Rational Design of Rhodanine-Based Hole-Selective Layers for Optimizing Interfacial Passivation in High-Performance Wide-Bandgap Perovskite Solar Cells

Zhong-En Shi, Bartosz Orwat, Yu-Hung Wang, Yang-Yen Yu, Yan-Ru Lin,

Aleksandra Bartkowiak, Przemysław Ledwoń, Waldemar Tejchman, Tomasz Pędziński, Maciej Zalas, Przemysław Data, Chih-Ping Chen*, Ireneusz Kownacki*,

and Beata Łuszczyńska*

Advanced Materials, 2026, e23276

明志科技大學 材料工程系 陳志平教授

寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池被視為極具潛力的室內光伏元件，但其效率仍受限於埋藏鈣鈦礦/傳輸層界面處的非輻射複合。團隊與波蘭合作團隊於 Advanced Materials提出以自組裝分子材料（SAMs）作為高效空穴選擇層（HSLs），其分子設計由三苯胺（TPA）供體與羅丹寧（RH）或羅丹寧-3-乙酸（RA）錨定基團組成。透過 NiOx/SAM 雙層空穴選擇層設計，研究發現富含雜原子的 RA 基團與羧甲基共錨定基團可強化 NiOx 表面氧化，並有效鈍化界面缺陷。藉由 DFT 計算、電化學分析，以及 XPS、UPS、PL 與 SEM 等表徵技術，闡明分子結構、NiOx 表面化學與鈣鈦礦界面特性之間的關聯。分子間隔基會顯著影響鈣鈦礦薄膜成長；具較大空間位阻的 TPA-AN-RA 容易造成較小晶粒與較多缺陷，而較平面化的 TPA-PH-RA 則有助於形成較大晶粒並降低陷阱密度。TPA-RA 結構可同時實現良好能階匹配、高效電荷萃取與界面鈍化。在 1000 勒克斯白光 LED 照射下，元件室內光電轉換效率達 41.81%，展現其應用於混合照明環境的潛力。此外，陳志平教授團隊亦持續發展不同自組裝分子材料，並應用於 1.55 eV 鈣鈦礦太陽能電池，實現高達 25.6% 的光電轉換效率。該團隊以自組裝分子設計為核心，推動鈣鈦礦與有機太陽能電池之界面工程、效率提升與穩定性優化，展現其在新世代光伏技術發展上的重要國際影響力。   

Contra-Diffusion Engineering of Single-Atom Catalytic Interlayers Enables Reversible Sulfur Redox Chemistry 

Yan-Jhang Chen, Tsung-I. Yeh, Chia-Yu Chang, Wei-Ming Huang, Jing-Yu Li,

Mohamed Gamal Mohamed, Shiao-Wei Kuo, Bing-Joe Hwang, Yun-Sheng Ye*

Angewandte Chemie International Edition, 2026; e7009531

國立中山大學 材料與光電科學學系 葉昀昇助理教授

鋰硫電池因具有極高理論能量密度，被視為下一代高能量儲能技術的重要候選者。然而，多硫化鋰中間產物在充放電過程中的穿梭效應，以及硫氧化還原反應動力學緩慢，長期限制其循環壽命與倍率性能。過去研究多利用單原子催化劑促進硫轉化反應，但活性位點常因分布不均而無法充分發揮催化效率。我們提出一種「逆向擴散工程（contra-diffusion engineering）」策略，利用芳綸奈米纖維（ANF）非對稱膜精準控制金屬離子與有機配體的雙向擴散，使金屬有機框架前驅體於纖維網絡內均勻成長，進一步在碳化後形成高度分散的 Co–N₄ 單原子催化位點。此設計不僅避免傳統製程中常見的顆粒聚集與孔道阻塞，更保留完整的離子與電子傳輸路徑。藉由原位拉曼光譜與多項電化學分析，我們證實均勻分布的單原子活性位點可有效吸附多硫化鋰、促進硫物種雙向氧化還原反應，並調控 Li₂S 的成核與溶解行為。最終在極低鈷負載量下，仍展現優異的高倍率循環穩定性。此研究建立了以擴散動力學調控單原子催化架構的新設計概念，為高性能鋰硫電池與其他電化學能源系統提供新的材料工程策略。

