為了讓廣大科研人員更多地了解國內期刊基本情況，支持國內優秀學術期刊的發展，納米人編輯部聯合國內材料化學和物理等領域的16本優質學術期刊，《國家科學評論》、《光學：科學與應用》、《科學通報》、《納米研究》、《研究》、《納微快報》、《中國科學：材料科學》、《中國科學：化學》、《中國科學：物理學 力學 天文學》、《中國物理 B》、《中國物理快報》、《物理學報》、《綠色能源與環境》、《能源環境材料》、《能源化學》、《浙江大學學報英文版A輯》，遴選了2019年最值得關注的81個研究成果（材料化學物理類），敬請讀者賞析。National Science Review,NSR聲波是縱波，所以人們普遍認為聲波不具備自旋。但是不久前，來自美國加州大學伯克利分校、美國佐治亞理工學院以及中國同濟大學的合作研究團隊（石承志教授、趙榮闊博士、龍洋、楊隋博士、汪遠教授、陳鴻教授、任捷教授以及張翔教授）發現并通過實驗觀測證明，在特定條件下聲波自旋存在。此次聲波自旋的突破性發現將為自旋相關的基礎聲學與物理學研究奠定基礎。Shi, Cheng zhi et al. Observation of acoustic spin. National Science Review. 2019https://doi.org/10.1093/nsr/nwz0592. 用“MOF膠囊”封裝催化劑，均相/多相優勢互補丨NSR中國科學技術大學江海龍研究團隊使用具有中空結構和大孔道窗口的層狀雙羥基氧化物（LDHs）材料，首先將可溶性活性分子吸附到其空腔中，然后再生長致密的金屬有機框架材料（MOF）為殼層，以“封鎖”中空模板原有的開放通道?；谶@種模板輔助式的策略，研究者成功將分子級別的可溶性活性物種封裝在以有序MOF孔道為唯一傳輸通道的中空多孔膠囊晶體中。這種新的材料合成理念為主/客體之間的性能妥協，以及均相/多相催化劑各自優勢的完全理性整合提供了新的思路。Cai Guorui et al. Encapsulating soluble active species into hollow crystalline porous capsules beyond integration of homogeneous and heterogeneous catalysis. National Science Review. 2019.https://doi.org/10.1093/nsr/nwz1473. 掃描拉曼埃分辨顯微術：精確重構單分子化學結構丨NSR由中國科學技術大學侯建國院士領銜的單分子科學團隊基于埃級分辨的分子振動模式拉曼成像圖，結合新技術背后的的新物理效應和化學基團的拉曼指紋數據庫，提出了一種可視化構建分子結構的新方法：掃描拉曼埃分辨顯微術（Scanning Raman Picoscopy，SRP）。SRP具備解析未知分子化學結構的能力，無疑將引起化學、物理、材料和生物等領域科研人員的廣泛興趣，催生出大量相關研究。Yao Zhang et al. Visually constructing the chemical structure of a single molecule by scanning Raman picoscopy. National Science Review. 2019.https://doi.org/10.1093/nsr/nwz1804. 固態基底-氣溶膠生物合成宏觀尺度功能納米復合材料獲得成功丨NSR中國科學技術大學俞書宏教授研究團隊發展了一種通用的生物合成方法——固態基底-氣溶膠生物合成法，首次成功制備了一系列納米結構單元含量可控、形狀規則的宏觀尺度大塊細菌纖維素納米復合材料。相對于傳統漿料法，該生物合成過程完整地保留了細菌纖維素的三維納米網絡結構。所制備的復合材料塊材在保留其納米單元納米尺度優良性能的同時，具有更為優異的力學強度。Guan Q F , Han Z M , Luo T T , et al. A general aerosol-assisted biosynthesis of functional bulk nanocomposites. National Science Review, 2018.https://doi.org/10.1093/nsr/nwy144香港城市大學王鉆開教授課題組將超潤滑液體注入型表面（SLIPS）與摩擦納米發電機（TENG）相結合，設計出了一種基于超潤滑界面的液-液摩擦納米發電機（SLIPS-TENG）。該器件在環境適應性、輸出穩定性、自清潔性、柔性和光學透明性等方面表現出諸多優勢，并可以在低溫下保持與室溫下相當的電能輸出，為設計新型的水能轉換器件以實現藍色能源夢想提供了新思路。Wanghuai X , Xiaofeng Z , Chonglei H , et al. SLIPS-TENG: robust triboelectric nanogenerator with optical and charge transparency using a slippery interface. National Science Review. 2019https://doi.org/10.1093/nsr/nwz025Light: Science &Applications，Light Sci Appl6. LED：讓城鎮煥發紅光丨Light SciAppl通過調整磷光物質中激活離子的電子結構，可以得到一種新的磷光物質，使白色發光二極管具有更自然的微紅色。來自中國科學院長春應用化學研究所的Jun Lin等人將鍺、鑭和鉍的氧化物結合在一起，制造出了一種略帶紅色的磷光物質。當把這種物質添加到LED芯片上的藍光和綠光熒光粉中時，這種物質會發出與傳統熒光粉轉換型白光LED相比更自然的光。作為一種節能光源，LED不斷被改進，但它們發出的光總是呈現出不自然的白色或藍色。制造高質量的紅光熒光粉來改變這一現狀一直是個挑戰。研究人員已開發出一種獨特的微紅色光致發光物質，其發光現象是由鉍離子周圍的電子引起的。該方法為探索無機材料的冷發光提供了新的視角。Wei, Y., Xing, G., Liu, K. et al. New strategy for designing orangish-red-emitting phosphor via oxygen-vacancy-induced electronic localization. Light Sci Appl 8, 15 (2019)DOI: 10.1038/s41377-019-0126-1https://www.nature.com/articles/s41377-019-0126-17. 光源：閃耀在青色峽谷中丨Light SciAppl高效發射470-500納米窄帶青色光的發光晶體可用于填補發光二極管（LED）中的空白或“峽谷”，以模擬日光的全光譜。人們對開發更高效，更具成本效益的全日光LED光源非常感興趣。這種光源可以創造更自然的室內照明條件，也更有益于身體健康。來自北京科技大學的夏志國帶領中國和俄羅斯的研究人員開發了一種分子式為Na0.5K0.5Li3SiO4:Eu2+的無機結晶化合物，它可發射窄帶青色光，。該項研究有許多潛在應用，例如將全日光的LED燈用于治療與季節性情緒失調（SAD）引起的情緒低落和抑郁。Zhao, M., Liao, H., Molokeev, M.S. et al. Emerging ultra-narrow-bandcyan-emitting phosphor for white LEDs with enhanced color rendition. Light Sci Appl 8, 38 (2019)DOI: 10.1038/s41377-019-0148-8https://www.nature.com/articles/s41377-019-0148-88. 光學相干層析成像：較長的波長可以改善深度成像丨Light Sci Appl在光學相干層析成像（OCT）中使用波長較長的光，可以在高散射材料中實現更深的穿透，從而使OCT可能在無損檢測和增強型非侵入性生物醫學成像中得到應用。OCT圖像所依據的是將被測物體的反射光與未遇到該物體的參考光相結合之后生成的干涉模式。目前OCT最常見的用途是檢查眼睛的視網膜。來自丹麥技術大學的研究人員等克服了使用中紅外光獲取圖像的若干技術挑戰，以揭示傳統短波近紅外光不可見的微觀結構。該團隊將寬帶超連續光和頻率轉換相結合，實現了高分辨率實時圖像采集。OCT的前景用途包括在缺陷檢測和厚度測量方面取得的進展Israelsen, N.M., Petersen, C.R., Barh, A. et al. Real-time high-resolution mid-infrared optical coherencetomography. Light Sci Appl 8,11 (2019) DOI: 10.1038/s41377-019-0122-5https://www.nature.com/articles/s41377-019-0122-59. 衛星成像：地球極光可視化空間天氣丨Light Sci Appl中國最近發射的“風云-3D”衛星上的成像系統可以揭示地球極光的精細特征，從而改善空間天氣預報。當太陽風帶電粒子沿地球磁力線沉降并與高層大氣碰撞時，就會產生絢麗的極光。張效信、陳波及其團隊開發了一種高分辨率成像儀，可以幫助研究人員通過極光的動態分布來預測地磁暴和亞暴。該成像儀使用兩個攝像頭從低地球軌道同時掃描極光區域，在軌測試表明，該設備的反射式光學系統和數據處理系統可以識別10千米級分辨率的極光邊界和結構。Zhang, X., Chen, B., He, F. etal. Wide-field auroral imager onboard the Fengyun satellite. Light Sci Appl 8,47 (2019)DOI: 10.1038/s41377-019-0157-7https://www.nature.com/articles/s41377-019-0157-710. 等離激元裝置：使用表面內光進行更好的控制丨LightSci Appl中國和新加坡的研究人員表示，沿著金屬表面照射光束可以為光學器件提供前所未有的等離激元控制。局域表面等離激元共振（LSPR）是傳導電子和光子耦合的振蕩，它可以作為納米級光學傳感器甚至計算機的信息載體。大多數控制LSPR的嘗試都是使用與表面成直角入射的“平面外”光；然而，以低角度穿過表面的 “平面內”光也有希望控制LSPR。來自南京理工大學的蔣立勇等人展示了金納米盤上LSPR面內照射的兩種新方法。他們不僅可以通過調整入射光將LSPR切換到不同的狀態，還可以將邏輯數據編碼到納米磁盤鏈上，而這是平面外光照明無法實現的。Jiang, L., Yin, T., Dubrovkin, A.M. et al. In-plane coherent control of plasmon resonances for plasmonic switching and encoding. Light Sci Appl 8, 21 (2019)DOI: 10.1038/s41377-019-0134-1https://www.nature.com/articles/s41377-019-0134-111. 高性能稠環硫內酯聚合物給體材料丨Sci Bull國家納米科學中心丁黎明團隊首次將稠環芳香硫內酯用于構筑高性能聚合物給體材料，他們研發了一種名為DTTP的三環硫內酯單元，得益于DTTP單元吸電子性強、共平面性好的特點，基于DTTP的給體材料D16具有HOMO能級低、空穴遷移率高等優點，在單結有機太陽電池中實現了16.72%的能量轉換效率，躋身明星給體材料行列。Ji Xiong et al. Thiol actone copolymer donor gifts organic solar cells a 16.72% efficiency. Science Bulletin, 2019, 64(21):1573–1576.https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.10.00212. 