元素百科为您介绍中国科大揭示光激发反向空穴转移动力学行为机制。近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心罗毅研究团队张群研究组，在凝聚相超快光谱与动力学机理研究方面取得新进展，揭示出甲醇分子（光催化研究中最常用的空穴牺牲剂之一）吸附于模型半导体材料（g-C3N4）表面所发生的光激发反向空穴转移动力学行为机制。研究成果以ExperimentalIdentificationofUltrafastReverseHoleTransferattheInterfaceofPhotoexcitedMethanol/GraphiticCarbonNitrideSystem为题，发表在《德国应用化学》上。 在诸如光解水产氢、二氧化碳转化等光催化还原反应的研究中，为了提高光激发电子的利用效率，空穴牺牲剂往往被加入待研究体系以抑制有害的电子-空穴复合。添加空穴牺牲剂虽已成为光催化研究领域的一项常规操作，但其背后所涉及的光激发空穴动力学行为机制却不甚明朗，导致人们在选用合适的空穴牺牲剂时往往囿于经验、存在一定的盲目性。就凝聚相表界面体系中的光激发空穴动力学而言，因其牵涉的是激发态而非基态的荷电载流子行为，目前的认知主要是由理论描述或模拟提供，相关结果与实际情况不符或存在偏差难以避免，亟需来自微观层面的实验研究信息。鉴于此，研究人员聚焦具有代表性的CH3OH/g-C3N4界面体系中的光激发空穴动力学，采用飞秒时间分辨的超快光谱与动力学测量技术，开展了一套精心设计的比较和控制实验。首先，通过比照分析不同溶剂条件下的超快特征谱及其演化，不仅给出了反向空穴转移过程（由空穴牺牲剂分子到半导体材料表面）的首例实验指认，而且量化了该过程的时间尺度（几百皮秒）。其次，通过质子化g-C3N4的控制实验，印证了理论所预测的吸附在半导体材料表面的去质子化甲醇分子是主导其空穴牺牲能力的化学物种。此外，通过比照分析不同波长飞秒激光激发下的实验结果，揭示了该类体系中存在的热空穴转移效应。通过比照分析不同空穴牺牲剂分子（如甲醇、乙醇、乙二醇等）存在下的反向空穴转移速率，提出了衡量空穴牺牲能力的微观动力学定量判据。这些来自超快光谱与动力学实验研究的新发现，将为相关光催化研究提供具有普适意义的机理认知和指导。

元素百科为您介绍中科院大连化物所氧化物酸碱催化研究取得新进展。近日，大连化物所王峰研究员团队在二氧化铈界面酸碱催化的研究中取得新进展。发现在部分氧化的钌簇与二氧化铈界面处，存在由氧空位与界面氧（Ru-O-Ce）构成的路易斯酸-碱对（InterfacialLewisAcid-BasePair），证实了界面氧为氢传递跳板，提供适宜的质子，从而实现了在无酸添加条件下，以乙烯、甲醇和CO等低碳分子为原料，一步高效催化转化生成新的C-C和C-O键，制备重要含氧化合物丙酸甲酯。相关研究结果发表在《美国化学会志》上。 酸碱催化处于化石资源利用、生物质转化等催化研究的重要地位。该研究团队致力于氧化物结构调变及其催化机理研究，特别注重氧化物酸碱催化性质研究。前期工作发现了二氧化铈本征氧空位可作为耐水的路易斯酸中心，催化从丙烯制备二元醇（J.Am.Chem.Soc.）。进一步研究发现，除本征氧空位外，通过引入掺杂氧空位，能继续提高催化性能，扩展了该体系的应用范围（ACSCatal.,ACSCatal.）。

元素百科为您介绍科学家解析不同生物反应器流体动力学机制。生物反应器被广泛用于生物制药和再生医学行业。药物研发依赖于绕着轨道型直径摇晃的小型多孔板，而用于大规模生产的生物反应器通过搅拌产生晃动。这些不同的方法产生了不同的流体动力学，致使实验室成果升级到工业规模非常困难。 一个由英国伦敦大学学院研究人员组成的团队，通过将针对搅拌式生物反应器的分析技术应用于轨道摇晃生物反应器（OSB）的流体动力学分析，为两者架起了桥梁。通过粒子图像测速将垂直和水平方向的测量结果结合起来，该团队重建了OSB流动的三维模型，并且明确了OSB内拟序结构的关键特征。他们日前在美国物理联合会（AIP）出版集团所属《流体物理学》杂志上报告了这一成果。“在最新研究中，我们利用了两种不同的分解技术。这使得我们辨别出反应器内流体振荡的主导模式。”论文作者之一AndreaDucci介绍说，“第一对模式控制自由表面的移动以及细胞的通气，第二对模式则同罐体的集流传输相关。”摇晃的生物反应器提供了较低的剪切应力以及氧传递的完整自由表面。氧传递是一种柔和的涡流，对于培养哺乳动物细胞至关重要。本征正交分解（POD）依据能量分出模式等级，而动态模式分解（DMD）根据频率对其进行排列。Ducci介绍说，其团队首次利用这些技术分析了OSB。研究人员利用有限时间李雅普诺夫指数（FTLE）分析评估了反应器分散营养物的效果。同时，该团队测量了OSB中流体的两个不同弗劳德数（Fr）。Fr是无量纲量，将流动惯性和重力关联起来并且被用于预测生物反应器内流体何时与其轨道同相或者脱节。