BGF2025 | 纳米化学分论坛：聚焦前沿成果，共谋应用新径

为期3天的北京石墨烯论坛2025（BGF2025）近期圆满闭幕。论坛吸引了来自国内外高校、科研机构、企业等相关单位的千余位代表以及全国多地的政府领导、产业界人士共同参与。

作为BGF的重要组成部分，纳米化学分论坛由唐智勇院士作为召集人，邀请了来自新加坡、韩国、香港等海内外专家学者共聚一堂，共同分享和探讨纳米化学领域的最新研究成果和技术进展。现将嘉宾报告的核心内容摘录如下，以飨读者。

Hongjin Fan
题目：2D Materials as Versatile Platform for High-Performance Electrocatalyts

报告阐述了二维材料作为高性能电催化剂平台的研究进展。报告指出，通过调控材料的局部结构可有效优化反应路径，提升析氢与二氧化碳还原等关键催化过程的内在活性。报告还介绍了双轴应变二维材料、单原子及高熵材料等多种新型电催化剂的合成策略，系统探讨了纳米尺度效应与催化性能的构效关系，并展示了数据驱动方法在催化剂开发中的应用，为设计高效能量转换器件提供了新思路。

Zhifeng Huang
题目：Symmetry Breaking of Molecules Induced by Chiral Nano-Inorganics

报告阐述了利用手性纳米无机物诱导分子对称性破缺的前沿研究。报告指出，生物系统中的同手性起源是生命科学的核心未解问题，其关键在于理解外部手性力如何触发对称性破缺。研究团队通过倾斜角物理气相沉积法制备了不含手性有机分子的手性纳米无机物，系统探索了四种可能的手性传递机制：对映体特异性相互作用、圆偏振光传递、超手性近场增强及手性诱导自旋选择性。该工作为揭示地球前生命时期手性纳米无机物可能触发的生物同手性起源提供了新的实验路径和研究视角。

Zijian Zheng
题目：Textile Composite Electrodes for Wearable Energy Storage

报告介绍了用于可穿戴储能的纺织复合电极的研究进展。团队通过改造纤维与纺织品结构开发高性能电极，具备优异的柔韧性与轻质性，其三维多孔结构既能贴合人体轮廓，又提供了更大的储能表面积。这类电极在智能服装、健康监测等可穿戴电子设备中展现出应用潜力。

Haiwon Lee
题目：Science Diplomacy, Building Bridges and Talent Mobility

报告介绍了科学外交作为国际合作的桥梁，在促进全球人才流动与知识共享方面发挥着核心作用。通过构建多边合作机制与联合研究平台，科学外交不仅推动前沿技术的跨国界融合，更建立起人才双向流动的畅通渠道，为应对全球性挑战和推动科技进步构建了开放包容的创新生态。

Qichun Zhang
题目：Covalent Organic Frameworks as Promising Platforms for Diverse Applications

本报告阐述了共价有机框架（COFs）自2005年首次报道以来，在合成方法、性质研究及理论模拟等基础研究领域取得了显著发展，并在气体吸附分离、催化、能源设备、传感成像等多个应用方向展现出巨大潜力。报告重点介绍了团队在制备新型COFs方面的突破，及其在光电器件领域的前沿应用成果。

Junhao Lin
题目：Atomic Investigation of the Structure-Property Correlation in Emerging 2D Quantum Materials

报告系统阐述了利用先进电子显微技术揭示新兴二维材料原子尺度结构-性质相关性方面的应用。同时介绍了克服空气敏感二维材料结构降解问题的通用策略。研究团队通过原子尺度表征揭示了多种二维材料的独特性能机制。此外，还展示了冷冻HRTEM技术在表征辐射敏感材料方面的前沿应用，为二维材料的功能设计与性能优化提供重要参考。

Dan Li
题目：Electrifying Graphene–Electrolyte Interfaces for Future Iontronics

报告介绍了利用多层石墨烯膜研究受限条件下离子传输行为的最新进展。研究通过设计纳米狭缝结构，结合电化学测量与连续统分析，揭示了电吸附离子与界面效应在调控电荷存储、快速充放电动力学中的关键作用。这些发现不仅深化了对双电层动态过程的理解，更为开发以离子为能量与信息载体的新型电子系统提供了理论依据，为能源存储、生物电子及智能传感等领域的创新应用开辟了新途径。

Johnny C. HO
题目：Tellurium-Based Electronics

报告阐述了碲基纳米材料与薄膜的低温制备技术及器件应用突破。研究通过调控范德华相互作用开发了碲-硒-氧（TeSeO）无机混合体系，实现了室温沉积的晶圆级超薄薄膜，其带隙在0.7-2.2 eV可调，空穴迁移率达48.5 cm²/(V·s)。基于该材料制备的光电探测器具备高响应度和超快响应特性。同时，团队在100℃低温下成功生长出晶圆级范德华纳米网，也展现出高空穴迁移率和优异柔性，为低成本、高性能柔性光电子器件的发展提供了创新材料平台。