 

本研究第一作者為國立中山大學材料與光電科學學系陳彥彰；通訊作者為國立中山大學葉昀昇助理教授。研究團隊並與國立中山大學郭紹偉教授及國立臺灣科技大學黃炳照講座教授合作完成。本研究結合單原子催化、金屬有機框架材料設計、同步輻射 X 光吸收光譜分析與鋰硫電池電化學技術，展現跨領域合作於高能量密度儲能材料開發的重要成果。

PFAS-free quasi-solid polymer electrolytes with enhanced performance for sustainable lithium-ion batteries

Wei-Chi Lai,*  Li-En Chen,  Shen-Jhen Tseng,  Chun-Wai Chang, and Zhenxing Feng

Green Chem., 2026, 28, 8131-8146

淡江大學 化學工程與材料工程學系 賴偉淇教授

本研究開發一種兼具高效能與永續概念之「PFAS-free」似固態電解質（quasi-solid polymer electrolyte, QSPE），應用於新世代鋰離子電池。傳統高性能電解質多仰賴含氟高分子與含氟溶劑製備，但近年PFAS材料因環境持久性與潛在污染問題，已逐漸受到全球關注與限制。因此，本研究改以不含氟之聚醚碸（PES）與聚氧化乙烯（PEO）為基礎，搭配綠色溶劑與水相非溶劑誘導相分離技術（NIPS），建構具有高孔隙率與三維連通結構之似固態電解質。研究結果顯示，此材料除了具有良好的電解液吸附能力與離子傳導特性外，也展現優異的高電壓穩定性與鋰離子傳輸能力，可有效提升鋰金屬電池之循環穩定性與安全性。相較於傳統含氟系統，本研究同時兼顧高效能、低環境負擔與可規模化製程，提供綠色能源材料發展的新方向。該成果近期獲刊登於國際綠色化學頂尖期刊《Green Chemistry》，並獲選為期刊封面論文。

 Berhanu Telay Mekonnen, Daniel Manaye Kabtamu, Sun-Tang Chang, Guan-Cheng Chen, Amil Aligayev, Francisco Javier Dominguez-Gutierrez, Yao-Ming Wang, Sheng-Yu Wang, Wenyi Huo*, and Chen-Hao Wang*

ACS Applied Materials & Interfaces 2026, 18, 24456−24470

國立臺灣科技大學 材料科學與工程系 王丞浩教授

開發高效且低成本的氧還原反應（ORR）與氧析出反應（OER）雙功能電催化劑，是推動燃料電池與可充式金屬-空氣電池等永續能源技術商用化的核心關鍵。然而，ORR 與 OER 緩慢的反應動力學以及對昂貴貴金屬（如 Pt、RuO₂）的依賴，極大地限制了其實際應用。本研究針對此挑戰，成功開發出一款新型非貴金屬雙功能電催化劑（SnFe/SNC_850）。研究團隊以類石墨相氮化碳（g-C₃N₄）與硫脲為結構與雜原子前驅體，透過簡便的一步熱裂解策略，構築出獨特的竹節狀管狀碳骨架，並成功將錫-鐵（Sn-Fe）雙金屬奈米顆粒錨定其中。

 

在鹼性介質中，該催化劑展現出卓越的雙功能電催化活性與超群的耐用性。在 ORR 方面，其半波電位 (E_1/2) 達 0.86 V vs. RHE，顯著超越商業鉑碳 (Pt/C) 催化劑；在 OER 方面，僅需 340 mV 的過電位即可達到 10 mA cm^-2 的電流密度。此外，經歷 30,000 次電化學循環加速老化測試後，其活性幾乎無衰減。更重要的是，將此催化劑實際應用於陰離子交換膜燃料電池陰極時，單電池的最大功率密度較商業 Pt/C 元件提升了 65%。結合 X射線吸收光譜、X射線光電子能譜與密度泛函理論計算，深入揭示了其微觀催化機制。結果表明，優異的催化活性源於摻雜碳骨架中原子級分散的 Fe-N_x / Fe-S_x 活性位點，與被碳層包覆的 Fe₃SnC / FeS 雙金屬奈米相之間的強烈電子協同效應。主族金屬 Sn 的引入有效調控了鄰近 Fe 活性中心的電子結構，優化了氧還原與氧析出反應中間體的吸附能。本工作不僅展示了一種具備高實用價值的非貴金屬催化劑，更為下一代清潔能源轉換元件的催化劑設計提供了深刻的理論指導與嶄新思路。

