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在最新排名中，新加坡国立大学有16门学科位列全球前十，相比2020年的4门学科增长显著。其中材料科学名列世界第五，令人振奋！
新国大材料系所获得的优异成绩离不开其背后优秀师资团队的努力，接下来让我们进一步了解教授们的最新科研成果和突破~
01 用于磁存储器的新型自旋轨道设备
重金属/铁磁体(HM / FM)异质结构中的自旋轨道转矩有望用于磁存储的全电控制，但目前还需要在设计中实现额外的对称性破缺(Symmetry Breaking)，才能切换垂直磁化强度。
新国大材料系Chen Jingsheng教授所领导的课题组发现，CuPt / CoPt界面处的低对称性可以产生一种平面外自旋轨道矩，并确定性地以电转换垂直磁化强度。他们发现该系统具有出色的热稳定性和写入耐力，有望成为下一代磁随机存储器(MRAM)的候选之一。
该科研成果于2021年1月18日发表于Nature Nanotechnology学术期刊。新加坡材料系的博后刘亮和博士生周成航为共同第一作者。
02 界面工程调制的电子和空穴隧穿
尽管自量子力学问世以来，隧穿现象就已经为人所知，隧道效应也是我们理解许多科学领域现象的基础。
通常，隧道效应描述了电子由于其波动性而获得超过势垒动能并穿过势垒的现象，然而对于隧穿结来说，当费米能足够接近绝缘体价带时，空穴隧穿将占主导地位。
新国大材料系Chen Jingsheng教授所领导的课题组发现可以通过界面调控对Pt / BaTiO3 / La0.7Sr0.3MnO3铁电隧穿结实现逆向隧穿电阻控制，这相对应于电子和空穴隧穿进行控制。
电学测量，电子显微镜和光谱学表征以及理论模型明确证明了界面控制的电子或空穴隧穿机制。电子或空穴隧穿的控制提供了对电子设备的新的设计功能。
03计算电池材料设计中的人工智能
由Stefan Adams副教授领导，四名NUS博士生和一名UROPS本科生共同组成的科研小组，最近发布了一种新颖的高通量筛选工具，以加速高级电池材料的计算设计。
该方法的一大亮点是基于机器学习算法的自动掺杂剂预测器，该算法可加速入围候选材料的优化。
关于该软件工具及其应用优势的论证已发表在Chemistry of Materials期刊。该软件供学术免费使用，可从研究组的网页上获得。该软件的商业版本已在全球诸多领先的工业电池研究实验室中使用。
04 具有可编程水和离子通道的二维自适应膜
膜在自然界中无处不在，其主要功能包括自适应性过滤和化学/分子种类的选择性转运。它们有着重要的细胞和生物学功能，在科学和应用技术的许多领域中也起着基础性作用。
其中，适应性和可编程性尤其重要，这意味着它们可以根据环境改变其渗透性或选择性。
在此次研究中，我们在人造膜中实现了这种生物学功能，并证明了氧化石墨烯(GO)和多胺大分子(PA)的二维自组装异质结构可以形成离子通道网络。
该离子通道表现出水和单价离子的可调节渗透性，同时可以通过改变pH值或某些离子的存在对这种渗透性进行调节。
与传统的膜不同，此处提到的调节机制依赖于膜内部的成分与离子之间特定的相互作用。该膜的性质由其组分的选择、构造和带电状态决定，根据这些性质可以制造出具有可编程的、可提前预测渗透性和选择性的膜。
05 计算与实验揭示铟镓氮LED在高铟成分区域性能衰减的原因
铟镓氮(InGaN)材料由于其高效，高耐久性以及价格低廉，被广泛应用于固体发光领域。通过调节这种材料中铟的成分可以改变发光的波长，从而覆盖整个可见光的光谱。但是这种材料在高铟成分区域(>24%)的发光效率会显著降低，尤其是红光和黄光的区域。因此如何理解这种性能的衰减是学术界一个重要的课题。
通过新加坡国立大学材料系的Canepa、Gradečak和Pennycook课题组之间的合作合作研究，并结合了理论与实验，发现在这种材料中具有铟和镓的成分偏聚。这种铟和镓的成分偏聚会使得载流子也发生空间上的偏聚，从而影响这种材料在高铟成分区域的性能。