Yanfeng Zhang
题目：Wafer-Scale Synthesis and Application Explorations of 2D Semiconducting Transition-Metal Chalcogenides

报告阐述了在金属衬底上实现晶圆级二维半导体单晶外延生长的突破性进展。研究团队通过简单的CVD方法，在商业金箔制备的Au(111)及其高指数晶面上，成功实现了英寸级单层MoS₂单晶的外延生长。结合现场扫描隧道显微镜与第一性原理计算，研究从衬底-薄膜晶格匹配、界面耦合及阶梯边缘引导效应等角度阐明了外延机理。此外，团队开发了Mo(W)/Au(111)-表面合金-前驱体辅助CVD方法，用于生长MoS₂或WS₂单晶，并展示了其在电子器件与高效电催化析氢反应中的应用潜力。该工作为二维半导体材料在高端电子与能源领域的应用奠定了材料基础。

Libo Gao
题目：Stable Adsorption of Noble Gases on Graphene at Room Temperature

报告阐述了在室温条件下实现稀有气体于波纹石墨烯表面稳定吸附的研究突破。研究通过理论与实验相结合，首次实现了氙、氪、氩等惰性气体在常压室温条件下的稳定吸附，并利用电子能量损失谱与X射线光电子能谱证实了吸附气体的元素特征与周期性晶格排列。吸附气体在350℃时可完全解吸且不破坏石墨烯晶格结构，展现了完美的可逆吸附特性。该波纹辅助吸附机制可推广至NbSe₂、MoS₂等其他层状材料，不仅为气体吸附理论提供了新认知，更为气体储存分离、催化及表面改性等技术领域的发展开辟了新途径。

Xuetong Zhang
题目：From Aramid Nanofibers to Colloidal Aerogels

报告阐述了基于芳纶纳米纤维的胶体气凝胶材料设计、制备与应用前景。研究通过动态溶胶-凝胶转变原理，成功实现了芳纶胶态气凝胶在多种形态上的可控构建，包括连续纤维、自支撑薄膜及3D打印结构。这类材料巧妙结合了芳纶固有的轻质高强特性与气凝胶的多孔网络优势，展现出优异的力学性能和功能可调性。报告进一步探讨了该材料体系在红外隐身、电磁屏蔽、智能热管理等前沿领域的重要应用潜力，为新一代高性能聚合物气凝胶的开发提供了新的技术路径。

Dan Wang
题目：Synthesis Chemistry of Hollow Multishelled Structure

报告系统介绍了中空多壳层结构（HoMS）的合成方法及其在能源与环境领域的应用。研究团队开发了顺序模板法合成策略，实现了对HoMS组成与介观结构的精确调控。该结构在锂离子电池、燃料电池、二氧化碳光还原及水分解等能源转换与存储领域展现出优异性能。研究重点揭示了多壳层特殊几何结构与物质/能量传输效率之间的内在关联，证实了其独特的空间设计对性能提升的关键作用。最后，报告对HoMS未来发展面临的挑战与研究方向进行了展望，为该类材料的进一步开发应用提供了重要参考。

Ting Yu
题目：Strain- and Current-Induced Regulation of Skyrmion Lattice and Topological Structures Beyond Skyrmions

报告阐述了在二维范德华磁体Fe3GaTe₂中实现磁斯格明子晶格调控的研究进展。通过结合0.80%的微小应变与低温退火技术，在室温条件下成功实现了有序斯格明子晶格的稳定构建。研究进一步利用电流诱导的自旋转移扭矩，实现了对斯格明子晶格生成及有序-无序转变的精准控制。同时，通过铁原子插层技术实现了局部磁各向异性的灵活调控，为稳定多种拓扑自旋结构提供了新方法。这些突破为开发室温工作的低功耗拓扑自旋电子器件奠定了坚实基础。

Ye Chen
题目：Wet-Chemical Lattice Engineering of Metal Nanocrystals for Enhanced Catalysis

报告介绍了通过湿化学方法实现金属纳米晶体精准晶格工程的最新研究进展。针对传统合成方法中晶格与相工程调控不足的现状，研究提出了晶格”加法”与”减法”两种创新策略，实现了金属纳米催化剂晶面级别的精确调控。这些方法成功制备出具有非常规晶体结构的纳米材料，在电催化与多相催化中展现出优异的活性、选择性和稳定性。该工作为金属纳米催化剂的晶格结构设计建立了新的湿化学合成路径，系统揭示了晶格结构与催化性能的构效关系，并对未来纳米催化剂的理性设计方向提出了展望。

Liming Zheng
题目：Cryo-Electron Tomography Reconstructs Polymer in Liquid Film for Fab-Compatible Lithography

本报告阐述了利用低温电子断层扫描（cryo-ET）揭示光刻胶在液体薄膜中微观行为的研究突破。该技术实现了光刻胶聚合物在气液界面及体相中三维纳米结构的原位解析，清晰揭示了聚合物链的内聚缠结机制。基于此，通过抑制缠结并调控界面吸附行为，在12英寸晶圆工艺中成功消除了显影污染，为半导体光刻工艺的精准调控提供了解决方案。