高亮度的短波紅外有機(jī)發(fā)光器件

華南理工大學(xué)吳宏濱教授課題組聯(lián)合西安近代化學(xué)研究所、香港城市大學(xué)和北京大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)有機(jī)半導(dǎo)體短波紅外電致發(fā)光新研究方向。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）。有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)（OLEDs）在可見(jiàn)光和近紅外波段已取得長(zhǎng)足進(jìn)步，在信息顯示、半導(dǎo)體照明等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，發(fā)射波長(zhǎng)峰值在短波紅外波段、輻射強(qiáng)度具備實(shí)用價(jià)值的高亮度有機(jī)發(fā)光器件仍然是一個(gè)多年來(lái)從未突破過(guò)的技術(shù)難題。受半導(dǎo)體材料中光吸收和發(fā)射過(guò)程存在倒易關(guān)系啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)提出利用目前成為有機(jī)光伏電池受體材料的給體-受體-給體（A-D-A）型稠環(huán)有機(jī)半導(dǎo)體作為發(fā)光材料，制備高性能短波紅外發(fā)光二極管。

銦鎵砷短波紅外照相機(jī)?拍攝相關(guān)特性（圖片來(lái)源于華南理工大學(xué)網(wǎng)站）

有機(jī)短波紅外發(fā)光器件用于硅基芯片檢測(cè)（圖片來(lái)源于華南理工大學(xué)網(wǎng)站）

準(zhǔn)一維拓?fù)洳牧系碾娮咏Y(jié)構(gòu)研究

上海微系統(tǒng)所葉茂研究員、喬山研究員團(tuán)隊(duì)與東京大學(xué)近藤武司（Takeshi Kondo）教授等合作，成功制備了一種準(zhǔn)一維拓?fù)洳牧蟃aNiTe5，并首次直接觀測(cè)到了該材料中強(qiáng)弱拓?fù)湫蚬泊娴莫?dú)特電子結(jié)構(gòu)。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）。維度對(duì)于拓?fù)洳牧蠘O為重要：拓?fù)洳牧暇哂惺軐?duì)稱性保護(hù)的邊緣態(tài)，從而使得由缺陷或雜質(zhì)引起的電子背散射被禁止；而進(jìn)一步將拓?fù)洳牧系木S度降低到一維則會(huì)顯著增強(qiáng)電子的各向異性，使邊緣態(tài)中自旋極化的電子被限制于一維導(dǎo)電通道中，從而最大限度地避免散射的發(fā)生以達(dá)到更高的遷移率、更長(zhǎng)的自旋弛豫時(shí)間。相關(guān)工作全面而系統(tǒng)地揭示了TaNiTe5材料中“雙拓?fù)洹惫泊娴莫?dú)特拓?fù)湫再|(zhì)。

一種自旋存算器件全電寫(xiě)入新方式

中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所朱禮軍團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一種由擴(kuò)散電流（spreading current）引起、廣泛存在于微納米器件和具有重要影響的垂直有效磁場(chǎng)，并發(fā)展了不同極化方向自旋（σx,σy,σz）的可靠測(cè)量方法。相關(guān)成果發(fā)表于《應(yīng)用物理評(píng)論》（Applied Physics Reviews）。自旋電子學(xué)存算器件是后摩爾時(shí)代信息科學(xué)的潛在解決方案之一。如何實(shí)現(xiàn)垂直磁各向異性比特的高能效全電驅(qū)動(dòng)是目前高密度自旋存算技術(shù)亟待突破的重要課題。傳統(tǒng)材料（如重金屬和拓?fù)洳牧系龋┯捎趯?duì)稱性保護(hù)只能產(chǎn)生面內(nèi)橫向極化自旋（σy），其角動(dòng)量無(wú)法翻轉(zhuǎn)垂直磁各向異性比特。因此，科學(xué)家們開(kāi)始尋找垂直有效磁場(chǎng)和垂直極化自旋（σz）的有效產(chǎn)生方法。

利用中紅外圓偏振光電效應(yīng)揭示半導(dǎo)體碲中的與外爾有關(guān)的光學(xué)響應(yīng)

