用一維聲子晶體探測三維外爾物理

武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院邱春印教授、劉正猷教授等在合成空間中首次實現(xiàn)拓?fù)渎晫W(xué)，揭示了利用易于實現(xiàn)和檢測的低維聲學(xué)系統(tǒng)探測高維拓?fù)洮F(xiàn)象的可能性。研究成果發(fā)表于Physics Review Letters。外爾(Weyl)半金屬是一種三維固體材料，具有許多獨特的特性，如手性異常和拓?fù)滟M米弧表面態(tài)等。文章利用簡單的一維聲子晶體外加兩個額外的結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)造、合成了虛擬的三維空間以及外爾點，探索外爾材料中的物理現(xiàn)象?；诰_的超聲實驗，直接觀察到了合成空間中的外爾點，驗證了與合成外爾點拓?fù)浞€(wěn)定性相關(guān)的反射相位奇異性，進而檢測了該合成體系中的拓?fù)浞瞧接菇缑鎽B(tài)及其傳輸特性。

利用一維聲子晶體和兩個額外的幾何參數(shù)構(gòu)建虛擬的三維空間，實現(xiàn)合成的外爾點（圖片來源于武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院網(wǎng)站）

實驗探測合成外爾點（圖片來源于武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院網(wǎng)站）

基于外爾半金屬TaIrTe4的原型器件的拓?fù)涮匦缘墓怆娞綔y性能的研究進展

北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料中心的孫棟研究團隊與合作者探究了外爾半金屬拓?fù)涮匦詫ζ浞蔷€性光學(xué)效應(yīng)的影響，并通過引入拓?fù)湫?yīng)實現(xiàn)了基于半金屬的光電探測器的響應(yīng)度在中紅外波段的巨大提升。研究論文發(fā)表于Nature Materials。該工作主要利用的拓?fù)湫?yīng)是外爾半金屬的外爾點附近具有發(fā)散的貝里曲率，使得跟貝里場相關(guān)的位移電流響應(yīng)在外爾點附近受到明顯的增強；而能量越低的光子造成的躍遷會越接近外爾點，受到增強的效果也就越明顯。將該拓?fù)湫?yīng)與光探測性能相結(jié)合，得以使基于拓?fù)浒虢饘俚脑凸怆娞綔y器的響應(yīng)度在中紅外波段得到3個量級的增強，從而打破了過去半金屬光電探測的主要技術(shù)瓶頸。

二硫化鉬中晶界在催化析氫中的重要作用

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心納米物理與器件重點實驗室張廣宇研究團隊與北京大學(xué)江穎教授及南開大學(xué)張立新教授課題組合作，發(fā)展了一種全新的激活和優(yōu)化二硫化鉬基面催化活性的方法。研究論文發(fā)表于Nature Communications。論文以大面積、高質(zhì)量的單層二硫化鉬為實驗對象，結(jié)合前期發(fā)展的表面誘導(dǎo)相變技術(shù)，研究了一系列具有不同晶疇和相疇密度的樣品的析氫催化活性。通過對基面不同區(qū)域的電催化局域測量，他們發(fā)現(xiàn)2H-2H疇區(qū)邊界和2H-1T相邊界都可作為基面上有效的催化活性位點；且相較之下，2H-1T相邊界比2H-2H疇區(qū)邊界更具催化活性。

納米孔的離子選擇性增強傳輸

中國科學(xué)院近代物理研究所材料研究中心科學(xué)家將氧化石墨烯膜制備技術(shù)與核孔膜技術(shù)相結(jié)合，制備出氧化石墨烯膜/聚合物復(fù)合納米孔結(jié)構(gòu)，用以開展復(fù)合結(jié)構(gòu)中的離子傳輸特性研究。研究論文發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces。文章利用蘭州重離子加速器提供的高能重離子對PET聚合物進行輻照，再結(jié)合非對稱化學(xué)蝕刻得到PET錐形納米孔，然后利用旋涂法在PET納米孔上制得氧化石墨烯薄膜（GOM），形成GOM/PET復(fù)合結(jié)構(gòu)。氧化石墨烯膜與核孔膜相結(jié)合，在提高陽離子通量的同時，抑制了陰離子的傳輸，使得體系的離子整流系數(shù)從4.6增加到238.0，實現(xiàn)了溶液中陽離子的選擇性增強傳輸。