16.27%!三元聚合物太陽能電池丨Sci Bull如何從器件物理的角度進一步提升有機光伏器件的效率已成為該領域的熱點問題，三元策略為協同優化材料與器件制備工藝提供了一種極具潛力的解決方案。北京交通大學安橋石、馬曉玲、高進華、張福俊在Science Bulletin上報道了效率達到16.27%的三元器件。所制備的器件未使用溶劑添加劑，而采用該課題組提出的“倒置溶劑熏蒸”方法處理有源層。基于效率為15.35%二元器件，利用三元策略將器件的效率提高了約5.9%，同時保持了簡單的器件制備工藝。Qiaoshi An et al. Solvent additive-free ternary polymer solar cells with 16.27% efficiency. Science Bulletin, 2019, 64(8):504–506https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.03.02413. 一種以可充放電液體燃料作為存儲介質的新型儲能系統丨 Sci Bull香港科技大學趙天壽教授團隊提出了以可充放電的液態能量載體（簡稱電燃料）儲電的新方法，實現了充電與放電的電極解耦，破解了以往電池因充放電共用電極導致氧化和還原反應相互制約的難題，發明了充、放電裝置彼此獨立的全新電燃料儲能系統，可隨時隨地高效高功率提供新能源動力。Haoran Jiang et al. A novel energy storage system incorporating electrically rechargeable liquid fuels as the storage medium. Science Bulletin, 2019, 64(4):270-280https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.01.01414. 石墨烯單晶晶圓的超快和可批量制備及其在液晶微棱鏡陣列方面的應用| Sci Bull北京大學彭海琳/劉忠范團隊制備了4英寸CuNi(111)銅鎳合金單晶薄膜，并以其為生長基底實現了4英寸石墨烯單晶晶圓的超快速制備；實現了單批次25片4英寸石墨烯單晶晶圓的制備，設備年產能可達1萬片，在世界范圍內率先實現了石墨烯單晶晶圓的可規模化制備。該方法為電子級石墨烯單晶晶圓的大規模生產提供了可行的技術途徑和裝備基礎。Bing Deng et al. Scalable and ultrafast epitaxial growth of single-crystal graphene wafers for electrically tunable liquid-crystal microlens arrays. Science Bulletin, 2019, 64(10): 659-668https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.04.03015. 物理降鉛-鈣鈦礦太陽能電池降鉛新思路丨 Sci Bull北京大學物理學院“極端光學創新研究團隊”的朱瑞研究員、龔旗煌院士與西安交通大學的吳朝新教授合作，提出了一種物理降鉛（physical lead reduction, PLR）的新思路。此項工作所提出的PLR方案并不需要改變原本的鈣鈦礦晶體結構，因此可廣泛適用于目前所研發的高效鈣鈦礦體系。更重要的是，在降低鉛用量的同時，PLR方案也降低了有機組分與鹵素的用量，既節約了制備成本，又大幅降低了鈣鈦礦太陽能電池的毒性，為鈣鈦礦光伏器件全面走向商業化應用提供了新思路。Yifan Zheng et al. Perovskite solar cell towards lower toxicity: a theoretical study of physical lead reduction strategy. Science Bulletin, 2019, 64(17):1255-1261https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.06.00616. 壓電光子學效應優化氣體傳感器性能| SciBull中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林、翟俊宜課題組設計并制備了一種柔性的單層硫化鉬基的NO2氣體傳感器，通過施加應變和光強顯著增強了NO2傳感器的性能。首次研究了壓電光電子學效應對單層硫化鉬基NO2氣體傳感器性能的影響，發現應變誘導的壓電勢可以通過改善肖特基勢壘有效地控制電子和光電子傳輸，進一步的優化氣體傳感器的性能。Junmeng Guo et al. Enhanced NO2 gas sensing of a single-layer MoS2 by photogating and piezo-phototronic effects. Science Bulletin, 2019, 64(2):128-135.https://doi.org/10.1016/j.scib.2018.12.009Green Energy& Environment，GEE17. 氧化還原活性離子液體：可見光催化B12反應的有效介質和溶劑丨GEE日本九州大學YoshioHisaeda教授課題組設計合成了新型氧化還原活性離子液體（RIL），并首次在RIL中實現了分子轉化。RIL的催化效率明顯高于DMF, MeOH, BmimNTf2等體系，這是由于RIL可以在光敏化B12復合催化體系中作為溶劑和電子介質，有效促進了從光敏劑到B12催化劑的電子轉移效率。Yoshio Hisaeda et al. Redox activeionic liquid as efficient mediator and solvent for visible light-driven B12 catalytic reactions. Green Energy & Environment 4 (2019) 116-120https://doi.org/10.1016/j.gee.2019.03.00118. 生物質基多孔碳材料高效去除Pb(II)和Cd(II)污染物丨GEE中山大學嚴凱教授課題組采用雙贏的策略，同時實現生物質廢棄物的開發利用和重金屬污染的脫除，提出以木質素為原料，簡便地制備了多孔結構的層狀石墨烯碳材料(LPC)用于高效去除Pb(II)和Cd(II)。LPC對Pb(II)和Cd(II)的吸附能力分別為250.5 mg/g和126.4 mg/g。此外LPC容易解吸再生，Pb(II)和Cd(II)脫除率保持在96%和92%。本研究為生物質廢棄物的高值利用提供了一種可持續發展的策略，在廢水處理方面具有巨大潛力。Kai Yan et al. Biomass-derived porous carbon highly efficient for removal of Pb(II) and Cd(II). Green Energy& Environment 4 (2019) 414-423https://doi.org/10.1016/j.gee.2019.05.00219. 不同陰離子插層層狀雙金屬氫氧化物及其光催化NO脫除性能研究丨GEE重慶大學大學張育新教授課題組利用層狀雙金屬氫氧化物（LDH）具有的“記憶效應”，成功制備了單一陰離子插層的ZnAl–LDH納米結構，其中CO32-插層的ZnAl–LDH–CO3納米結構展現出最好的光催化活性，借助DFT計算表明ZnAl–LDH–CO3表面更容易活化NO與O2 反應物，從而增強光催化性能。另外，結合原位紅外分析技術，闡明了NO在ZnAl–LDH–CO3表面的反應過程。Yuxin Zhang et al. Anion intercalated layered-double-hydroxide structure for efficient photocatalytic NO remove. Green Energy & Environment 4 (2019) 270-277https://doi.org/10.1016/j.gee.2018.11.001暨南大學陳金鑄教授課題組綜述了近20年來由木質素制備的催化劑在綠色合成中的重要應用進展。綜述系統介紹了木質素的結構、木質素的預處理和活化、木質素基催化劑在綠色合成中的應用、木質素基催化劑當前所面臨的挑戰及其展望。論文對木質素基催化劑的催化性能進行了合理評價，并與常規催化劑進行了體統比較，為木質素資源的綠色、高值化利用提供了一條重要途徑。Chen et al. Applications of lignin-derived catalysts for green synthesis. Green Energy & Environment 4(2019) 210-244.https://doi.org/10.1016/j.gee.2019.01.00321. 螺旋聚氨基酸的取向調控納米顆粒細胞內吞丨Nano Research北京大學化學院呂華研究員、孫聆東教授與國家納米中心施興華研究員合作，以聚谷氨酸三縮乙二醇酯(P(EG3Glu))為模型高分子修飾金納米粒子，從實驗與模擬等角度探究了聚氨基酸二級結構與表面錨定方向對納米粒子的基本性質與細胞內吞行為的影響，提供了一種簡單方便的調控納米粒子細胞內吞的方法，為深入理解納米粒子-細胞相互作用提供了新的思路。Chong Zhang, Jianhua Lu, Falin Tian, Lindong Li, Yingqin Hou, Yaoyi Wang, Lingdong Sun*, Xinghua Shi*, andHua Lu*. Regulation of the cellular uptake of nanoparticles by the orientation of helical polypeptides. Nano Research 2019, 12(4): 889–896https://doi.org/10.1007/s12274-019-2319-6所在期刊官網鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-019-2319-622. PtAu納米晶催化的鹵代芳基烯烴選擇性加氫丨Nano Research鹵代芳基烯烴選擇性加氫，是藥物合成中一個重要而又頗具挑戰性的課題，而通過納米催化實現其選擇性加氫常常需要引入含硫毒化劑。國家納米科學中心蔡雙飛研究員和清華大學何偉教授通過簡易調控PtAu納米合金的組成，即可高效地實現烯/炔鍵的選擇性加氫而保留芳鹵鍵。進一步修飾手性配體后，還可較好地實現對映選擇性加氫，據此合成出了RIP1抑制劑類似物7-Br-O-Nec1 (2b)。Le Guo, Junjie Mao, Shuangxi Guo, Qi Zhang, Shuangfei Cai*, and Wei He*. PtAu bimetallic nanocatalyst for selective hydrogenation of alkenes overaryl halides. Nano Research 2019, 12(7):1659–1662https://doi.org/10.1007/s12274-019-2416-6所在期刊官網鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-019-2416-623. 采用三維架構加速碳納米管集成電路丨Nano Research集成電路的發展主要依賴于互補場效應晶體管（CMOS）的尺寸縮減，由于制造成本和功耗急劇增加，這種模式即將遭遇了發展瓶頸。三維集成電路（IC）是一種可能的解決方式。