XC
Xun Cao
Author with expertise in Electrocatalysis for Energy Conversion
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
9
(56% Open Access)
Cited by:
986
h-index:
34
/
i10-index:
65
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Recent progress in the phase-transition mechanism and modulation of vanadium dioxide materials

Zewei Shao et al.Jul 1, 2018
Metal-to-insulator transition (MIT) behaviors accompanied by a rapid reversible phase transition in vanadium dioxide (VO2) have gained substantial attention for investigations into various potential applications and obtaining good materials to study strongly correlated electronic behaviors in transition metal oxides (TMOs). Although its phase-transition mechanism is still controversial, during the past few decades, people have made great efforts in understanding the MIT mechanism, which could also benefit the investigation of MIT modulation. This review summarizes the recent progress in the phase-transition mechanism and modulation of VO2 materials. A representative understanding on the phase-transition mechanism, such as the lattice distortion and electron correlations, are discussed. Based on the research of the phase-transition mechanism, modulation methods, such as element doping, electric field (current and gating), and tensile/compression strain, as well as employing lasers, are summarized for comparison. Finally, discussions on future trends and perspectives are also provided. This review gives a comprehensive understanding of the mechanism of MIT behaviors and the phase-transition modulations. Smart coatings that alter their electrical properties on demand can be created from shape-shifting vanadium dioxide (VO2) crystals. Xun Cao from Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences in Shanghai and co-workers review efforts to understand the mechanisms that enable VO2 to rapidly switch between two crystal states — one with metallic conductivity, the other insulating—at near-room temperature conditions. Theoretical calculations and nanoscale experiments reveal that VO2 transitions are triggered by a combination of interactions between electrons and atoms in the crystal lattice, and through forces that cause electrons to avoid each other. Several innovative methods of manipulating the VO2 switching temperature have emerged including foreign element additions, laser irradiation, and controlled substrate bending. The sensitivity of VO2 transitions to mechanical stress has inspired proposals for ultrafast response breath sensors and artificial skin. In this article, we review the prototypical phase-transition material-VO2, which undergoes structure and conductivity changes simultaneously. The recent progresses in the transition mechanism are also discussed. Besides, this work gives a comprehensive understanding of the phase-transition modulations, such as element doping, electric field (current and gating) and tensile/compression strain, as well as employing laser.
1

Interpenetrating interfaces for efficient perovskite solar cells with high operational stability and mechanical robustness

Qingshun Dong et al.Feb 12, 2021
Abstract The perovskite solar cell has emerged rapidly in the field of photovoltaics as it combines the merits of low cost, high efficiency, and excellent mechanical flexibility for versatile applications. However, there are significant concerns regarding its operational stability and mechanical robustness. Most of the previously reported approaches to address these concerns entail separate engineering of perovskite and charge-transporting layers. Herein we present a holistic design of perovskite and charge-transporting layers by synthesizing an interpenetrating perovskite/electron-transporting-layer interface. This interface is reaction-formed between a tin dioxide layer containing excess organic halide and a perovskite layer containing excess lead halide. Perovskite solar cells with such interfaces deliver efficiencies up to 22.2% and 20.1% for rigid and flexible versions, respectively. Long-term (1000 h) operational stability is demonstrated and the flexible devices show high endurance against mechanical-bending (2500 cycles) fatigue. Mechanistic insights into the relationship between the interpenetrating interface structure and performance enhancement are provided based on comprehensive, advanced, microscopic characterizations. This study highlights interface integrity as an important factor for designing efficient, operationally-stable, and mechanically-robust solar cells.
0

Genome-Wide Analysis of HECT E3 Ligases Members in Phyllostachys edulis Provides Insights into the Role of PeHECT1 in Plant Abiotic Stress Response

Xinru Xie et al.Nov 5, 2024
Homology to E6-AP Carboxy Terminus (HECT) E3 ubiquitin ligases play pivotal roles in plant growth, development, and responses to abiotic stresses. However, the function of HECT genes in Phyllostachys edulis (P. edulis) remains largely uninvestigated. In this study, a comprehensive genome-wide analysis of the HECT E3 ubiquitin ligases gene family in P. edulis was conducted, aiming to elucidate its evolutionary relationships and gene expansion. Analysis of gene structure, conserved motifs and domains, and synteny genome regions were performed. Furthermore, cis-elements in HECT gene promoters that respond to plant hormones and environmental stresses were identified and corroborated by expression data from diverse abiotic stress conditions and hormone treatments. Based on the co-expression network of PeHECTs under cold and dehydration stresses, PeHECT1 was identified as a key candidate gene associated with abiotic stress tolerance. Overexpression of PeHECT1 in tobacco leaves significantly upregulated genes related to reactive oxygen species (ROS) detoxification and polyamine biosynthesis. Yeast one-hybrid (Y1H), electrophoretic mobility shift assay (EMSA), and dual-luciferase (dual-LUC) assays suggested that the transcription factor ETHYLENE RESPONSE FACTOR 3 (PeERF3) bound to the dehydration-responsive element (DRE) of the promoter of PeHECT1 and activated its transcription activity. Phylogenetic analysis indicated that PeHECT1 in P. edulis exhibited a close association with the diploid herbaceous bamboo Olyra latifolia, followed by the divergence of rice and bamboo. In summary, this study enhances our comprehensive understanding of the HECT E3 ubiquitin ligases gene family in P. edulis and highlights the potential role of PeHECT1 in plant abiotic stress response.
0

Lattice‐Disordered High‐Entropy Alloy Engineered by Thermal Dezincification for Improved Catalytic Hydrogen Evolution Reaction

Kang Huang et al.Jun 5, 2024
Abstract A disordered crystal structure is an asymmetrical atomic lattice resulting from the missing atoms (vacancies) or the lattice misarrangement in a solid‐state material. It has been widely proven to improve the electrocatalytic hydrogen evolution reaction (HER) process. In the present work, due to the special physical properties (the low evaporation temperature of below 900 °C), Zn is utilized as a sacrificial component to create senary PtIrNiCoFeZn high‐entropy alloy (HEA) with highly disordered lattices. The structure of the lattice‐disordered PtIrNiCoFeZn HEA is characterized by the thermal diffusion scattering (TDS) in transmission electron microscope. Density functional theory calculations reveal that lattice disorder not only accelerates both the Volmer step and Tafel step during the HER process but also optimizes the intensity and distribution of projected density of states near the Fermi energy after the H 2 O and H adsorption. Anomalously high alkaline HER activity and stability are proven by experimental measurements. This work introduces a novel approach to preparing irregular lattices offering highly efficient HEA and a TDS characterization method to reveal the disordered lattice in materials. It provides a new route toward exploring and developing the catalytic activities of materials with asymmetrically disordered lattices.