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ChemFu科普云课堂第四期——探索团簇奥秘,点亮强国之路

在国家自然科学基金与中国科协的持续支持下,福州大学化学科普基地始终围绕魅力化学、科普育人的宗旨,致力于开发优质科普资源、组织高水平科普活动,有力推动了青少年化学科普教育的高质量发展。

  20202024年间,基地成功举办了三期ChemFu科普云课堂,累计吸引近30万人次参与,获得广泛关注。该系列活动不仅展现化学之趣、化学之美和化学之能、激发青少年的科学兴趣、提升大学生的实践与创新能力,更弘扬了科学精神与科学家精神,切实发挥了科普工作在价值引领和人才培养方面的作用。

在建设科技强国的时代背景下,我国团簇化学科学家秉持报国初心,深耕团簇构效关系,在开发具有特殊功能的团簇材料与器件方面取得了一系列重要突破,为强化国家战略科技力量作出了积极贡献。2025928日至30日,基地以《探索团簇奥秘 点亮强国之路》为主题,推出了与团簇材料相关的第四期ChemFu科普云课堂。

本期云课堂通过三部科普视频,系统介绍福州大学科研团队在团簇化学领域的最新成果。视频将从宏观性质与微观结构相结合的角度,揭示货币族金属团簇与多酸团簇的奥秘,在原子层面阐释结构与功能之间的关联,并展示该类材料在光电转换、信息加密、核能清洁利用等领域的应用前景,普及配位化学与分析化学知识,传播宏微结合的学科思维,弘扬福州大学三种精神

第一幕《“原子积木”巧构发光晶态货币族金属团簇》

上线时间:2025928 1000

原子级制造是通过精准操控原子,实现原子级精度和结构制造,可逐步推动制造的可控量到原子尺度。这项技术推动新材料逼近理论极限性能,是先进制造向微观深度发展的必然趋势,也是培育新质生产力的战略选择。晶态货币族金属(金、银、铜)团簇(简称币簇)作为新型纳米材料,凭借其独特的光电性质,近年来在学术研究和应用中备受关注。

本视频介绍了清华大学王泉明教授团队和福州大学雷振研究员团队近年来采用原子积木组装策略巧构发光币簇的研究成果。团队围绕提升币簇发光量子效率的问题开展研究,从币簇的结构出发,提出构建刚性结构“锁住”能量的创新研究思路,采用“配体刚性调控”、“金属原子改造”、“阴离子调控”等原子积木组装策略,成功构建了具有独特几何构型的系列新型晶态币簇,显著提升了其光致发光性质,拓展了其在光学防伪、OLED显示等领域的应用。这些研究为超亮金属团簇材料开发提出了全新原子级制造研究范式,不仅有助于理解从微观到宏观物质过渡规律,也为原子级制造提供了重要的“自下而上”构筑基元。

第二幕《水溶发光多酸复合银簇:用光加密的未来密钥》

上线时间:20259291000

在数字经济与智能技术深度融合的背景下,信息安全已成为国家战略的重要保障。随着人工智能赋能产业变革,光学防伪材料正从传统物理防伪载体转向智能安全防御体系的核心组成部分。具有纳米级尺寸和原子级精确结构的晶态银团簇材料在光学防伪、催化和药物标记等领域具有重要的潜在应用。然而,传统有机配体保护的晶态银团簇材料在水溶性、稳定性和发光性能等方面仍然存在不足,限制了其在光学防伪领域中的应用。

本视频介绍了郑寿添教授和李新雄教授团队2024年发表在《Angewandte Chemie International Edition》的一项研究成果。该团队创新地发展了一种利用高电负性和氧化还原惰性的全无机铌多酸作为银团簇的保护配体,用于解决晶态银团簇材料稳定性和水溶性难题,成功合成了首例稳定性和水溶性良好且具有独特外界刺激响应发光性能的核壳结构型全无机铌多酸保护的银团簇材料Ag8@Nb162。该银团簇材料不仅对变温和变酸碱度的外界刺激会产生可逆的发光变化响应,而且在多轮外界刺激下,团簇结构始终保持稳定,有望作为一种新型的光学防伪密钥应用于新型光学动态加密模型中。该创新的研究,始于对未知的毛估,成于对实验的严谨,终化作守护数字时代的"中国密钥"——科技自强的征程中,既需仰望星空的勇气,更离不开每一滴浇筑真理的汗水。

第三幕《锶离子精准捕手:位点异化铌多酸材料》

上线时间:20259301000

随着核能的快速发展,放射性废物的管理成为全球可持续发展面临的关键问题。放射性锶-9090Sr)是高放射性核废液中的常见成分。由于容易被人体吸收,对健康危害大,因此,如何精准高效地从核废液中分离90Sr,并实现90Sr吸附剂的高效再生和可持续循环利用,是亟待解决的关键问题。

本视频介绍了福州大学郑寿添教授团队2024年发表在《Nature Communications》的创新研究成果。团队聚焦材料吸附位点的高选择性吸附与易解吸的相互矛盾问题开展攻关研究,创新性地提出了位点异化策略,在全无机三维框架多铌氧簇材料中构建镊子位点凹位点两种独立的功能位点,在分子尺度上实现对放射性核素Sr²的精准识别、高效吸附和脱附,展现了化学学科在应对能源环境问题中所发挥的积极作用,体现了我国科学家面向国家需求、勇攀科技高峰的创新精神。


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