碳納米管場效應晶體管 （CNTFET）是構筑未來集成電路的重要候選技術，而且由于其可低溫加工，具有低功耗，能有效克服傳統三維集成技術存在的熱預算不足的瓶頸，因此是構建三維集成電路的理想技術。然而，已發表的基于碳管的三維電路性能通常比單層碳管電路低，并沒有展示三維集成的優勢。北京大學彭練矛院士和張志勇教授發展并優化了碳基三維集成的工藝，制備了兩層碳納米管晶體管，器件均保持平面工藝晶體管的高性能，并且兩層器件之間閾值完全匹配，在此基礎上，通過通孔工藝互聯兩層器件，首次實現了三維碳基環形振蕩器電路。我們還探索了三維集成電路架構的優勢，實驗結果表明，采用三維架構的電路在速度上要提升38％。特別地，我們展示了振蕩頻率高達680 MHz的三維五階環振電路，單級門延時為0.15 ns，該結果代表了目前三維集成電路的最高工作速度。Yunong Xie, Zhiyong Zhang*, Donglai Zhong, and Lianmao Peng*. Speeding up carbon nanotube integrated circuits through three-dimensional architecture. Nano Research 2019, 12(8):1810–1816https://doi.org/10.1007/s12274-019-2436-2所在期刊官網鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-019-2436-224. Polariton in cell: 高效、低耗能源材料設計的新思路丨Nano Research極化子(polaritons)以其奇異性質引起了物理、化學、材料等領域的極大興趣，它們可以導致玻色-愛因斯坦凝聚、室溫超流等量子現象。上海理工大學宋波教授團隊和復旦大學團隊合作合作研究發現，紅外光子可以和神經細胞耦合形成一種新的極化子，為生物高效利用能量提供了新的理解方式，并有望成為生物信息載體。該研究成果同時為高效、低耗能源材料設計提供了新思路。Bo Song* and Yousheng Shu. Cell vibron polariton resonantly self-confined in the myelin sheath of nerve. Nano Research 2020, 13(1):38–44https://doi.org/10.1007/s12274-019-2568-4.所在期刊官網鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-019-2568-425. 碳納米管/氮化硼復合高溫導線丨Nano Research清華大學姜開利與柳鵬研究組展示了一種由碳納米管線材與氮化硼復合形成的耐高溫導線。碳納米管線材從超順排陣列中直接紡出、加捻絞制而成，作為導體，再通過化學氣相沉積法在線材表面制備氮化硼作為絕緣層和耐燒蝕的保護層。該同軸導線輕質、耐高溫，有望應用在航空航天、火災防護、高溫工藝、太陽探測等極端高溫環境。Xinhe Yang, Peng Liu*, Duanliang Zhou,Feng Gao, Xinhe Wang, Shiwei Lv, Zi Yuan, Xiang Jin, Wei Zhao, Haoming Wei,Lina Zhang, Jiandong Gao, Qunqing Li, Shoushan Fan, and Kaili Jiang*. High temperature performance of coaxialh-BN/CNT wires above 1,000 °C: Thermionic electron emission and thermally activated conductivity. Nano Research 2019, 12(8): 1855–1861https://doi.org/10.1007/s12274-019-2447-z所在期刊官網鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-019-2447-zNano-Micro Letters, Nano-Micro Lett.新加坡南洋理工大學徐梽川教授和南京航空航天大學姬廣斌教授：綜述了生物質衍生納米多孔碳在電磁波吸收領域的最新研究進展，從結構設計和組分優化兩個方面對電磁波衰減機制進行了深入分析與討論。并總結和展望了生物質衍生碳基納米結構在制備和應用過程中面臨的挑戰和未來發展方向。該文章入選2019年web of science 熱點文章（千分之一）Huanqin Zhao, Yan Cheng, Wei Liu, Lieji Yang, Baoshan Zhang, Luyuan Paul Wang, Guangbin Ji, Zhichuan J. Xu. Biomass-Derived Porous Carbon-Based Nanostructures for Microwave Absorption. Nano-Micro Lett. 2019.https://doi.org/10.1007/s40820-019-0255-3
南洋理工大學和香港城市大學張華教授：詳細介紹了基于半導體納米材料的外延異質結構的濕化學合成方法，并說明了基于不同種子或模板的各種體系，并詳細討論了它們的生長機制。同時，作者描述了外延異質結構在光電、催化和熱電學中的應用實例，并對此類外延異質結構的未來研究方向提出了一些潛在挑戰和個人理解。Junze Chen, Qinglang Ma, Xue-Jun Wu, Liuxiao Li, Jiawei Liu, Hua Zhang. Wet-Chemical Synthesis and Applications of Semiconductor Nanomaterial-Based Epitaxial Heterostructures. Nano-Micro Lett. 2019.https://doi.org/10.1007/s40820-019-0317-6
濟南大學劉宏教授：總結了基于石墨烯及其衍生物構筑的各類型觸覺傳感器（電子皮膚）的研究現狀。介紹了石墨烯及其衍生物在觸覺傳感應用的相關概念和制備方法。重點討論了如何提高觸覺傳感器性能，總結了基于壓容式、壓阻式（基于一維、二維、三維石墨烯結構）、FET類型所使用的石墨烯材料的獨特作用和優勢。展望了石墨烯傳感器的發展前景和面臨的挑戰。Pei Miao, Jian Wang, Congcong Zhang, Mingyuan Sun, Shanshan Cheng, HongLiu. Graphene Nanostructure-based Tactile Sensor for Electronic Skin Applications. Nano-Micro Lett. 2019.http://dx.doi.org/10.1007/s40820-019-0302-0
吉林大學崔小強教授：研究了一種新型單原子模擬酶催化劑：單原子Co-MoS2，發現基底和單原子部分均具有類過氧化物酶性質。以此材料作為模型，從實驗和理論角度詳細揭示了單原子金屬中心和載體分別呈現不同催化機理：單原子Co依賴電子轉移機制，而基底MoS2則為類芬頓反應機制。單原子和基底效應的協同作用，極大地提高了單原子Co-MoS2作為類過氧化物酶的酶催化活性，并成功應用于過氧化氫的比色和電化學傳感檢測。Ying Wang, Kun Qi, Shansheng Yu, Guangri Jia, Zhiliang Cheng, LirongZheng, Qiong Wu, Qiaoliang Bao, Qingqing Wang, Jingxiang Zhao, Xiaoqiang Cui,Weitao Zheng. Revealing the Intrinsic Peroxidase-Like Catalytic Mechanism of Heterogeneous Single-Atom Co-MoS2. Nano-Micro Lett. 2019.https://doi.org/10.1007/s40820-019-0324-7
中南大學梁叔全和周江教授：首次通過水熱法與冷凍干燥處理，合成了石墨烯包裹的H11Al2V6O23.2納米帶復合材料，此材料在(001)晶面具有超大的層間距(13.36?)，有利于鋅離子的擴散。而石墨烯能夠提高電極體系的電子導電性，有效包覆能夠在一定程度上抑制H11Al2V6O23.2中釩元素在循環過程中的溶解。此新穎結構的構建，有效解決了釩基材料電子和離子導電性差的雙重難題，也一定程度上緩解了正極材料溶解問題。將該材料應用于水系鋅離子電池正極，在2M ZnSO4水系電解液中展現出了優異的儲鋅性能。尤其，在~15.7 mg/cm2的超高質量負載下，該正極仍有不俗的電化學性能表現。該文章入選2019年web of science 高被引論文。Wenyu Zhang, Shuquan Liang, Guozhao Fang, Yongqiang Yang, Jiang Zhou. Ultra-High Mass-Loading Cathode for Aqueous Zinc-Ion Battery Based on Graphene-Wrapped Aluminum Vanadate Nanobelts. Nano-Micro Lett. 2019.https://doi.org/10.1007/s40820-019-0300-2
Energy & Environmental Materials，EEM武漢理工大學劉金平教授團隊針對“電池材料”和“贗電容材料”的界限在當前電化學和材料科學領域變得模糊這一問題，在Energy & Environmental Materials上發表了題為“Definitions of Pseudocapacitive Materials: A Brief Review”的文章。與雙電層電容EDLC材料和電池材料相比，贗電容材料可同時具有較高比容量和高倍率特征，這促使了大量關于贗電容材料及相關儲能體系的研究。近年來，納米材料在儲能領域得到了廣泛應用，由于納米材料尺寸效應造成的離子擴散長度極大縮短和表/界面的高度暴露等以及電極材料新型晶體結構的設計，許多電池材料在一定的情況下表現出堪比贗電容材料的快速氧化還原反應動力學或是類似的充放電行為。該文首先回顧了贗電容材料的定義和關鍵特性、定義的演變以及由此產生的混淆。然后，為了能夠準確地區分電池材料和贗電容材料，作者提出了在優先考慮電化學特征（CV和GCD）的同時應正確使用基于CV曲線的定量動力學分析來闡明電極的電荷存儲機制的判據。最后，簡要介紹了非對稱超級電容器和混合超級電容器的正負極匹配結構及區別。該綜述將有助于正確理解和判斷贗電容材料和電池材料，從而避免混淆。Yuqi Jiang, Jinping Liu. Definitions of Pseudoca-pacitive Materials: A Brief Review. Energy & Environmental Materials, 2019, 2(1): 30-37.https://doi.org/10.1002/eem2.1202832. 材料基因組方法有多強大？看DFT計算在全固態電池中從設計到合成的高效應用丨EEM鄭州大學邵國勝教授研究團隊在Energy & Environmental Materials上發表題“Application of the Materials Genome Approach to All-Solid-State Batteries”的文章。堿金屬離子電池被廣泛應用于便攜式電子設備和電動汽車中，目前制約堿金屬離子電池應用的瓶頸問題是潛在的安全隱患，與傳統電池中使用的易燃、易爆的液態有機電解質息息有關。研發以無機類固態電解質（SSE）為基礎的全固態電池是解決潛在電池安全性問題的有效途徑。目前固態電解質體系大致分為兩大類：氧化物電解質、硫化物電解質。