PHI AES 科研成果年报

回顾 2021 年，PHI AES，包括PHI 710和 PHI 4700仪器，在支持科学研究方面产生了积极的影响，PHI AES仪器为1300多篇学术出版物提供了关键科学数据，其中许多成果发表在高影响力期刊（Nature和Science）。

PHI AES仪器主要用于研究大量具有高科技特性和重大研究价值的新型材料：如基于钙钛矿¹、砷化镓²和硅³ 的太阳能电池；假肢和医疗植入物^4-6 ; 二维量子材料⁷ ; 用于燃料电池、水分解、能量储存^8-9和有机微污染物去除¹⁰ 的新型催化剂；发光二极管^11-12；热电材料¹³ ; 金属合金的深海摩擦腐蚀¹⁴ ; 核电站和水冷反应堆的低碳钢材料¹⁵; 不锈钢点腐蚀¹⁶ ; 增材制造¹⁷ ; 锂离子电池^18-19 ; 以及全固态电池²⁰。

其中一个例子是在《Nature Communications》上发表的一篇由华东理工大学工业废水无害化与资源化国家工程研究中心的研究成果，为当前“双碳”目标下生物质等原料的高原子经济性转化利用提供了有效的参考。这项工作筛选多种天然矿物和实际矿粉，由此发掘Fe-Mn的多级赋存形态对氧化自由基的发生与调控至关重要，并进一步设计优化了MnO₂和针铁矿混合的软锰矿物理混合针铁矿复合催化剂，实现了产物乙醇酸（GA）和甲酸（FA）的高产率协同制备。整个催化体系也表现出了高度的稳定性，展现了优异的实际应用前景，完善了生物基聚乙醇酸产业链上一环，提供了双碳背景下煤基-生物基新材料产业协同创新的可行性。在本项目研究中通过使用 PHI AES 710扫描俄歇纳米探针，科学家们对新鲜的Mn基催化剂和反应后的催化剂表面获得了Mn元素空间分辨影像，帮助阐明了催化剂氧化的机制（图1）。PHI AES 710仪器所具备的高空间分辨(<8 nm) 元素影像功能能够对材料的形貌和表面元素分布提供出色的可视化效果。

图 1. 新鲜（底部）和反应后（顶部）MnO₂ /Goe催化剂AES的SEM影像和Mn元素俄歇影像。

另一例子是发表在《NPG Asia Materials》的论文，由东京工业大学和格拉斯哥大学的研究者²²利用 PHI AES 710仪器研究了铁基超导体。在这项工作中，通过俄歇深度剖析探测了Fe-pnictide异质结构层状材料的界面化学性质。俄歇深度剖析结果显示了在未掺杂和Co²⁺替代的情况下，存在光滑和干净的界面，以及在沉积过程中过量O ^2-存在的情况下形成的界面层（图2）。对这些极薄层进行精确深度剖析的结果体现了PHI AES 710优异的深度分辨能力。

图2. STEM 图像: a. 干净的、未掺杂Sm-1111/Ba-122的界面、b. 干净的，Co ²⁺ -取代La-1111/Ba-122的界面、c. Sm-1111/Ba-122中的界面层 (IFL)（过量的O ^2–）；AES深度剖析: d. 未掺杂Sm-1111/Ba-122、e. Co ²⁺ -取代La-1111/Ba-122，和f. Sm-1111/Ba-122中的界面层 (IFL)（过量的O ^2–）。