Abstract Achieving active and stable oxygen evolution reaction (OER) in acid media based on single-atom catalysts is highly promising for cost-effective and sustainable energy supply in proton electrolyte membrane electrolyzers. Here, we report an atomically dispersed Ru 1 -N 4 site anchored on nitrogen-carbon support (Ru-N-C) as an efficient and durable electrocatalyst for acidic OER. The single-atom Ru-N-C catalyst delivers an exceptionally intrinsic activity, reaching a mass activity as high as 3571 A g metal −1 and turnover frequency of 3348 O 2 h −1 with a low overpotential of 267 mV at a current density of 10 mA cm −2 . The catalyst shows no evident deactivation or decomposition after 30-hour operation in acidic environment. Operando synchrotron radiation X-ray absorption spectroscopy and infrared spectroscopy identify the dynamic adsorption of single oxygen atom on Ru site under working potentials, and theoretical calculations demonstrate that the O-Ru 1 -N 4 site is responsible for the high OER activity and stability.

Abstract An active and stable photocatalyst to directly split water is desirable for solar‐energy conversion. However, it is difficult to accomplish overall water splitting without sacrificial electron donors. Herein, we demonstrate a strategy via constructing a single site to simultaneously promote charge separation and catalytic activity for robust overall water splitting. A single Co 1 ‐P 4 site confined on g‐C 3 N 4 nanosheets was prepared by a facile phosphidation method, and identified by electron microscopy and X‐ray absorption spectroscopy. This coordinatively unsaturated Co site can effectively suppress charge recombination and prolong carrier lifetime by about 20 times relative to pristine g‐C 3 N 4 , and boost water molecular adsorption and activation for oxygen evolution. This single‐site photocatalyst exhibits steady and high water splitting activity with H 2 evolution rate up to 410.3 μmol h −1 g −1 , and quantum efficiency as high as 2.2 % at 500 nm.

Abstract Knowledge of the photocatalytic H 2 evolution mechanism is of great importance for designing active catalysts toward a sustainable energy supply. An atomic‐level insight, design, and fabrication of single‐site Co 1 ‐N 4 composite as a prototypical photocatalyst for efficient H 2 production is reported. Correlated atomic characterizations verify that atomically dispersed Co atoms are successfully grafted by covalently forming a Co 1 ‐N 4 structure on g‐C 3 N 4 nanosheets by atomic layer deposition. Different from the conventional homolytic or heterolytic pathway, theoretical investigations reveal that the coordinated donor nitrogen increases the electron density and lowers the formation barrier of key Co hydride intermediate, thereby accelerating H–H coupling to facilitate H 2 generation. As a result, the composite photocatalyst exhibits a robust H 2 production activity up to 10.8 μmol h −1 , 11 times higher than that of pristine counterpart.

Abstract In order to control cloud cavitation, the bio-inspired leading-edge tubercles are implemented on a NACA0015 hydrofoil. The cavitation experiments in a water tunnel are conducted to elaborate on the dynamic behaviors and control mechanisms. As observed, the cavitation with a mean length of 0.38 times chord length on baseline hydrofoil performs three-dimensional features and multiple shedding by the re-entrant jet impingements. Under the equivalent cavitation condition on LET hydrofoil, the cavities with a frothy appearance are produced and confined within the troughs, and the large-scale shedding and re-entrant jet are not identified. The proper orthogonal decomposition (POD) based on cavitation images is carried out to extract the dominant shedding structures. The leading modes of POD on baseline hydrofoil dictate the main shedding of cloud cavitation. The lateral cavities on the LET hydrofoil are well separated by the spanwise periodic tubercles and then the dominant POD modes appear as small-scale vortex pairs. The leading-edge tubercles could depress the three-dimensional cloud cavitation and the re-entrant jets, which is a promising method to control cavitation unsteadiness in hydraulic machinery.

Tip vortex cavitation (TVC) stands as a primary source of underwater radiated noise, garnering significant attention in the relevant fields due to its early manifestation in propellers and broad frequency spectrum. Although some meaningful experimental and numerical research concerning TVC noise has been implemented, a comprehensive understanding of TVC noise properties still remains elusive. This study delves into the acoustic characteristics of TVC through cavitation experiments of hydrofoil and jet pump and signal processing tools, including frequency-domain analysis, time-frequency representation, and signal demodulation. Comparative analysis between static and dynamic states of the test hydrofoil and the test jet pump reveals several insights into TVC noise. First, the acoustic characteristics of TVC primarily encompass multiple low-frequency characteristic peaks below 300 Hz alongside an overall increase in the high-frequency domain. Second, the oscillating hydrofoil at a cavitation number of 2.00 exhibits two distinct frequency bands caused by cavity volume variation and cavity resonance of TVC at 190–280 and 360–400 Hz, which shift toward the lower frequency region with larger TVC sizes. Finally, the periodic oscillation of hydrofoil or the rotational motion of impeller induces a modulation effect on TVC noise, with spectral correlation (SC) identifying two dominant carrier bands within 100–400 Hz.

Cohesin is a multi-subunit protein responsible for holding sister chromatids together during mitosis and meiosis. Each subunit is functionally essential, and their deletion is always lethal. SCC3 is a highly conserved constituent of the cohesin complex. However, the exact mitotic and meiotic functions of SCC3 in rice remains to be elucidated. Here, we found null alleles of SCC3 cause embryo lethality. Only scc3 weak mutants could survive and show vegetative and reproductive defects. Specifically, the replication process of sister chromatids is disturbed in scc3 during interphase both in mitosis and meiosis. Moreover, SCC3 has distinct localization patterns between mitotic and meiotic cells. The numbers of DMC1, RAD51 and ZIP4 foci are significantly decreased in scc3, and ZEP1 displays as an abnormal punctate foci during zygotene. Importantly, the scc3 fails to synapse, but in this case chromosome fragmentation is absent. Thus, SCC3 seems to inhibit inter-sister chromatids repair (ISR), and this process is independent of DMC1-mediated ISR.