氧化物電解質具有較好的穩定性、對空氣和水分不敏感、同時具有較寬的電化學窗口等優勢。但也存在離子電導率較低、晶界/晶粒電阻較、易脆斷、制備燒結溫度較高等問題。硫化物電解質具備超高的離子電導率、好的延展性、小的晶界/晶粒電阻、較低的制備燒結溫度等特征。但電壓窗口窄、與高壓正極材料兼容性差、與金屬Li負極穩定性糟糕、對空氣和濕度敏感等。探尋綜合性能更加優異的新型快離子導體成為亟需解決的關鍵課題之一。此外，全固態電池中的固-固界面的穩定性、兼容性、匹配度等諸多問題仍然嚴重制約著全固態電池的電化學性能。從龐大的數據庫中，考慮無窮的化學成分組合，尋找新型固態電解質的體系，僅僅通過實驗試錯很難快速精準地尋找到性能優異的電解質配方。另外一方面，針對全固態電池中固-固界面問題，需要昂貴的原位測試才能辨析清楚，僅通過主觀臆斷很難把握關鍵性科學問題。因此，亟需一套客觀的研究方法，加速新型電解質的探尋工作，并且為構筑一體化全固態電池提供合理化方案。鄭州大學邵國勝教授課題組，通過整合材料基因組方法，針對固態電池中的關鍵問題進行高通量計算，探尋新型固態電解質以及提供解決全固態電池的固固界面兼容性的合理性方案，為后續實驗研發提供了有力的理論支撐。Hongjie Xu, Yuran Yu, and Zhuo Wang, Guosheng Shao, First Principle Material Genome Approach for All Solid State Batteries. Energy & Environmental Materials, 2019, 2(4), 234–250.https://doi.org/10.1002/eem2.1205333. Ruddlesden–Popper 鈣鈦礦在高穩定性太陽能電池中的應用丨EEM澳門大學邢貴川教授在Energy & Environmental Materials上發表了題為“Ruddlesden–Popper Perovskite for Stable Solar Cells”的綜述文章。近年來，三維的金屬鹵化物鈣鈦礦被視為一種非常有前景的光伏材料。在短短的八年時間中鈣鈦礦太陽能電池的效率已經從當時的3.8%提升到了現在的23.7%。然而，這種材料的不穩定性阻礙了其產業化進程。最近，準二維的Ruddlesden–Popper 鈣鈦礦由于具有更高的穩定性，得到了越來越多的關注。這種高穩定的性能主要是由于Ruddlesden–Popper 鈣鈦礦采用了更加疏水的長鏈有機陽離子。目前這種太陽能電池的效率已經突破了13%，非常具有產業化的前景。然而，這種新型的鈣鈦礦太陽能電池還沒有被系統的總結。該綜述系統總結這種準二維鈣鈦礦電池，包括鉛基和非鉛基結構。另外，作者對Ruddlesden–Popper鈣鈦礦的光電性能和載流子動力學過程進行的詳盡的分析。最后提出了當前Ruddlesden–Popper鈣鈦礦太陽能電池存在的問題和可能的解決方案，為未來鈣鈦礦電池的實際應用提供了重要的研究思路。Chao Liang, Dandan Zhao, Yan Li, Xiaojun Li, Shaomin Peng, Guosheng Shao, and Guichuan Xing. Ruddlesden–Popper Perovskite for Stable Solar Cells, Energy & Environmental Materials, 2018, 1(4): 221-231.https://doi.org/10.1002/eem2.1202234. Mg-S電池綜述：電解液、硫正極和鎂負極的設計原則和策略丨EEM清華大學張強教授與北京理工大學黃佳琦研究員、賓夕法尼亞大學趙夢強博士、倫敦瑪麗王后大學Maria-Magdalena Titirici教授、東京大學Rong Xiang教授合作，受邀在Energy & Environmental Materials上發表了題為“A Review of Advanced Energy Materials for Magnesium–Sulfur Batteries”的綜述文章。電池的能量密度、安全性、能量效率以及價格對于電子器件和電動車至關重要。傳統鋰離子電池的能量密度已經接近理論極限（250 Wh/kg），因此開發下一代電池體系，進一步提升能量密度有望解決特殊器件的要求。鎂硫電池因其較高的理論體積能量密度和良好的安全性逐漸受到人們的關注。與鋰硫電池相比，金屬鎂電極的沉積不會產生枝晶而造成熱失控，并且每個鎂原子可以有兩個電子參加氧化還原反應，使得其能量密度大幅提高。該綜述系統總結了近期鎂硫電池在電解液、硫正極和鎂負極三方面的設計原則和策略，為未來鎂硫電池在電極結構、界面和電解液組成方面的設計提供重要的研究思路。Long Kong, Chong Yan, Jia-Qi Huang, Meng-Qiang Zhao, Maria-Magdalena Titirici, Rong Xiang, Qiang Zhang. A Review of Advanced Energy Materials for Magnesium–Sulfur Batteries. Energy & Environmental Materials, 2018, 1(3): 100-112.https://doi.org/10.1002/eem2.1201235. Li-S電池正極材料綜述，高能量密度解決方案丨EEM鄭州大學付永柱教授報道了一篇Li-S電池的綜述文章，該工作以“A Perspective on Energy Densities of Rechargeable Li-S Batteries and Alternative Sulfur-Based Cathode Materials”為標題發表在Energy & Environmental Materials上。鋰離子電池已經達到了容量和能量密度極限，過去的十年已經做出了巨大的努力來探索新的電極材料，以實現電池的高能量密度。其中，硫元素是一種高容量的正極材料，在過去的十年中得到了深入的研究。在循環過程中，多硫化鋰在醚狀液態電解質中反復的形成，導致了活性物質溶解、穿梭效應和有限循環壽命等諸多挑戰。盡管已經研發出了一些方法來克服這些問題，但是鋰硫(Li-S)電池的可達到的能量密度仍然很低，主要原因是在硫正極中過高的電解質/硫(E/S)比率。該篇綜述對硫正極能量密度的分析提供了新見解，提出硫正極的“平均質量密度”對于比較含硫的正極材料是一個很有用的參數。本文同時介紹了幾種新型的硫基正極材料，如有機多硫化物和金屬多硫化物，它們具有獨特的性質和性能，尤其對電解液具有很低的依賴性，因此有望克服與硫正極相關的固有問題，并能真正實現Li-S電池的高能量密度。Wei Guo, Yongzhu Fu. A Perspective on Energy Densities of Rechargeable Li-S Batteries and Alternative Sulfur-Based Cathode Materials. Energy & Environmental Materials, 2018, 1(1): 20-27.https://doi.org/10.1002/eem2.12003Journal of Energy Chemistry，JEnergy Chem36. 金屬鋰電池：“房屋架構”復合金屬鋰負極構筑長循環丨J Energy Chem清華大學張強教授與北京理工大學黃佳琦研究員（共同通訊）團隊構建了一種新型的房屋架構的復合金屬鋰負極（命名為housedLi），即上層為固態電解質層，下層為容納有金屬鋰的碳纖維骨架層，成功實現了金屬鋰電池的安全穩定長循環。通過簡單的機械輥壓與液相反應法獲得了房屋式的復合金屬鋰負極，有效地抵御了電解液對金屬鋰的侵蝕，并抑制了沉積過程的枝晶生長與體積膨脹。該工作為解決金屬鋰負極所面臨的內憂外患提供了有效的解決策略。Xin Shen et al. Lithium–matrix composite anode protected by asolid electrolyte layer for stable lithium metal batteries. J Energy Chem, 2019,37, 35-42. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.11.01637. 運用回歸模型研究鈣鈦礦型氧氮化物中陰離子有序性與體系穩定性的關系丨J Energy Chem日本東京大學Kazunari Domen團隊發現，對于具有超大晶胞的鈣鈦礦型氧氮化物，機器學習能夠顯著降低熱力學穩定性的計算成本，通過蒙特卡羅方法可以預測真實的陰離子有序性。研究者以在可見光區具有較高光催化水氧化活性的BaNbO2N為例，考察四種不同尺寸的超晶胞，共560個結構。通過機器學習方法，隨機選取原子初始位置，無需結構優化，得到體系的總能量。這種方法可以節省99.99%的計算時間。Masanori Kaneko et al. Regression model for stabilization energies associated with anion ordering in perovskite-type oxynitrides. Journal ofEnergy Chemistry, 2019, 36, 7-14.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.01.01238. 電容器：調控雙電層結構來提高碳基電化學電容器的能量效率丨J Energy Chem中國科學院金屬研究所先進炭材料研究部的成會明研究員、李峰研究員與澳大利亞新南威爾士大學王大偉博士合作，從雙電層的反應機理出發，通過改變雙電層結構，發明了固/固界面雙電層的構筑方法，有效抑制了自放電現象，組裝了具有高能量密度、高功率輸出、長循環壽命、高能量效率的石墨烯鋰離子電容器。Yu-Zuo Wang et al. Mitigating self-discharge of carbon-based electrochemical capacitors by modifying theirelectric-double layer to maximize energy efficiency. Journal of Energy Chemistry ，2019，38，214-218.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.04.00439. 電催化：炭載Pt電催化氧還原活性位結構與性質的調控丨J Energy Chem華東理工大學段學志教授研究小組與中科院山西煤化所覃勇研究員團隊合作，比較研究了原子層沉積（ALD）與傳統浸漬法制備的Pt/CNT催化劑的電催化氧還原反應（ORR）性能之間的差異，發現在排除Pt粒徑效應的條件下，ALD制備的Pt/CNT催化劑相較于浸漬法制備的催化劑表現出顯著提升的ORR質量活性、比活性和選擇性，且其性能優于商業的20 wt% Pt/C催化劑。通過電化學測試與分析、催化劑結構表征以及模型計算，揭示出ALD制備的催化劑良好的ORR性能主要歸因于：(i)Pt納米顆粒粒徑分布較窄，暴露出更多的Pt(111)活性面；(iii)Pt納米顆粒的局域環境無氯離子的存在，同時提高了ORR活性和選擇性。這些研究結果可用于指導高活性、高選擇性Pt/C ORR催化劑的理性設計及性能調控。Jie Gan et al. Active sites engineering of Pt/CNT oxygen reduction catalysts by atomic layer deposition. Journal of Energy Chemistry, 2020, 45,59-66.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.09.02440. 