顶刊速递丨《Nature》最新研究集锦，看我们的用户如何引领电镜科技

浙江大学狄大卫、赵保丹和邹晨合作，作为共同通讯作者在Nature上发表了题为“Electrically driven lasing from a dual-cavity perovskite device”的最新研究。他们成功展示了一种电驱动钙钛矿激光器，该激光器通过垂直集成低阈值单晶钙钛矿微腔子单元和高功率微腔钙钛矿LED（PeLED）子单元构建而成。在脉冲电激励下，双腔钙钛矿器件表现出最低激光阈值为92 A·cm2（平均阈值为129 A·cm2，约22°C，空气中），这一阈值比目前最先进的电驱动有机激光器低一个数量级。

该研究的关键在于集成的双腔器件架构。这种架构允许微腔PeLED子单元向单晶钙钛矿微腔子单元提供定向发射光（耦合效率约为82.7%），从而实现激光作用。该激光器在10 Hz电压脉冲下的操作半衰期（T50）为6.4×10?个脉冲，表现出优于电驱动有机激光器的稳定性。此外，双腔钙钛矿激光器可以在36.2 MHz的带宽下快速调制，表明其在数据传输和计算应用中的潜力。

钙钛矿材料作为一种新兴的半导体，结合了优异的光电性能与成本效益高的溶液加工能力。除了在太阳能电池和LED方面的快速进展外，高增益系数、长载流子寿命和可调谐发射波长的独特属性使钙钛矿成为激光应用的理想增益介质。然而，由于高电流会导致材料严重退化和效率下降，钙钛矿在实现电驱动激光方面仍面临巨大挑战。本研究通过创新的双腔器件设计，成功克服了这一难题，为钙钛矿激光器的电驱动提供了重要的技术突破。

图：双腔钙钛矿器件的横截面图和HAADF-STEM图

华东理工大学张显程和德国马克思普朗克可持续材料研究所Dierk Raabe在《Nature》上发表了一篇题为“Dual-scale chemical ordering for cryogenic properties in CoNiV-based alloys”的文章。

研究团队提出了一种双尺度原子有序纳米结构，显著提升了CoNiV基合金在低温环境下的强度和韧性。该纳米结构由亚纳米级短程有序和纳米级长程有序域共同组成，分别具有大约2.4×1026 m?3，4.5×1026 m?3的数量密度。研究发现，该有序结构不仅增加了位错剪切应力，还通过位错阻塞效应和纳米级长程有序域的新位错生成效应加速了位错增殖，从而减缓了应力集中现象，避免了由此引起的损伤和破坏。

实验结果表明，该CoNiV基合金在87K下表现出约1.2?GPa的屈服强度和76?GPa%的强度-延伸率积，远优于仅含短程有序或少量纳米级析出物的材料。研究指出，双尺度化学有序对复杂合金机械性能的显著影响，为控制这些有序状态以提升低温应用中的机械性能提供了指导。

该研究的发表不仅为低温基础设施提供了新的材料选择，还为未来开发高强度、抗损伤的低温材料提供了新的思路和方法。

图：CoNiV-AlTi微观表征

SUNY Binghamton的Zhou Guangwen作为通讯作者发表了《Atomic dynamics of gas-dependent oxide reducibility》的研究成果。

该研究关注氧化物还原过程，这对于金属生产、催化和能源技术的进步至关重要。尽管一氧化碳（CO）和氢气（H?）被广泛用作还原剂，但它们的反应机制常被认为类似，均涉及晶格氧的去除。然而，随着替代CO以降低CO?排放的兴趣增加，区分气体特定的还原路径变得尤为重要。

研究团队利用环境透射电子显微镜（TEM），在实时、高分辨率下直接观察了在镍氧化物（NiO）中的气体依赖性还原动态。实验表明，CO驱动表面成核和金属镍（Ni）岛的生长，导致自限性的表面金属化；而氢气（H?）则激活了表面到体相的转变，氢气解离产生的质子渗透进氧化物晶格，促进表面生成的氧空位向内迁移，从而实现体相金属化。这些发现揭示了CO和H?的不同原子路径，并为冶金工艺和催化剂设计提供了新的见解。

图 . 在CO气氛下NiO还原动力学的原位TEM观察