北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心孫棟教授與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心、物理學(xué)院，中國(guó)科學(xué)院強(qiáng)耦合量子材料物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曾長(zhǎng)淦教授合作，在中紅外波長(zhǎng)下對(duì)碲（Te）進(jìn)行了圓偏振相關(guān)光電流的測(cè)量，為支持碲（Te）作為“外爾半導(dǎo)體”提供了有力的光學(xué)證據(jù)。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。外爾半金屬由于其具有非平庸的能帶結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了許多與之相關(guān)的新奇拓?fù)涮匦裕巴鉅柊雽?dǎo)體”是相關(guān)領(lǐng)域下一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容之一。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，外爾半導(dǎo)體Te同時(shí)具有超高的遷移率、應(yīng)變和厚度可調(diào)的帶隙，以及二維分層結(jié)構(gòu)與優(yōu)良的空氣穩(wěn)定性。

原子級(jí)平整界面處聲子非彈性輸運(yùn)

清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院孫波副教授、上海交通大學(xué)顧驍坤副教授、北京大學(xué)王新強(qiáng)教授等人合作，在金屬半導(dǎo)體界面的導(dǎo)熱機(jī)制上取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。散熱成為制約半導(dǎo)體器件穩(wěn)定性、可靠性、壽命等的技術(shù)瓶頸之一。特別對(duì)于納米尺度半導(dǎo)體器件，增加界面導(dǎo)熱是提升散熱性能中關(guān)鍵一環(huán)。因此，研究界面熱輸運(yùn)對(duì)于半導(dǎo)體器件的散熱具有重要的應(yīng)用價(jià)值和科學(xué)意義。經(jīng)合作研究，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了在原子級(jí)平整的Al/Si、Al/GaN界面處的聲子非彈性輸運(yùn)過(guò)程，而這個(gè)過(guò)程被視為界面處額外的聲子輸運(yùn)通道，可提高界面熱導(dǎo)，從而提升界面的散熱性能。

Al/Si的界面熱導(dǎo)（圖片來(lái)源于清華大學(xué)網(wǎng)站）

平整的A l/S i界面與帶有1n m互擴(kuò)散層的A l/S i界面（圖片來(lái)源于清華大學(xué)網(wǎng)站）

Mo5Si3中通過(guò)磷/砷摻雜實(shí)現(xiàn)最高Tc～10.8K的強(qiáng)耦合超導(dǎo)電性

中國(guó)科學(xué)院物理研究所SC10組博士后阮彬彬和任治安研究員等人，與安徽大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院聯(lián)合培養(yǎng)研究生孫俊男、單磊教授組成的團(tuán)隊(duì)，為實(shí)現(xiàn)Mo5Si3的電子型載流子摻雜調(diào)控，詳細(xì)研究了相關(guān)體系中Si位的As摻雜合成條件，發(fā)現(xiàn)在1600℃高溫下通過(guò)固相反應(yīng)可以成功實(shí)現(xiàn)As對(duì)Mo5Si3的摻雜調(diào)控。相關(guān)成果發(fā)表于《無(wú)機(jī)化學(xué)》（Inorganic Chemistry）。通過(guò)一系列的高質(zhì)量樣品制備和摻雜研究，他們發(fā)現(xiàn)As摻雜引入的電子將相關(guān)體系從拓?fù)浒虢饘俎D(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體。通過(guò)低溫比熱測(cè)量與第一性原理能帶計(jì)算表明，較高的超導(dǎo)溫度與As引入的電子摻雜導(dǎo)致的費(fèi)米面附近態(tài)密度的極大增強(qiáng)有關(guān)。