基于金屬-載體相互作用調控反應路徑提高CO2加氫制甲醇選擇性丨J Energy Chem大連理工大學曲振平教授研究小組與中科院大連化學物理研究所傅強研究員團隊合作，通過構筑負載在兩個載體CeO2和ZrO2的Cu基催化劑，揭示出金屬-載體相互作用在CO2加氫反應中的調控機制，以及該相互作用如何通過調控反應路徑提高CO2加氫制甲醇的選擇性。原位高壓漫反射紅外研究結果顯示，Cu/CeO2催化劑上形成的更多氧空位易與CO2反應生成CO32-物種，與活躍H原子進一步加成到CO2的C端形成HCOO*中間體，加氫形成甲醇。而Cu/ZrO2催化劑上具有更多的OH物種，與CO2反應易生成HCO3-物種，與活躍H原子進一步加成到CO2的O端形成COOH*中間體，脫羥基形成CO。該研究為優化CO2加氫路徑、提高合成甲醇活性和選擇性打開了一扇新的大門。Weiwei Wang, Zhenping Qu*, LixinSong, Qiang Fu*, CO2 hydrogenation to methanol over Cu/CeO2 and Cu/ZrO2 catalysts: Tuning methanol selectivity via metal-support interaction. Journal of Energy Chemistry, 2020,40, 22-30.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.03.001測量物質在不同外加磁場方向下的電輸運性質是近年來研究拓撲量子材料的一種重要實驗方法，為探索物質的新奇特性提供了獨特的視角和手段。研究表明，在超高強度的脈沖強磁場下，材料的電輸運研究可能擴展至量子極限區域，將觀察到更加豐富的物理現象。而現有的電輸運測量系統中，穩態場下的樣品測量桿受限于尺寸和材料，難以適應脈沖場測量要求；脈沖場下的傳統樣品測量桿的角度分辨率和空間利用率較低，亟需研制更高性能的轉角測量系統。為此，本文提出一種拉桿式轉角樣品桿，基于該轉角樣品桿的脈沖強磁場電輸運測量系統，能夠在極低溫、強磁場的極端環境下，于脈沖磁體中心通孔的微型樣品腔內開展磁場方向190°范圍內任意變化的電輸運性質測量實驗，其旋轉結構穩定性良好，轉角控制精度達到0.1°；通過合理設計集成電路布局、前置補償放大和數字鎖相提取等信號處理環節，電輸運測量結果的精確度優于0.1 mΩ。本文詳細闡述了該測量系統的組成、轉角測量桿的設計與研制、校準原理與信號處理過程，并簡要介紹了該測量系統在費米面重構、拓撲絕緣體表面態、量子極限輸運、超導電性等前沿研究領域的應用。圖1. 武漢強磁場中心轉角樣品桿 (a)機械結構圖; (b) 轉角示意圖;(c) 角度標定原理圖圖2. 60 T脈沖強磁場下轉角電輸運實驗相關數據處理過程劉沁瑩，王俊峰，左華坤，楊明，韓小濤. 基于轉角樣品桿的脈沖強磁場電輸運測量系統. 物理學報. 2019, 68(23):230701DOI: 10.7498/aps.68.20191115http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract74982.shtml同行評價：該論文重點介紹了基于轉角樣品桿的脈沖強磁場電輸運測量系統和利用該系統所獲得的部分實驗結果。近年來，測量材料在不同外加磁場方向下的電輸運性質是研究凝聚態物理和拓撲量子材料的一種重要實驗方法，是探索物質新奇特性的重要手段之一。由于脈沖強磁場系統的空間受限，傳統的電輸運測量系統無法直接安裝，需要發展脈沖強磁場條件下的測量桿。隨著國內大科學裝置的陸續建成，例如合肥國家強磁場中心（穩態場）、武漢脈沖強磁場中心（脈沖場）、東莞國家散裂中子源，亟需研發相關的測量系統。本文詳細介紹了該系統及初步的實驗結果，對國內用戶進一步利用它開展相關研究具有重要意義。42. GaAs(001)圖形襯底上InAs量子點的定位生長InAs/GaAs量子點是重要的單光子源，位置可控量子點對實現可尋址易集成的高性能量子點光源具有重要意義。本文詳細研究了氫原子條件下GaAs (001) 圖形襯底的低溫脫氧過程，低溫GaAs緩沖層生長中溝槽形貌的演化過程，以及溝槽形貌對量子點形核位置的影響。發現GaAs襯底上納米溝槽側壁的傾斜角較小時，InAs 量子點會優先生長于溝槽底部；當溝槽的側壁傾斜角較大時，InAs 量子點則會優先生長于溝槽兩側的外邊沿位置。此外，本文還研究了納米孔洞側壁的傾斜角對量子點成核位置的影響，實現了雙量子點分子和四量子點分子的定位生長。圖1. InAs 量子點在GaAs 納米溝槽中優先成核位置與納米溝槽側壁傾斜角α1的關系圖2. 調控納米孔洞側壁的傾斜角α1實現不同InAs量子點組合的定位生長 (a) 生長在納米孔洞底部的雙量子點分子; (b) 生長在納米溝槽側壁上的四量子點, 其中插圖示意四量子點的位置; (c) 納米孔洞外沿形成量子點環; (d) 圖(a), (b)和(c)中納米孔洞的AFM線掃描圖, 傾斜角分別為10°,17°,28°王海玲，王霆，張建軍. GaAs(001)圖形襯底上InAs量子點的定位生長. 物理學報. 2019, 68(11):117301DOI: 10.7498/aps.68.20190317http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract74124.shtml同行評價：圖形襯底生長是量子點尋址的重要技術手段之一，對于量子信息技術應用中精準定位某一個確定的量子光源的位置等具有重要的意義。中科院物理研究所張建軍等詳細研究了在GaAs(001)圖形襯底上制備InAs量子點及量子點分子組合的實驗規律，分析了成核的機制和規律，揭示了成核位置、量子點分布等隨納米溝槽側壁傾斜度變化的規律。這些工作對于量子點及量子點分子組合的定位生長具有很好的指導意義。密度矩陣重正化群方法（DMRG）在求解一維強關聯格點模型的基態時可以獲得較高的精度，在應用于二維或準二維問題時，要達到類似的精度通常需要較大的計算量與存儲空間。本文提出一種新的DMRG異構并行策略，可以同時發揮計算機中央處理器（CPU）和圖形處理器（GPU）的計算性能。針對最耗時的哈密頓量對角化部分，實現了數據的分布式存儲，并且給出了CPU和GPU之間的負載平衡策略。以費米Hubbard模型為例，測試了異構并行程序在不同DMRG保留狀態數下的運行表現，并給出了相應的性能基準。應用于4腿梯子時，觀測到了高溫超導中常見的電荷密度條紋，此時保留狀態數達到104，使用的GPU顯存小于12 GB。圖1. 異構并行的性能 (a) 加速比; (b) Davidson 方法中的向量占用GPU 顯存; (c) 作用哈密頓量到波函數部分的性能圖2. 對于16 × 4 Hubbard 模型, U = 8.0 時的基態電荷密度分布(可以觀察到明顯的電荷密度條紋)陳富州, 程晨, 羅洪剛. 密度矩陣重正化群的異構并行優化. 物理學報. 2019, 68 (12):120202 DOI:10.7498/aps.68.20190586http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract74272.shtml同行評價：在“密度矩陣重正化群的異構并行優化”一文中，作者提出了一種在CPU-GPU異構結構下，實現密度矩陣重正化群方法(DMRG)并行化的方法。作者通過在Tesla K80上的測試，證明了這種方法的有效性，并行的加速比能達到3左右。這一方法有助于提高DMRG算法的計算效率，所解決的算法和物理問題具有現實意義。44. 旋轉對稱表面等離激元結構中極端局域光場的準正則模式分析金屬微納結構中表面等離激元能夠將自由空間光場局域到亞波長甚至納米尺度，增強光與物質相互作用等各種物理過程，為等離激元光學在諸多領域帶來誘人的應用。然而，目前對表面等離激元光學模場的局域性定量描述仍主要基于直觀的空間幾何尺寸確定的模式體積，并常被用于刻畫模場與物質相互作用的強度。本文基于準正則模理論發展了表征表面等離激元結構中光場局域的理論描述方法，并針對兩類典型結構的表面等離激元共振進行了系統的模式分析。結果顯示表面等離激元共振可由多個本征模式構成，觀察到的光場局域是所有模式共同作用的結果，只有當共振對應單一模式時可以用該本征模式的模式體積描述光場局域。最后，基于上述結果，本文探討了極端局域光場和近來出現的“皮米腔”的光場局域本質。圖1. PoM 納米間隙中原子凸起結構對光場局域的影響和準正則模式分析 (a) 存在與不存在原子凸起時的結構示意圖; (b) 納米間隙中心高度位置的局域場增強效應,激勵源為鏡面上方716 nm處軸向偶極子; (c) BQP 諧振波長處納米間隙中心高度的局域場增強效應; (d) PoM 結構的準正則模式譜分布以及納米間隙中心處軸向 Purcell 因子的準正則模式重建; (e) BQP 模式的歸一化模場和等效模式體積周強, 林樹培, 張樸, 陳學文. 旋轉對稱表面等離激元結構中極端局域光場的準正則模式分析. 物理學報. 2019, 68(14):147104DOI: 10.7498/aps.68.20190434http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract74414.shtml同行評價：周強等利用準正則模式展開的辦法研究了具有高度局域的等離激元結構中的光場。特別地，作者重點用準正則模式分析了近年來被提出的“皮米腔”中的模式，指出散射場中出現的高度局域場（hot spot）并沒有對應的準正則模式。這是一個重要的結論，因為在光場與物質相互作用過程的描述時，通常是用準正則模式來描述，也即是把一份量子化的能量分布在單一模式中。而這一點在“皮米腔”的概念提出的前期文獻中并未得到應有的注意。利用超構表面結構實現硅介質內局域電磁場的極大增強，進而實現強烈增強的三次諧波激發(THG)。該超構表面結構由L形的單晶硅共振子組成，通過調節抽運波長與超構表面共振波長重合，可以實現最高220倍的THG增強， THG的轉化效率提升至～ 3 × 10–7。數值模擬和THG信號的空間掃描結果表明，場增強主要源于超構表面結構中心區域處的共振模式耦合效應。此外，實驗結果表明該結構的共振模式具有明顯的偏振選擇性，且THG信號同樣為線偏振光，消光比為15 dB。楊玖龍，元晴晨，陳潤豐，方漢林，肖發俊，李俊韜，姜碧強，趙建林，甘雪濤. 硅超構表面上強烈增強的三次諧波. 物理學報. 2019, 68 (21): 214207 DOI: 10.7498/aps.68.20190789http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract74905.shtml同行評價：本文利用單晶硅制備了L型超構表面單元，實現了共振模式下的高效三次諧波激發（THG），驗證了這種超表面在不同波長下的激發效率及對偏振態的控制。本文設計的硅基超構表面能夠極大增強硅介質中的THG，在非線性光學領域具有一定的實踐意義，實驗及仿真分析過程清晰，敘述流暢，具有一定的創新性和應用價值。在過去的30年，無線數字通信系統發展迅速，無線通訊設備已成為人們日常生活中必不可少的設備之一，而無線通訊技術仍然不斷追求具有更高保密度的通信方式，以應用于衛星對地通信和軍用無線通信中。近日，東南大學崔鐵軍教授提出了一種基于數字編碼超材料的全新數字無線通信體系結構，將要傳送的信號由動態變化的輻射模式直接調制，在硬件和軟件兩個層面上都極大地簡化了無線通信系統的架構。Tie Jun Cui et al. Direct Transmission of Digital Message via Programmable Coding Metasurface. Research. 2019DOI: 10.1155/2019/2584509https://spj.sciencemag.org/research/2019/2584509/光動力治療（Photodynamictherapy，PDT）因具有較小的侵入性和較高的空間與時間精確度等特點，已經成為了一種新興的癌癥治療手段。