Pd Intercalation in BiOCl Nanosheets Promotes Ambient Electrosynthesis of Urea: Operando Study by Synchrotron X-ray Spectroscopies

Yu-Chung Chang, Shao-Hua Yu, Ruei-Hung Juang, Hsing-Ye Chen, Aline Wong Taladua, Cheng-Shiuan Li, Rey Yonson Capangpangan, Chun-Hong Kuo*

ACS Applied Materials & Interfaces 2026, 18, 19, 28310-28321

國立陽明交通大學 應用化學系 郭俊宏副教授

面對碳排放與含氮污染問題，如何利用綠色能源將二氧化碳（CO₂）與硝酸鹽（NO₃⁻）轉化為高價值化學品，已成為近年能源與環境領域的重要研究方向。其中，電化學尿素合成因可在常溫常壓下將碳與氮資源直接轉化為尿素，被視為兼具減碳與資源循環潛力的新興技術。然而，其關鍵挑戰在於如何在催化劑表面有效促進碳與氮中間體耦合形成碳−氮（C−N）鍵，並高度依賴材料電子結構與界面反應環境的調控。 

 

國立陽明交通大學化學系郭俊宏副教授團隊的張又中博士(現任逢甲材料系助理教授)開發出鈀修飾氯氧化鉍（Pd−BiOCl）二維奈米片催化材料，透過在層狀氯氧化鉍結構中嵌入次奈米尺度金屬鈀團簇，有效提升C−N耦合反應效率，同時抑制析氫副反應與電化學誘導的結構劣化。電催化測試顯示，鈀修飾氯氧化鉍於低操作電位下可達12%的尿素法拉第效率，明顯優於未修飾氯氧化鉍，顯示鈀團簇對反應選擇性具有關鍵調控作用。本研究進一步結合同步輻射原位X光繞射（Synchrotron-HRXRD）與X光吸收光譜（Synchrotron-XAS），即時解析催化劑於反應中的結構與電子態演化。結果顯示，純氯氧化鉍在負電位下易發生金屬鉍析出與團聚，導致層狀骨架崩解；相較之下，嵌入的鈀團簇可穩定層狀結構並維持界面反應環境的完整性。此結果揭示插層金屬團簇對層狀材料電子結構與結構穩定性的雙重調控機制，不僅深化對電化學尿素生成路徑的理解，也為未來高穩定性碳−氮耦合催化材料設計提供新的策略方向，對永續化學與低碳能源轉換具有重要意義。 

Identifying a Terminal Nickel-Oxygen Complex Bearing an Unsymmetrical β-Diketiminate Ligand

Si-Hong Chen, Tzu-Hsien Yang, Yu-Lun Chang, Wei-Syuan Lin, Chuan-Hung Chuang, Cheng-Han Yang, Hsing-Yin Chen*, Ming-Li Tsai*, Sodio C. N. Hsu*

JACS Au 2026, 6, 5, 2709-2714

高雄醫學大學 醫藥暨應用化學系 陳信允教授

國立中山大學 化學系 蔡明利副教授

高雄醫學大學 醫藥暨應用化學系 許智能教授

本研究設計並合成了一種非對稱的 β-diketiminate 配位基，結構特徵包含具有龐大立體效應的 N-芳基臂與具柔性的甲基吡啶側鏈。此類「半不穩定螯合結構」能有效穩定高反應性的鎳氧物種。本研究以 T 形鎳(I)錯合物為前驅物，在 −80 °C 下與乾燥的 O₂（或 N₂O）反應，成功製備、分離並鑑定出首例末端鎳氧錯合物，為生物無機化學領域的重要突破。X射線晶體學分析顯示，該錯合物具有平面正方形的鎳中心，並呈現較短的 Ni-O 鍵長（1.750 Å）。結合電子自旋共振光譜、低溫拉曼光譜與密度泛函理論（DFT）計算結果顯示，此物種並非典型的鎳氧雙鍵（Ni=O），而是由 LNi^III=O 與 LNi^II-O•（鎳氧自由基）所構成的共振混成體，其中氧原子上的自由基特性占主導地位。在低溫條件下，該錯合物與過氧橋聯雙核鎳物種(LNi^II–O₂^2––Ni^IIL)之間維持快速動態平衡。在反應性方面，此錯合物可有效執行氫原子轉移(HAT)反應，驗證了長期以來對鎳酶及氧化催化劑活性的理論推測，而其氧原子轉移(OAT)能力則相對有限。 