高熵合金研究進(jìn)展

東北大學(xué)材料學(xué)院李逸興、張雪峰課題組采用直流電弧等離子體制備技術(shù)，成功將一系列高熵合金納米顆粒原位封裝在石墨殼中，制得具有核@殼包覆結(jié)構(gòu)的高熵合金@石墨納米膠囊材料（HEA@C-NPs），并利用其獨(dú)特的核@殼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對(duì)光熱轉(zhuǎn)換性能的優(yōu)化提升。相關(guān)成果發(fā)表于《材料學(xué)報(bào)》（Acta Materialia）。研究將一系列具有不同3d過(guò)渡金屬組元的高熵合金納米顆粒原位封裝于高缺陷密度石墨殼中，借助石墨包覆殼的光吸收性能及其高缺陷密度帶來(lái)的熱導(dǎo)率降低，進(jìn)一步提升高熵合金納米顆粒的光熱轉(zhuǎn)換性能，揭示HEA@C-NPs光熱轉(zhuǎn)換性能的優(yōu)化機(jī)理，為高性能光熱轉(zhuǎn)換材料的制備和研究提供了新的理論和設(shè)計(jì)策略。

首次測(cè)定超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體——砷化硼的載流子遷移率

國(guó)家納米科學(xué)中心劉新風(fēng)研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合休斯頓大學(xué)包吉明團(tuán)隊(duì)和任志鋒團(tuán)隊(duì)在超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體——立方砷化硼（c-BAs）單晶的載流子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)研究方面取得重要進(jìn)展，為其在集成電路領(lǐng)域的應(yīng)用提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)指導(dǎo)和幫助。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》（Science）。2018年，具有超高熱導(dǎo)率的半導(dǎo)體c-BAs的成功制備引起了人們極大興趣，c-BAs不僅具有高的熱導(dǎo)率，由于其超弱的電聲耦合系數(shù)和帶間散射，理論預(yù)測(cè)c-BAs還同時(shí)具有非常高的電子遷移率和空穴遷移率，這在半導(dǎo)體材料系統(tǒng)中是非常罕見(jiàn)的。立方砷化硼高的載流子和熱載流子遷移速率，以及其超高的熱導(dǎo)率，表明其可以廣泛應(yīng)用在光電器件、電子元件中。

烯烴不對(duì)稱氫硒化研究

北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院、化學(xué)與化工學(xué)院楊小會(huì)教授課題組與美國(guó)加州大學(xué)歐文分?；瘜W(xué)系同行合作，在Rh催化苯乙烯的不對(duì)稱氫硒化反應(yīng)方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（Journal of the American Chemical Society）。盡管硒是人類健康的基本元素，但與氧簇元素中的氧和硫相比，硒的反應(yīng)研究仍然少得多。此外，氧簇元素作為氫官能化中親核試劑的研究很少。研究團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了Rh催化苯乙烯的不對(duì)稱氫硒化反應(yīng)，并在一系列機(jī)理實(shí)驗(yàn)例如核磁實(shí)驗(yàn)、氘代實(shí)驗(yàn)等研究的基礎(chǔ)之上，證實(shí)了氫硒化反應(yīng)機(jī)理的決速步驟是烯烴遷移插入Rh-H鍵。

烯烴的氫硒化反應(yīng)（圖片來(lái)源于北京理工大學(xué)網(wǎng)站）

烯烴氫硒化反應(yīng)的底物范圍（圖片來(lái)源于北京理工大學(xué)網(wǎng)站）

烯烴的不對(duì)稱催化轉(zhuǎn)化構(gòu)建內(nèi)酰胺雜環(huán)化合物研究

華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心陳宜峰課題組在不對(duì)稱催化合成領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。使用胺甲?；H電試劑進(jìn)行分子內(nèi)環(huán)合實(shí)現(xiàn)對(duì)烯烴的不對(duì)稱雙官能團(tuán)化反應(yīng)主要經(jīng)歷5-exo-trig的環(huán)化模式得到五元內(nèi)酰胺產(chǎn)物，而對(duì)于更大的環(huán)系，例如六元內(nèi)酰胺化合物，相關(guān)不對(duì)稱胺甲酰化反應(yīng)仍然較為受限。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)手性8-喹啉噁唑啉為核心骨架Quinox配體的進(jìn)一步改良，實(shí)現(xiàn)了鎳催化的內(nèi)烯不對(duì)稱胺甲?；?烷基化反應(yīng)，以6-exo-trig的環(huán)化模式高對(duì)映選擇性地得到手性3,4-二氫喹啉酮及d-內(nèi)酰胺化合物。