然而，實體腫瘤具有異常的血管分布和代謝，使其內部處于乏氧環境，限制了單線態氧的產生。并且，光動力治療過程中會消耗氧氣，使腫瘤的乏氧程度增加，導致臨床上PDT對腫瘤的治療效果受到限制。黃維院士和趙強教授課題組報道了一種新型的聚合物單線態氧載體，實現了乏氧腫瘤內單線態氧的高效、可控釋放，成功抑制了腫瘤的生長。Tianci Huang et al. De Novo Design of Polymeric Carrier to Photothermally Release Singlet Oxygen for Hypoxic Tumor Treatment. Research.2019DOI: 10.34133/2019/9269081https://spj.sciencemag.org/research/2019/9269081/手性可以追溯到地球上生命的起源。它廣泛存在于自然界的動植物的功能分子及其折疊的高級結構中，其中的多面手性在DNA/RNA和蛋白質的結構里充分體現。南京大學/美國德州理工大學李桂根團隊報道了一種全新的多面3D手性。該手性具有三明治排列特征：由三個幾乎平行的層面組成，中間層面為中心層，上下兩個面是相互依存，相互制約, 以避免鏡像異構體可能的異構化。多面3D手性分子和其前體化合物表現出了正常有機小分子極少具備的特征：形成長棒或雀巢穴型固體。同時表現出多種色彩的熒光和AIE，其中一些分子顯示出超強的旋光特征。Guanzhao Wu et al. Multilayer 3D Chirality and Its Synthetic Assembly. Research. 2019DOI: 10.34133/2019/6717104https://spj.sciencemag.org/research/2019/6717104/3D打印是一種通過增材制造的方式來構造三維結構的快速成型技術，可以顯著提高生產效率，減少材料與資源的浪費。中國科學院化學研究所宋延林研究員課題組與美國麻省理工學院方絢萊教授等合作，提出了一種普適性的高速、高精度3D打印策略。L. Wu, Z. Dong, H. Du, C. Li,N. X. Fang*, and Y. Song*. Bioinspired Ultra-Low Adhesive Energy Interface for Continuous 3D Printing. Research. 2018.DOI: 10.1155/2018/4795604https://spj.sciencemag.org/research/2018/4795604/金屬鋰由于其極高的理論比容量和最低的電極電勢，被視為極具競爭力的下一代高比能電池的負極材料。然而，金屬鋰負極鋰枝晶的生長是阻礙著高比能鋰金屬電池實用化的關鍵問題。清華大學張強教授課題組設計了一種卟啉骨架材料用作金屬鋰負極的沉積骨架，其中精準構筑的卟啉單元具有超高親鋰性，可以誘導金屬鋰均勻形核與生長并抑制金屬鋰枝晶的形成。Bo-Quan Li, Xiao-Ru Chen, XiangChen, Chang-Xin Zhao, Rui Zhang, Xin-Bing Cheng, and Qiang Zhang*. Favorable Lithium Nucleation on Lithiophilic Framework Porphyrin for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes. Research. 2019.DOI: 10.1155/2019/4608940https://spj.sciencemag.org/research/2019/4608940/清華大學周濟院士課題組提出了一種可人工產生高次諧波的超材料。通過超材料的局域磁電強耦合過程，使得固體中低速運動的自由電子激發出非線性湯姆遜散射，進而實現高次諧波的人工產生。這種不借助自然非線性材料產生的高次諧波具有極高的設計自由度，使得人工控制高階光學非線性成為可能。Yi-Kwei Wenet al. Artificial Generation of High Harmonics via Nonrelativistic Thomson Scattering in Metamaterial. Research. 2019.DOI: 10.1155/2019/8959285https://spj.sciencemag.org/research/2019/8959285/香港科技大學唐本忠院士課題組報道了一種簡單的無金屬參與、無預修飾的一步法生物偶聯新策略，實現多級對象的功能化標記與應用，如天然高分子、合成高分子、多肽、蛋白質、活細胞快速染色、活細菌快速識別染色、無機材料修飾等。Xianglong Hu, Xueqian Zhao,Benzhao He, Zheng Zhao, Zheng Zheng, Pengfei Zhang, Xiujuan Shi, Ryan T. K.Kwok, Jacky W. Y. Lam, Anjun Qin, and Ben Zhong Tang*. A Simple Approach to Bioconjugation at Diverse Levels: Metal-Free Click Reactions of Activated Alkynes with Native Groups of Biotargets without Prefunctionalization. Research. 2018.DOI: 10.1155/2018/3152870https://spj.sciencemag.org/research/2018/3152870/劍橋大學初大平團隊聯合華為慕尼黑研究中心的工程師們，構建了一種新的3D顯示解決方案，克服了通常3D設備引起的“惡心、視疲勞、用戶不能準確估算深度”等問題。采用隨時聚焦顯示的方式，使得它的計算機數據處理速度比通常的全息3D展示快了三個數量級。Pawan K. Shrestha, Matt J.Pryn, Jia Jia, Jhen-Si Chen, Hector Navarro Fructuoso, Atanas Boev, Qing Zhang,and Daping Chu. Accommodation-Free Head Mounted Display with Comfortable 3D Perception and an Enlarged Eye-box. Research. 2019.DOI: 10.34133/2019/9273723https://spj.sciencemag.org/research/2019/9273723/SCIENCE CHINA Materials，SCMs54. 石墨烯生長新紀錄：液態銅上快速生長石墨烯大單晶丨SCMs武漢大學付磊教授研究團隊通過化學氣相沉積法在液態銅上實現了石墨烯大單晶的快速生長，生長速率高達79 μm/s，刷新了目前石墨烯快速生長的記錄。他們利用碳同位素標記拉曼光譜和飛行時間二次離子質譜追蹤了液態銅中碳原子的分布情況，探究了液態銅體系中石墨烯的生長動力學。該研究可為在液態金屬上生長其他二維材料提供理論借鑒。Zheng et al. Insight into the rapid growth of graphene single crystals on liquid metal via chemical vapor deposition. SCIENCE CHINA Materials, 2019, 62(8), 1087-1095. https://doi.org/10.1007/s40843-019-9406-755. 超低溫服役高熵合金：CoCrFeNi的優異塑性和鋸齒流變行為丨SCMs北京科技大學張勇教授研究組深入研究了面心立方結構CoCrFeNi高熵合金的超低溫服役行為，發現液氦環境下孿晶主導的變形機制引發了鋸齒流變行為，變形孿晶和相變行為的共同作用導致了其優異的力學性能。該材料在4.2K時的拉伸強度達到1260MPa，同時延伸率達到62%。與傳統的金屬材料相比，這種高熵合金在極低溫環境結構材料領域具有很大的工業應用潛力。Liu, et al. Excellent ductility and serration feature of metastable CoCrFeNi high-entropy alloy at extremely low temperatures. SCIENCECHINA Materials, 2019, 62(6),853-863. https://doi.org/10.1007/s40843-018-9373-y56. SMART：一種普適性超快速柔性電子制造技術丨SCMs劉靜教授帶領的清華大學、中科院理化所聯合研究組提出了一種具有普適性的超快速柔性電子制造技術，可在數秒之內打印出大面積、高精度復雜液態金屬電路，速度遠遠超過迄今已發展的各種電子加工技術。相應方法按其英文(semi-liquid metal and adhesion-selection enabled rolling andtransfer)縮寫被命名為SMART Printing（智慧印刷）。該方法可快速制備多種柔性和可拉伸功能電路，為可穿戴電子醫療設備的實現提供了全新途徑。Guo et al. Semi-liquid metal and adhesion-selection enabled rolling and transfer (SMART) printing: A general method towards fast fabrication off lexible electronics. SCIENCE CHINA Materials, 2019, 62(7), 982-994.https://doi.org/10.1007/s40843-018-9400-257. 非晶納米催化劑：a-Cu2MoS4納米籠的形貌和結構工程用于高效電解水產氫丨SCMs北航郭林教授團隊報道了一種可控自水解蝕刻-沉淀(SHEP)法, 在常溫常壓下即可合成出空心多孔且形貌規則的非晶Cu2MoS4納米籠(a-Cu2MoS4)。得益于其空心多孔結構和非晶的豐富硫缺陷，a-Cu2MoS4表現出比晶體相對物更強的析氫反應(HER)活性。該合成方法具有普適性，可擴展到更多的三元納米籠材料的合成，為各種三元納米籠的精確可控制備提供了新視角，并為開發高活性非晶催化劑開辟了新的途徑。Yu et al. Morphological and structural engineering in amorphous Cu2MoS4 nanocages for remarkable electrocatalytic hydrogen evolution. SCIENCECHINA Materials, 2019, 62(9), 1275-1284. https://doi.org/10.1007/s40843-019-9431-458. 4軸打印多級結構管狀支架用于氣管軟骨重建丨SCMs東華大學游正偉研究團隊報道了一種4軸打印系統快速制備具有多級結構的管狀組織工程支架，該方法適用于多種生物材料, 如水凝膠、熱塑性生物材料以及熱固性生物材料。他們以不同材料為例，成功制備了管狀結構可調、類編織網格結構可控, 徑向彈性、軸向柔性及管腔開放性良好的支架。所制備的支架接種軟骨細胞后在體外培養和裸鼠皮下植入均可形成成熟的管狀軟骨組織，有望應用于氣管軟骨重建。Lei et al. 4-Axis printing microfibrous tubular scaffold and tracheal cartilage application.SCIENCE CHINA Materials, 2019, 62(12), 1910-1920.https://doi.org/10.1007/s40843-019-9498-5Science China Chemistry，SCC德克薩斯大學奧斯汀分校John B. Goodenough教授撰寫了展望（Perspective）文章 “A Perspective on the Li-ion Battery”。