 

本研究首次解析了末端 Ni–O 物種的晶體結構，清楚揭示其電子結構與反應特性，為發展綠色化學、甲烷轉化為甲醇，以及理解鎳基酶機制與設計高效鎳催化劑，提供了關鍵的分子模型。

Electrophoresis-By-Accident in Electrospray Ion Source

Chikondi Shaba, and Pawel L. Urban*

Anal. Chem. 2026, 98, 18, 13220–13225

國立清華大學 化學系 Urban, Pawel Lukasz教授

標準的電噴灑游離質譜儀能轉變為一個簡易、低成本與有效率的脫鹽與堆疊系統，無須額外的元件。透過在高電壓ESI發射器與一個接地的金屬接頭或分流閥之間存在於樣品管中固有的電場短暫停留樣品流，驅動電泳遷移，藉此將鹽類從分析物中分離出來，並提升質譜訊號。

 

這裡所討論到的自發電泳現象的效應可能過去已被質譜學家觀察到，但或許被認為是樣品注入到ESI-MS離子源的實驗假象。以上的發現可能與全世界使用數萬台已安裝的ESI-MS系統的眾多化學家有關聯。此項研究結果已於2026年五月發布於國際知名期刊—Analytical Chemistry.

Concurrent P-Selectin Targeting Nanoparticle Orchestrates Tumor-Immune Dynamics for Advanced Immunochemotherapy

Wei Lee, Syuan-Ling Lin, Jui-Yu Chen, Bo-Jie Huang, Wee-Wei Chieng, I-Jung Tsai,

Ting-Yu Chang, Yen-Ho Lai, Wan-Zhen Hong, Kevin Chih-Yang Huang, Mien-Chie Hung, San-Yuan Chen, Long-Bin Jeng, Woei-Cherng Shyu, Chih-Sheng Chiang*

ACS Nano 2026, 20, 18, 13496–13516

中國醫藥大學 生醫所 徐偉成特聘教授
中國醫藥大學 醫學院 鄭隆賓講座教授

中國醫藥大學 生醫所 江智聖助理教授

癌症治療中，化療與免疫療法長期各自運作，如何系統性連結兩者是未解的關鍵問題。本研究提出「單靶點、雙軸線」靶向策略：利用褐藻醣(fucoidan)對跨膜蛋白P-selectin的天然高親和性，開發褐藻醣奈米粒子(FINAL)，無需抗體接枝即可同時標靶表現P-selectin的腫瘤細胞與腫瘤相關巨噬細胞(TAM)，在單一載體中整合化療與免疫調控。 

 

Elucidating HLTF-Mediated DNA Fork Remodeling via Native Mass Spectrometry

Guan-Ting Lian, Hui Emmanuela Miriam, Yi-An Chen, Yen-Ju Chen, Peter Chi*,

and Hsin-Yung Yen*

J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 17, 17707–17716

國立臺灣大學 生化科學研究所 冀宏源特聘教授

中央研究院 生物化學研究所 嚴欣勇助研究員

我們的DNA無時無刻都面臨著各種損傷風險，幸好細胞內擁有精密的微型機器，能隨時進行修復以維持基因體的穩定。其中一個關鍵的防禦機制稱為「複製叉倒轉(Replication fork reversal)」，而HLTF蛋白質正是此機制中負責重塑DNA結構與調節倒轉過程的核心分子。過去，科學界雖然深知HLTF的重要性，但它究竟如何在分子層面上與DNA互動，卻始終是個未解之謎。

 