柔性顯示用無(wú)色聚酰亞胺薄膜及器件研制

中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所功能高分子材料研究中心吳大勇課題組以苯二甲酰氯以及高剛性二胺單體雜化含氟單體的策略合成了一種高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、低熱膨脹系數(shù)的無(wú)色透明聚酰亞胺（PI）膜。相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)應(yīng)用高分子材料》（ACS Applied Polymer Materials）。聚酰亞胺（PI）被譽(yù)為處于高分子材料金字塔頂端的材料，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能、絕緣性能及化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于電氣、電子器件、航空航天等領(lǐng)域。無(wú)色PI薄膜研究的關(guān)鍵是在提高透光性的同時(shí)保持材料在高溫條件下的尺寸穩(wěn)定性。新研究制備的器件不僅可實(shí)現(xiàn)柔性可折疊的特性，其光電性能也可與玻璃基底的器件相媲美。

小分子受體高分子化的聚合物受體研究

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李永舫課題組合成了一種新型的PSMA聚合物受體“PG-IT2F”。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。小分子受體聚合物化（polymerized small molecule acceptor，PSMA）是高效聚合物受體和聚合物太陽(yáng)電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。PG-IT2F具有更高的吸收系數(shù)，更合適的分子能級(jí)，并且與“PM6”聚合物給體有合適的混溶性，與“PM6”共混得到的活性層形貌以及相分離尺度更合適，使得電荷轉(zhuǎn)移性能更優(yōu)越，電荷載流子遷移率更均衡，電荷轉(zhuǎn)移狀態(tài)壽命更長(zhǎng)，電荷復(fù)合減少，這使得基于PG-IT2F的全聚合物太陽(yáng)電池（all-polymer solar cells：all-PSC）的光伏性能得到顯著改善。

水合物法二氧化碳封存研究進(jìn)展

清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院殷振元助理教授、陳道毅教授等人開(kāi)展了1,3-二氧戊環(huán)促進(jìn)CO2水合物生成動(dòng)力學(xué)研究，探討了其在水合物法CO2封存中的意義。相關(guān)成果發(fā)表于《化學(xué)工程期刊》（Chemical Engineering Journal）。CO2地質(zhì)封存是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要手段之一，水合物法C O2封存（Hydrate-based CO2sequestration，HCS）是一種新型CO2地質(zhì)封存技術(shù)。研究團(tuán)隊(duì)分析了新型低毒水合物促進(jìn)劑1,3-二氧戊環(huán)（DIOX）對(duì)促進(jìn)CO2水合物生成和CO2封存的多重效應(yīng)，觀察并分析了其獨(dú)特的液相分離特性所引發(fā)的一系列異常的水合物生成特性，獲得了CO2-DIOX/H2O體系下的水合物生成規(guī)律和理論基礎(chǔ)。

CO2-DIOX/H2O系統(tǒng)下的CO2多相封存示意圖

大面積石墨烯無(wú)損潔凈轉(zhuǎn)移方法

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院劉忠范教授課題組、彭海琳教授課題組，材料科學(xué)與工程學(xué)院林立特聘研究員課題組與中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所魏宇杰研究員課題組通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移媒介的分子結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)移媒介聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate,PMMA）加入含羥基易揮發(fā)小分子。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。實(shí)現(xiàn)石墨烯大面積無(wú)損、潔凈轉(zhuǎn)移是石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域的研究技術(shù)瓶頸。相關(guān)研究確保了石墨烯與目標(biāo)功能襯底之間的共形接觸，進(jìn)而通過(guò)機(jī)械剝離方法實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)移介質(zhì)與石墨烯的分離，得到了潔凈、完整的石墨烯表面，實(shí)現(xiàn)了大面積石墨烯薄膜無(wú)損潔凈轉(zhuǎn)移。