文章首先回顧了鋰離子電池正極材料的發展歷史，進而指出了鋰離子電池面臨的挑戰：（1）有機液態電解液的安全隱患依然存在；（2）鋰離子電池的充電速度受到限制，快速充電會引起金屬鋰在石墨負極的沉積；（3）鋰離子電池的過度充電會導致氧氣的析出，有可能引起電池的爆炸。John B. Goodenough, Hongcai Gao. A perspective on the Li-ion battery. SCIENCE CHINA Chemistry 62(12), 1555-1556 (2019)https://doi.org/10.1007/s11426-019-9610-3華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室曹鏞院士團隊自主開發的基于酰亞胺功能化苯并三唑（TzBI）的寬帶隙聚合物給體P2F-EHp與非富勒烯受體材料BTPT-4F和BTPTT-4F（或稱為Y6）匹配，在吸收互補和能級匹配的基礎上，通過進一步的薄膜形貌精細優化，實現了超過16%的能量轉換效率，這是文獻報道中單節有機太陽電池的最高轉換效率記錄，展示了PTzBI類聚合物給體的巨大應用潛力。Baobing Fan, Difei Zhang, Meijing Li, Wenkai Zhong, Zhaomiyi Zeng, Lei Ying, Fei Huang, Yong Cao. Achieving over 16% efficiency for single-junction organic solar cells. SCIENCE CHINA Chemistry 62(6),746-752 (2019)https://doi.org/10.1007/s11426-019-9457-5蘇州大學李永舫院士團隊的張茂杰教授基于自主研發的氟取代寬帶隙聚合物PM6給體，制備了能量轉化效率11.2%的單結全聚合物太陽能電池（all-PSCs），這是已報道的單結all-PSCs中的最高效率。Yuan Meng, Jingnan Wu, Xia Guo, Wenyan Su, Lei Zhu,Jin Fang, Zhi-Guo Zhang, Feng Liu, Maojie Zhang, Thomas P. Russell, YongfangLi. 11.2% Efficiency all-polymer solar cells with high open-circuit voltage. SCIENCE CHINA Chemistry 62(7), 845-850 (2019)https://doi.org/10.1007/s11426-019-9466-6上海交通大學韓禮元教授課題組提出了利用π共軛路易斯堿調控前驅體溶液結晶速率來制備均勻、無孔洞且空氣中穩定的錫基鈣鈦礦薄膜的分子工程策略。首次在國際權威機構獲得純錫鈣鈦礦太陽電池認證效率（9.15%），是目前的最高效率。Tianhao Wu et al. Efficient and stable tin-based perovskite solar cells by introducing π-conjugated Lewis base. SCIENCE CHINA Chemistry,2019, doi:10.1007/s11426-019-9653-8https://doi.org/10.1007/s11426-019-9653-8華南理工大學唐本忠院士團隊秦安軍教授等人在活細胞內開展了自發的炔-胺點擊聚合反應，制備了分子量為7300的聚合物，并基于聚集誘導發光特性實現了“點亮”型的細胞成像和對細胞的原位殺傷。Hu Rong, Chen Xu, Zhou Taotao, Si Han, He Benzhao, Kwok Ryan Tsz Kin, Qin Anjun, Tang Ben Zhong. Lab-in-cell based on spontaneous amino-yne click polymerization. SCIENCE CHINA Chemistry 62(9), 1198-1203(2019).https://doi.org/10.1007/s11426-019-9517-9SCIENCE CHINA: Physics, Mechanics & Astronomy；SCPMA中國科學院物理研究所孫培杰研究員課題組最新研究表明, 狄拉克半金屬砷化鎘Cd3As2在一個小的磁場中存在著一個很大的橫向熱電(能斯特)效應, 室溫下可以獲得高達0.5（2T）的橫向熱電優值zT (如圖所示)。該結果意味著在拓撲電子材料中, 溫差和電壓相互垂直的橫向熱電效應遠比我們以往所想象的要大, 熱電材料的應用并不一定要局限于溫差和電壓平行的縱向方向。圖: 橫向和縱向熱電優值隨磁場的變化（左）和其峰值隨溫度的變化（右）J. S. Xiang et al. Large transverse thermoelectric figure of merit in a topological Dirac semimetal, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 63, 237011 (2020)http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCPMA/63/3/10.1007/s11433-019-1445-4?slug=fulltext65. 混合陽離子型鈣鈦礦太陽能電池的空間應用丨SCPMA北京大學物理學院“極端光學創新研究團隊”朱瑞研究員、龔旗煌院士與中科院光電研究院徐國寧研究員、西北工業大學黃維院士合作, 在國內首次開展鈣鈦礦太陽能電池在臨近空間的應用。通過將鈣鈦礦太陽能電池負載在高空氣球上, 研究器件在臨近空間極端環境下的穩定性。該成果填補了我國在此方面研究的空白, 豐富了鈣鈦礦太陽能電池在特殊領域的應用, 具有里程碑式的科學意義。Y. G. Tu et al. Mixed-cation perovskite solar cells in space, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 62, 974221(2019)http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCPMA/62/7/10.1007/s11433-019-9356-1?slug=fulltext66. 中國四噸級液氙暗物質探測器研發丨SCPMA暗物質之謎是當今物理學和天文學前沿的重大問題之一, 中國PandaX團隊在錦屏地下實驗室利用液氙作為靶物質對暗物質進行直接探測, 已先后開展了120和580公斤級液氙暗物質探測實驗。為了進一步提高探測靈敏度, 上海交通大學季向東和周寧研究團隊研制出四噸級兩相型氙時間投影室探測器, 其靈敏度預期能夠比當前世界水平提高一個數量級, 從而達到暗物質理論預言的中心區域。H. G. Zhang et al. Dark matter direct search sensitivity of the PandaX-4T experiment, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 62, 031011(2019)http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCPMA/62/3/10.1007/s11433-018-9259-0?slug=fulltext67. SymTopo：一種自動計算非磁性材料拓撲性質的軟件包丨CPB中國科學院計算機網絡信息中心高性能計算部的碩士研究生賀雨晴、黃荷副研究員、金鐘研究員，以及中國科學院物理研究所的博士研究生蔣毅、張田田和方辰研究員，對他們2019年初在《自然》雜志上發表的文章Catalogue of Topological Electronic Materials（ “拓撲電子材料目錄”）所用的算法進行了詳細介紹，并將其制作成一個公開的軟件包SymTopo，該軟件包可以自動計算非磁性晶體材料的拓撲性質，有助于未來更多拓撲電子材料的發現。SymTopo軟件包的安裝及使用方法可以在網站http://materiae.iphy.ac.cn/symtopo上找到。Yuqing He et al. SymTopo:An automatic tool for calculating topological properties of nonmagnetic crystalline materials, Chin. Phys. B, 2019, 28 (8): 087102http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract74485.shtml68. 基于準二維氧化鎵憶阻器的電子類神經突觸研究丨CPB中國科學院物理研究所張廣宇研究員課題組通過刮擦的方法制備了超薄準二維氧化鎵膜（幾納米），采用傳統的微納米加工方法將其制備成簡單的垂直夾層結構。在這種基于超薄準二維氧化鎵膜介質層的垂直結構憶阻器中觀察到了連續阻變現象。通過改變施加脈沖次數、頻率等測試條件，首次在這種超薄準二維氧化鎵憶阻器實現了類神經突觸模擬行為。本工作為開發低功耗類神經突觸電子器件，構建高效率的神經網絡計算機提供了新的思路。Shuopei Wang et al. Electronic synapses based on ultrathin quasi-two-dimensional gallium oxide memristor Chin. Phys. B, 2019, 28 (1): 017304http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract73358.shtml中國科學院物理研究所杜世萱研究員、徐文焱博士和張禮智博士等利用掃描隧道顯微鏡技術和第一性原理計算研究了石墨烯中兩個對稱的單原子空位缺陷態之間的量子干涉行為。研究發現，當兩個缺陷位于石墨烯中相同的子晶格時，缺陷之間的相互作用較弱，不會產生新的量子干涉；只有當兩個缺陷位于不同子晶格時，缺陷之間的相互作用才會極大地影響電子散射，從而產生新的量子態。本文研究對提高石墨烯電子器件的性能以及進一步研究局域磁矩間的相互作用提供了有價值的參考。圖1. 位于相同子晶格的兩個缺陷態的STM圖像(a)-(c)和對應的STM模擬圖(d)-(f)。Wenyan Xu et al. Interaction of two symmetric monovacancy defects in graphene Chin. Phys. B 2019, 28(4): 046801http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract73747.shtml70. 雙層轉角石墨烯超導的無節點s±波配對丨CPB中國科學院物理研究所楊義峰研究員、劉哲博士和李宇博士基于雙層轉角石墨烯電子結構及超導相圖與典型重費米子超導體的相似性，將雙層轉角石墨烯超導置于強關聯量子臨界超導的大家族中，強調多帶效應與量子臨界漲落對超導配對的影響，預言在現有實驗摻雜范圍內，其超導能隙為無節點s±波對稱性。本工作為理解雙層轉角石墨烯的超導機理提供了新的視角。圖1. (a), (b) 半滿附近超導能隙對稱性隨帶內（r11）和帶間（r12）散射強度的演化；(c)-(e) s±-波和d+id-波的能隙函數在兩個費米面上的分布。