高溫高強非晶合金材料新體系

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心柳延輝、汪衛(wèi)華研究組和美國耶魯大學(xué)、約翰霍普金斯大學(xué)、日本東北大學(xué)等合作，用材料基因工程方法發(fā)現(xiàn)高溫非晶合金。研究論文發(fā)表于Nature。采用材料基因工程理念開發(fā)了獨特的高通量實驗方法，在高性能非晶合金的成分設(shè)計和探索中取得突破，實現(xiàn)了非晶合金的快速篩選，研制出高溫高強非晶合金材料新體系。高通量實驗方法在非晶合金領(lǐng)域創(chuàng)造性的應(yīng)用，有望突破成分多樣性和復(fù)雜性造成的非晶合金材料探索所遇到的瓶頸，解決非晶合金的形成能力問題，實現(xiàn)非晶合金新材料的高效探索，獲得更多高性能非晶合金材料，拓寬非晶合金的應(yīng)用范圍。

Ir-Ni-Ta-(B)高溫非晶合金的設(shè)計以及高通量實驗方法。該方法一次可實現(xiàn)1000個成分點以上的快速制備和表征，比傳統(tǒng)非晶合金探索方法效率高1000倍以上（圖片來源于中國科學(xué)院物理研究所網(wǎng)站）

Ir-Ni-Ta-(B)高溫非晶合金具有低膨脹系數(shù)、抗氧化、耐腐蝕的特點，并且能通過超塑性成型工藝進行高精密加工（圖片來源于中國科學(xué)院物理研究所網(wǎng)站）

量子糾纏光源研究進展

中山大學(xué)物理學(xué)院王雪華教授團隊與奧地利林茨大學(xué)Armando Rastelli教授等合作者，研制出綜合性能俱佳的“三高”量子糾纏光子對源。研究成果發(fā)表于Nature Nanotechnology。量子光源是量子信息和量子光電集成芯片不可或缺的量子器件。量子點（或其他輻射子）的量子光源可以根據(jù)需要由外部電脈沖或光脈沖觸發(fā)來產(chǎn)生確定性的單光子或糾纏光子對?？茖W(xué)家基于量子光輻射控制理論，提出一種能克服光子側(cè)向和背向泄露且能極大提高光子前向出射的新型微納“射燈”結(jié)構(gòu)，其單光子理論收集效率在較大的帶寬中超過90%、最高可達95%。三大核心微納制備技術(shù)保障了該“射燈”結(jié)構(gòu)量子光源的實驗制備。

微環(huán)境濕度調(diào)節(jié)新策略“濕泵”

上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院制冷與低溫工程研究所王如竹教授團隊提出了一種適用于小空間濕度控制的全固態(tài)“濕泵”，實現(xiàn)了固體制冷和吸附除濕技術(shù)的優(yōu)勢互補。研究論文發(fā)表于Joule。論文中提出的“濕泵”可以將空氣中的水分從低濕度空間搬運至高濕度空間，從而實現(xiàn)對濕度的主動控制。通過構(gòu)建系統(tǒng)級的動態(tài)計算模型，使用商用熱電模塊和硅膠除濕劑搭建了概念驗證樣機。通過特殊的涂層工藝和緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低固態(tài)系統(tǒng)的接觸熱阻與傳質(zhì)阻力。典型工況下的測試結(jié)果優(yōu)于其他已報道的小型除濕系統(tǒng)。此外，該除濕裝置可以有效避免傳統(tǒng)技術(shù)中制冷劑、冷凝水、溶液等產(chǎn)生的副作用。

超導(dǎo)量子計算在強關(guān)聯(lián)糾纏體系的量子隨機行走實驗研究進展

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、朱曉波和彭承志等組成的超導(dǎo)量子實驗團隊，聯(lián)合中國科學(xué)院物理研究所范桁等理論小組，將超導(dǎo)量子比特應(yīng)用到量子隨機行走的研究中，研究成果對未來多體物理現(xiàn)象的模擬及利用量子隨機行走進行通用量子計算研究將產(chǎn)生重要影響。相關(guān)論文發(fā)表于Science。量子計算的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)不斷受到各國政府的高度關(guān)注，也得到了包括Google、IBM、Intel、華為、騰訊、阿里巴巴等在內(nèi)的各大型公司的直接投入。超導(dǎo)量子計算作為固態(tài)量子計算方案，其內(nèi)在的優(yōu)勢就在于其工藝上就具有良好的可擴展性。然而在不斷集成更多的量子比特的同時，如何保證所有量子比特的質(zhì)量是目前最大的挑戰(zhàn)。