在我們近期發表於《美國化學會誌》(JACS) 的研究中，團隊運用了「原生質譜法 (Native Mass Spectrometry)」成功突破這項挑戰。這是一項極具潛力的分析技術，能直接觀察並量測完整且脆弱的生物大分子複合體。透過這項技術，我們成功捕捉了HLTF與DNA結合的漸進動態過程。研究發現，HLTF最初以缺乏活性的「單體」形式存在於細胞中，等待啟動修復的時機。然而，當它與損傷的DNA結合後，會引發蛋白質分子層次的構形改變，進而賦予其獲取細胞能量 (ATP) 的能力。更令人驚訝的是，ATP的介入會促使兩個HLTF分子配對成為「二聚體」，轉化為啟動 DNA解旋與重塑的關鍵動力來源。這項研究不僅為我們提供了DNA重塑機制前所未有的分子視角，更充分展現了原生質譜技術在探索大型「蛋白質-DNA」複合體動態組裝上的分析優勢及應用價值。

Redox Modulation and Diffusion Kinetics in Ni-Doped CuO: Insights from Quantum-Inspired Electrochemical Methods

Tsung-Te Lin, Shih-Lung Yu, Yi-En Wu, Hai Yen Thi Nguyen, Wei-Lun Li, Yun-Syuan Liang, Kai-Hsun Lin, Ming-Kang Ho, Tsu-En Hsu, Krishtappa Manjunatha*, Yi-Ru Hsu, Wei-Che Lo, Chia-Liang Cheng, B. Daruka Prasad, B. K. Monika, Hanumanthappa Nagabhushana,

Meng-Chu Chen*, and Sheng Yun Wu* 

ACS Applied Materials & Interfaces 2026, 18, 24398–24418

國立臺東大學 應用科學系 陳孟炬副教授

國立東華大學 物理學系 吳勝允教授

高效率且穩定的電化學儲能材料，是發展下一代超級電容器與永續能源技術的重要關鍵。本研究由國家原子能科技研究院林聰得博士參與，並由國立臺東大學陳孟炬教授與國立東華大學吳勝允教授共同帶領研究團隊，以鎳摻雜氧化銅（Ni-doped CuO）奈米粒子為研究平台，探討微量鎳金屬摻雜如何調控氧化還原反應、離子擴散與偽電容行為。氧化銅具有低成本、環境友善與多重氧化態等優點，但其電荷傳輸與反應動力學仍有提升空間。本研究透過溶液燃燒法製備不同鎳含量之CuO奈米材料，並結合同步輻射X光繞射、Raman、XPS、SEM影像機械學習分析與多種電化學量測，系統性建立結構缺陷與電化學表現之關聯。結果顯示，適量鎳摻雜可引入局部晶格畸變與Ni²⁺/Ni³⁺氧化還原反應，增加表面可逆反應位點，並改善電荷轉移效率；其中約2–3%鎳含量可在表面控制偽電容與擴散控制反應之間取得較佳平衡。值得注意的是，本研究創新導入R²-window線性GCD放電分析、Kernel PCA、與一維Ising模型，將傳統電化學曲線轉化為可視化、可量化且具物理意義的動力學圖像，有效區分電容主導與擴散主導區域。此一跨域分析策略突破傳統電化學判讀的限制，為缺陷工程、資料驅動分析、與高效偽電容電極材料設計提供新的研究方法與應用方向。 

國立嘉義大學 應用化學系 和 高雄醫學大學 醫藥暨應用化學系

蘇  明  德  教  授 

 

(文章內容版權為蘇明德教授所有，如需引用請聯繫midesu@mail.ncyu.edu.tw)