Zhe Liu et al. Possible nodeless s-wave superconductivity in twisted bilayer graphene. Chinese Physics B, 2019, 28(7): 077103http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract74197.shtml71. 少層1T’-MoTe2薄膜的本征性質及其非常規超導行為的研究丨CPB南方科技大學張立源老師課題組利用一種高質量的1T’-MoTe2薄膜制備方法，從實驗上證明了少層1T’-MoTe2薄膜本征性質是超導行為，而不是此前報道的帶隙打開的絕緣體行為。通常情況下，當超導體系從三維降維到二維薄膜時，會抑制超導轉變溫度，而少層的1T’-MoTe2薄膜卻出現了異常的超導轉變溫度增強行為，顯然這種非常規特性還需要進一步研究。此外，第一性原理計算表明，現在的晶格常數下，電子能譜仍然具有非平庸的拓撲屬性。所以少層的1T’-MoTe2薄膜體系很可能同時具有非平庸的拓撲和超導特性，1T’-MoTe2薄膜的這些特性很可能為尋找拓撲超導體和馬約拉納零模態提供了一種新的材料體系。圖1. 少層1T’-MoTe2常溫下的拉曼譜及其三明治結構的器件示意圖。Yuan Gan et al. Giant enhancement of superconductivity in few layers MoTe2 Chinese Physics B, 2019, 28(11): 117401http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract74922.shtml72. Fe1-xSe單晶上臨界磁場行為的不同特征丨CPB中國科學院物理研究所董曉莉課題組利用新穎的軟化學水熱離子脫插 (hydrothermal ion-deintercalation, HID) 方法，制備了一系列非化學計量的Fe1-xSe單晶，并實現了Tc從0到9 K的連續調控。這一系列HIDFe1-xSe單晶為研究FeSe體系超導態和正常態特性的相互演變規律提供了重要的新平臺。并且，本文結果表明FeSe體系上臨界磁場行為的不同特征與臨近Tc的正常態輸運性質的演變密切相關，并意味著FeSe體系本征的雙能帶特性。這些結果有助于進一步研究非常規鐵基超導電性的微觀物理起源。圖1. 水熱離子脫插(HID)生長方法示意圖以及HID Fe1-xSe單晶的XRD結果Shunli Ni et al. Different behavior of upper critical field in Fe1?xSe single crystals. Chinese Physics B, 2019, 28(12): 127401http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract74974.shtml Chinese Physics Letters，CPL73. 新量子自旋液體候選材料Cu3Zn(OH)6FCl丨CPL中國科學院物理研究所石友國研究員、孟子楊研究員、李世亮研究員以及日本國立材料科學研究所的衣瑋等合作，首次合成了新的量子自旋液體候選材料Cu3Zn(OH)6FCl。該材料具有完美的Kagome結構，為人們研究量子自旋液體行為提供了新的素材，為下一步的中子散射與其它動力學測量奠定了基礎；同時，該材料體系也提供了一個從反鐵磁長程序到量子自旋液體相變的新的研究平臺。Zili Feng et al. From Claring bullite to a New Spin Liquid Candidate Cu3Zn(OH)6FCl.Chin. Phys. Lett. 2019, 36 (1): 017502.https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/1/01750274. 拓撲超導體(Li,Fe)OHFeSe磁通中心馬約拉納零能模的量子化電導丨CPL復旦大學張童教授和封東來教授研究組與中科院物理所董曉莉研究員、趙忠賢院士研究組合作，首次發現拓撲超導磁通中心零偏壓峰的電導量子化證據，實驗展示了馬約拉納零能模的一個關鍵特征。該實驗為進一步理解磁通中馬約拉納零能模的性質，發展基于馬約拉納零能模的拓撲量子計算提供了重要信息。C. Chen et al. QuantizedConductance of Majorana Zero Mode in the Vortex of the Topological Superconductor (Li0.84Fe0.16)OHFeSe. Chin. Phys. Lett. 2019,36 (5): 057403.https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/5/057403清華大學何珂教授、薛其坤院士、徐勇副教授、段文暉院士等帶領的研究團隊首次在實驗上發現了一種內稟磁性拓撲絕緣體MnBi2Te4。此項研究為量子反?；魻栃獙崿F溫度的提高和多種拓撲量子效應的探索指出了一條新的道路，必將引起拓撲物態、二維材料等多個領域研究者巨大的研究興趣。Yan Gong et al. Experimental Realization of an Intrinsic Magnetic Topological Insulator. Chin. Phys. Lett.2019, 36 (7): 076801.https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/7/07680176. 金剛石對頂砧中NV中心實現的高壓原位磁測量丨CPL中國科學院物理研究所于曉輝副研究員、劉剛欽副研究員、潘新宇研究員、洪芳副研究員領銜的研究團隊用金剛石氮空位中心(nitrogen-vacancycenter, NV 中心)解決了高壓下的弱磁測量問題。他們首次實現了金剛石對頂砧中高壓環境下NV中心自旋量子態的相干調控，并將該技術用于微米級樣品的高壓原位靈敏磁性測量。本文的研究結果為金剛石對頂砧中磁性測量開辟了一條全新的思路，為高壓下的超導研究、磁性相變行為研究創造了新的條件。同時，這種NV中心量子探針技術還能夠應用于高壓下壓力及溫度的靈敏表征，對金剛石對頂砧中弱信號的原位探測具有重要意義。Yan-Xing Shang et al. Magnetic Sensing inside a Diamond Anvil Cell via Nitrogen-Vacancy Center Spins. Chin.Phys. Lett. 2019, 36 (8): 086201.https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/8/08620177. 單層T-Graphene的超導及其合成路徑丨CPL南京大學物理學院孫建教授和邢定鈺院士等人理論預言了單層T-graphene是一種本征的二維碳單質超導體，其超導轉變溫度達到近20 K，并且設計了“高壓合成，常壓剝離”的巧妙路徑來合成這種新奇的材料。這種材料一旦在實驗上被合成出來，將不但成為基礎研究上的重大突破，也將對超導器件的發展和實際應用起到很大的推動作用。Qinyan Gu et al. Superconducting Single-Layer T-Graphene and Novel Synthesis Routes. Chin. Phys. Lett. 2019, 36(9): 097401.https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/9/097401Journal of Zhejiang University-SCIENCE A78. 中空纖維膜脫氧過程中Dean渦強化傳質研究浙江大學朱寶庫、朱利平領銜的膜材料與技術研究室建立新的螺旋中空纖維膜脫氧過程傳質模型,探討管程流體雷諾數、中空纖維膜結構參數、殼程真空度和操作溫度對Dean渦強化傳質效果的影響,并優化螺旋中空纖維膜脫氧過程操作參數.與線型中空纖維膜脫氧過程相比，傳質速率顯著提升。該傳質模型可以應用于任何螺旋中空纖維膜氣-液過程的傳質行為描述。Qing-ran Kong, Yi-zhen Zhang, Hua Tian, Li-feng Fang, Ming-yong Zhou,Li-ping Zhu, Bao-ku Zhu. Mass transfer enhancement of hollow fiber membranede oxygenation by Dean vortices. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A(Applied Physics & Engineering), 2019, 20(8):601-613.https://doi.org/10.1631/jzus.A190018179. 苧麻表面接枝改性及其對苧麻纖維增強環氧復合材料力學性能與界面性能的影響研究哈爾濱工業大學咸貴軍團隊將納米二氧化硅顆粒接枝到苧麻纖維表面，大幅提升了纖維表面粗糙度,降低了纖維親水性能,升高了纖維與環氧樹脂的界面粘度,從而大幅提升苧麻纖維與環氧樹脂的界面粘結性能與復合材料的力學性能。Anna Dilfi K. F., Zi-jin Che, Gui-jun Xian. Grafting of nano-silica ontoramie fiber for enhanced mechanical and interfacial properties of ramie/epoxycomposite. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics &Engineering), 2019, 20(9):660-674.https://doi.org/10.1631/jzus.A190018680. 3D打印仿碳納米管加筋混凝土單軸受壓力學性能研究北京工業大學范立峰團隊提出一種采用3D打印仿碳納米管加筋結構對混凝土進行加固的方法，并研究其加固機制。仿碳納米管加筋結構對混凝土的加固效果明顯優于傳統縱橫加筋結構，并且仿碳納米管加筋后試件的破壞形式隨著加筋密度的增加由整體破壞轉變為局部破壞。Li-feng Fan, Li-juan Wang, Guo-wei Ma, Peng-fei Li, Ming-jie Xia.Enhanced compressive performance of concrete via 3D-printing reinforcement. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering),2019, 20(9):675-684.https://doi.org/10.1631/jzus.A190013581. 納米聚合物微球在裂縫型碳酸鹽巖儲層油/水選擇性封堵性能評價中國石油大學周福建團隊研究納米聚合物微球在裂縫型碳酸鹽巖儲層油/水選擇性封堵性能，并進行綜合評價。發現納米聚合物微球在水中具有良好的分散性和溶脹能力，在基質巖心和裂縫型巖心均具有較好的深部封堵效果，并具有較強的油/水選擇性封堵效果。Jie Wang, Fu-jian Zhou, Jun-jian Li, Kai Yang, Lu-feng Zhang, Fan Fan. Evaluation of the oil/water selective plugging performance of nano-polymer microspheres in fractured carbonate reservoirs. Journal of ZhejiangUniversity-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering), 2019, 20(9):714-726.https://doi.org/10.1631/jzus.A1900249
