金屬氮雜富勒烯 Gd2@C79N 的分子結(jié)構(gòu)和量子比特行為這一體系中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意疊加態(tài)的操控，并可應(yīng)用于 Grover 算法中。直流磁化率測(cè)試表明，碳籠上氮原子取代引入的自由基轉(zhuǎn)移到內(nèi)部釓離子之間，并與兩個(gè)釓離子發(fā)生強(qiáng)的鐵磁耦合（耦合常數(shù) JGd-Rad = 350 ± 20 cm-1 ），使體系呈現(xiàn)出 S = 15/2 的高自旋基態(tài)。連續(xù)波電子順磁共振（ cw-EPR ）測(cè)試在 0-6000 G 磁場(chǎng)范圍內(nèi)觀測(cè)到了 22 個(gè)躍遷，通過(guò)自旋哈密頓量的擬合可以確定 Gd2@C79N 中豐富的多能級(jí)結(jié)構(gòu)。脈沖 EPR （ pulse EPR ）則可以通過(guò)自旋回波（ spin echo ）信號(hào)研究體系中的退相干行為。在 5 K 溫度下， 2-6000 G 磁場(chǎng)范圍內(nèi)，高自旋 Gd2@C79N 仍然具有微秒量級(jí)的退相干時(shí)間， 如此長(zhǎng)的退相干時(shí)間使得對(duì)任意自旋疊加態(tài)的操控成為可能。自旋回波章動(dòng)實(shí)驗(yàn)證明了體系中多樣性拉比循環(huán)（ Rabi Cycle ）的存在，拉比頻率則可由旋轉(zhuǎn)波近似的方法從 22 個(gè)躍遷推演計(jì)算，并且得到與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致的結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證了 Gd2@C79N 的 22 個(gè)躍遷非常適合用于量子操作。