他，15岁上大学，34岁成为全球顶尖科学家，刚刚一天连发2篇Nature

2022年06月30日09:42:28 科学 1939

北京时间6月29日深夜，国际顶尖学术期刊 Nature同时在线发表了美国加利福尼亚大学洛杉矶分校段镶锋教授两篇研究文章，段镶锋教授分别作为唯一通讯作者和合作通讯作者。两篇研究成果分别题为“Chiral molecular intercalation superlattices”和“Hypocrystalline ceramic aerogels for thermal insulation at extreme conditions”。在高质量手性分子插层超晶格材料、极端条件下的隔热陶瓷气凝胶领域取得新突破。

段镶锋教授，1977年出生于中国湖南武冈，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校终身教授、湖南大学特聘教授、纳米材料学家。1997年获中国科学技术大学化学学士学位，分别于1999年和2002年获哈佛大学化学硕士学位、物理化学博士学位，2002年至2008年，成为Nanosys Inc.的创始科学家、首席科学家和先进技术经理，2008年入职加州大学洛杉矶分校的化学与生物化学系。2011年入选汤森路透集团发布的2000-2010年全球顶尖100化学家名人堂榜单和全球顶尖100材料学家名人堂榜单，先后获得美国"青年科学家总统奖" 、贝尔比奖章等重要荣誉。

段镶锋教授近年来在无机纳米结构方面的研究，为纳米科学和纳米技术的发展做出了重要贡献。目前的研究方向包括纳米尺度材料的异构集成、新型纳米尺度器件概念的开发以及在未来电子、能源科学和生物医学科学中的应用探索。

手性分子插层超晶格材料

段镶锋教授团队介绍了一种新型手性分子插层超晶格材料的制备方法。通过将手性分子层插入范德华材料的间隙，又称之为插层，形成了“超晶格”材料，由交替的二维原子单分子层和高度有序的手性分子层组成，实现了高度有序的超晶格结构和手性光学选择特性。这种超晶格材料，在手性诱导的自旋选择性中，解决了以往固态器件中结构均匀性低导致样品大面积的自旋选择性低的问题。该研究还设计加工了一种自旋隧穿连接器件，将制备的手性分子插层超晶格材料作为自旋过滤层，实现了超过300%的隧道磁阻比和超过60%的自旋极化率。这一研究为探索固态器件中手性诱导的自旋选择性提供了一个平台，为未来的手性分子电子器件提供了广阔的前景。

极端条件下的隔热陶瓷气凝胶

第二项研究中，哈尔滨工业大学徐翔教授，李惠教授和美国加州大学洛杉矶分校段镶锋教授团队继Science后再次合作，多尺度设计并合成了具有锯齿形结构的亚晶锆纳米纤维气凝胶，以接近零的泊松比和接近零的热膨胀系数实现了优异的热机械性能。所得陶瓷气凝胶具有高机械柔韧性、在剧烈热冲击和高温下的高热稳定性，以及出色的高温隔热性能。在 50% 的应变下，重复循环压缩 1,000 次，几乎没有应力退化，弯曲应变高达 90%，没有任何外部断裂失效，表现出优异的机械柔韧性。该陶瓷气凝胶还可以实现高达 360° 的扭转角，在循环载荷下几乎没有形态变化或结构退化，表明具有出色的抗疲劳性。同时，在 10,000 次热冲击循环后还保持其原始形态，极限应力几乎保持不变，强度退化几乎不超过 1%，说明具有出色的结构稳定性和对剧烈温度循环的抗性。此外，在 25 °C 时的热导率仅为26 mW m^-1K^-1，而在 1,000 °C时仅为 104 mW m^-1K^-1，展示出优异的高温绝热性能，可以为极端条件下的多种应用特别是航空航天领域提供可靠的隔热材料。