他，15歲上大學，34歲成為全球頂尖科學家，剛剛一天連發2篇Nature

2022年06月30日09:42:28 科學 1939

北京時間6月29日深夜，國際頂尖學術期刊 Nature同時在線發表了美國加利福尼亞大學洛杉磯分校段鑲鋒教授兩篇研究文章，段鑲鋒教授分別作為唯一通訊作者和合作通訊作者。兩篇研究成果分別題為「Chiral molecular intercalation superlattices」和「Hypocrystalline ceramic aerogels for thermal insulation at extreme conditions」。在高質量手性分子插層超晶格材料、極端條件下的隔熱陶瓷氣凝膠領域取得新突破。

段鑲鋒教授，1977年出生於中國湖南武岡，美國加利福尼亞大學洛杉磯分校終身教授、湖南大學特聘教授、納米材料學家。1997年獲中國科學技術大學化學學士學位，分別於1999年和2002年獲哈佛大學化學碩士學位、物理化學博士學位，2002年至2008年，成為Nanosys Inc.的創始科學家、首席科學家和先進技術經理，2008年入職加州大學洛杉磯分校的化學與生物化學系。2011年入選湯森路透集團發佈的2000-2010年全球頂尖100化學家名人堂榜單和全球頂尖100材料學家名人堂榜單，先後獲得美國"青年科學家總統獎" 、貝爾比獎章等重要榮譽。

段鑲鋒教授近年來在無機納米結構方面的研究，為納米科學和納米技術的發展做出了重要貢獻。目前的研究方向包括納米尺度材料的異構集成、新型納米尺度器件概念的開發以及在未來電子、能源科學和生物醫學科學中的應用探索。

手性分子插層超晶格材料

段鑲鋒教授團隊介紹了一種新型手性分子插層超晶格材料的製備方法。通過將手性分子層插入范德華材料的間隙，又稱之為插層，形成了「超晶格」材料，由交替的二維原子單分子層和高度有序的手性分子層組成，實現了高度有序的超晶格結構和手性光學選擇特性。這種超晶格材料，在手性誘導的自旋選擇性中，解決了以往固態器件中結構均勻性低導致樣品大面積的自旋選擇性低的問題。該研究還設計加工了一種自旋隧穿連接器件，將製備的手性分子插層超晶格材料作為自旋過濾層，實現了超過300%的隧道磁阻比和超過60%的自旋極化率。這一研究為探索固態器件中手性誘導的自旋選擇性提供了一個平台，為未來的手性分子電子器件提供了廣闊的前景。

極端條件下的隔熱陶瓷氣凝膠

第二項研究中，哈爾濱工業大學徐翔教授，李惠教授和美國加州大學洛杉磯分校段鑲鋒教授團隊繼Science後再次合作，多尺度設計併合成了具有鋸齒形結構的亞晶鋯納米纖維氣凝膠，以接近零的泊松比和接近零的熱膨脹係數實現了優異的熱機械性能。所得陶瓷氣凝膠具有高機械柔韌性、在劇烈熱衝擊和高溫下的高熱穩定性，以及出色的高溫隔熱性能。在 50% 的應變下，重複循環壓縮 1,000 次，幾乎沒有應力退化，彎曲應變高達 90%，沒有任何外部斷裂失效，表現出優異的機械柔韌性。該陶瓷氣凝膠還可以實現高達 360° 的扭轉角，在循環載荷下幾乎沒有形態變化或結構退化，表明具有出色的抗疲勞性。同時，在 10,000 次熱衝擊循環後還保持其原始形態，極限應力幾乎保持不變，強度退化幾乎不超過 1%，說明具有出色的結構穩定性和對劇烈溫度循環的抗性。此外，在 25 °C 時的熱導率僅為26 mW m^-1K^-1，而在 1,000 °C時僅為 104 mW m^-1K^-1，展示出優異的高溫絕熱性能，可以為極端條件下的多種應用特別是航空航天領域提供可靠的隔熱材料。