「鎵」(音唸ㄐㄧㄚ)的被發現歷史之所以引人注目，是因為「鎵」早在1871年由發明〝化學元素週期表〞的蘇俄化學家門捷列夫(Dmitri Ivanovich Mendeleev，1834-1907)，從理論上推測出「鎵」是個可能存在的元素之一。1875年法國化學家布瓦博德朗(Paul Émile（François）Lecoq de Boisbaudran，1838-1912)對〝閃鋅礦〞(ZnS)進行光譜分析，發現其中有未知的光譜出現，於是他將新元素成功分離並拿去分析性質之後，發現它的性質與原先門捷列夫對〝化學元素週期表〞對空格的未知元素(即〝似鋁〞)所做的預測性質完全符合，於是布瓦博德朗成為首位真正發現並確認該元素的第一人。他後來用〝法國〞的拉丁文名字〝Gallia〞命名該元素為〝Gallium〞，以紀念他的祖國法國。「鎵」是最後一個被偶然發現的元素，也是第一個對號入座進入〝化學元素週期表〞空位的元素。此後一切新元素的發現，都是根據〝化學元素週期表〞的預測而完成的。〝化學元素週期表〞出色的預測精準度大大宣傳了化學元素自身的週期規律性之真理。

 

「鎵」是生產〝半導體〞、〝高端微處理器〞、〝光纖〞產品和〝夜視鏡〞的關鍵材料化學元素。在現今科技界著名的化合物〝半導體〞中，〝氮化鎵〞、〝砷化鎵〞及〝氧化鎵〞都需要使用到「鎵」金屬元素，相關的產品則包括5G手機的RF功率放大器、寬能隙功率晶片、LED及〝半導體〞雷射等電子及光電晶片，影響所及不可謂之不鉅。近年來，「鎵」也被認為是〝抗生素〞界的新星元素，這是因為很多細菌已具有耐藥性，而新的〝抗生素〞又越來越難被開發出來，因而美國科學家就另闢蹊徑：讓金屬「鎵」來對抗細菌感染。主要是針對那些對〝鐵〞具有依賴性的〝細菌酶〞，像是〝綠膿桿菌〞（Pseudomonas Aeruginosa），因為「鎵」在結構上和〝鐵〞具有一定的相似性，所以當〝綠膿桿菌〞接觸到「鎵」時，就會把「鎵」誤會成是〝鐵〞，誤食「鎵」元素後，〝綠膿桿菌〞內部的DNA機制就會被破壞，導致〝綠膿桿菌〞無法繼續繁殖而死亡。

你是否覺得今年夏天來得特別早，而且一年比一年更熱？你的感受可能不是錯覺，當大氣中的二氧化碳濃度突破歷史性的 422 ppm，地球正以「史上最熱」的瘋狂高燒，向人類發出警訊。這是一部由青年科學家撰寫的「聯合國氣候峰會（COPs）實地觀測錄」。這群來自美國化學學會的年輕大使，兼具科學素養與人文關懷，他們以官方觀察員的視角，以世代正義與青年行動為核心來參與國際會議。這本書深刻記錄了科學數據如何與複雜的國際政策、經濟公平及環境正義正面交鋒。透過新世代的眼光，審視已開發和開發中國家間碳排責任的拉鋸，並展現青年如何將這些經驗，轉化為改變未來的綠色領導力。

炎炎夏日來臨，隨著畢業季告一段落，也迎來研究室人員交替與新成員加入的時節。在此恭喜畢業生完成學業、邁向人生新階段，也歡迎懷抱研究熱忱的新血投入學術研究的行列。七月是實驗室運作的重要轉換期，應將安全與衛生視為首要原則，所有人員應確實遵守各項操作規範，並積極參與消防及意外事故緊急應變演練，建立正確的安全觀念與風險意識。尤其在高溫環境下，低沸點溶劑及各類化學品的使用更需格外謹慎，唯有落實安全管理與實驗規範，才能降低意外發生的風險，保障每位研究人員的健康與安全。同時，也鼓勵所有師生善用台灣化學學會編撰一系列有關《實驗室化學安全教材》的環安衛影片、《實驗室化學安全叢書》的環安衛資源，在追求學術卓越的同時深植安全文化。暑假亦是師長們參與國際會議與學術交流的重要時刻，期盼大家都能有所收穫，讓我們以對知識的熱情及對安全的重視，共同迎接充實而豐碩的夏日時光。  

 

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工作團隊介紹

邱靜雯教授(主編)，施定男(推薦報導中文導讀撰寫)，

翁雅芳(研究成果蒐集、書訊撰寫)，高瑋(編輯時程及內容規劃、各欄位校稿、數據分析)，劉美足(拍攝、帳務核銷、行政業務)，楊家祥(美編)