分子型烷烴脫氫催化劑研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所金屬有機(jī)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃正團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種適用于小分子和大分子后修飾的分子型烷烴脫氫催化劑，這類催化劑可以高度位點(diǎn)選擇性地在底物中引入碳碳雙鍵，進(jìn)而選擇性引入各種官能團(tuán)。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）。以飽和烴類結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的聚乙烯、聚丙烯等傳統(tǒng)大宗塑料在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將是塑料的主要品種，這些非天然降解高分子材料在服役期結(jié)束后往往造成“白色污染”，這類飽和烴由惰性碳?xì)滏I、碳碳鍵構(gòu)成，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。新研究為官能團(tuán)化聚丙烯材料的制備提供了一種潛在的新途徑，也為聚烯烴廢塑料變廢為“材”、升級(jí)再造提供新思路。

構(gòu)建反芳香性丁富烯新策略

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所陳慶安團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)麻生明院士團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)雙聯(lián)烯中間體實(shí)現(xiàn)反芳香性丁富烯的合成，解決傳統(tǒng)方法中對(duì)稱丁富烯的合成挑戰(zhàn)。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·化學(xué)》（Nature Chemistry）。作為苯環(huán)的構(gòu)造異構(gòu)體，丁富烯（Butafulvene）的四元全碳環(huán)結(jié)構(gòu)使其具有反芳香性的性質(zhì)。由于巨大的環(huán)張力及反芳香性，此分子的合成通常面臨條件苛刻、步驟經(jīng)濟(jì)性差、合成效率低等問(wèn)題。同時(shí)，反芳香性的化合物通常均不太穩(wěn)定，造成較多反芳香性化合物的研究比較有限。通過(guò)反應(yīng)機(jī)理研究，合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)雙聯(lián)烯化合物是反應(yīng)的關(guān)鍵中間體，所得的丁富烯化合物易轉(zhuǎn)化成高張力的全碳四元環(huán)化合物。

利用激光實(shí)現(xiàn)水下氣泡的3D精準(zhǔn)操控

復(fù)旦大學(xué)航空航天系鄧道盛/胡曼課題組開(kāi)展激光操控水下氣泡彈跳運(yùn)動(dòng)的相關(guān)研究。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。實(shí)現(xiàn)液滴或氣泡的精準(zhǔn)靈活操控對(duì)于微流控芯片、生物醫(yī)藥傳遞、軟機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要。研究巧妙利用純水介質(zhì)對(duì)980nm近紅外激光的體吸收光熱響應(yīng)特性，結(jié)合固/液界面對(duì)流傳熱，構(gòu)建了獨(dú)特的逆溫層區(qū)域，觀察到了氣泡在液體內(nèi)部做周期性的定點(diǎn)彈跳運(yùn)動(dòng)以及跟隨彈跳運(yùn)動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)模式。研究團(tuán)隊(duì)提出了一種非接觸高效三維操控氣泡的體系，揭示純水介質(zhì)中激光驅(qū)動(dòng)氣泡彈跳運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在機(jī)理，為開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新型的光流控器件做出了有益探索。

氣泡彈跳：逆溫層形成、受力分析與模擬驗(yàn)證（圖片來(lái)源于復(fù)旦大學(xué)網(wǎng)站）

氣泡跟隨彈跳：相圖與應(yīng)用（圖片來(lái)源于復(fù)旦大學(xué)網(wǎng)站）

低成本高強(qiáng)韌鈦合金設(shè)計(jì)研究

西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫軍院士團(tuán)隊(duì)提出采用化學(xué)界面工程（CBE）制造納米馬氏體的新策略，制備層級(jí)納米馬氏體構(gòu)造的低成本超高強(qiáng)塑鈦合金。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。高比強(qiáng)度鈦合金是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排及輕量化的重要結(jié)構(gòu)材料，可通過(guò)調(diào)節(jié)晶界（GBs）和異相界面（PBs）的密度和空間分布特征優(yōu)化其宏觀力學(xué)性能，例如調(diào)控鈦合金中晶格不連續(xù)的α/β相界面結(jié)構(gòu)與特性可顯著提升合金的力學(xué)性能。文章提出的化學(xué)界面工程設(shè)計(jì)策略突破了鈦合金原有微觀組織/合金成分設(shè)計(jì)理念和熱機(jī)械加工方法的局限，為設(shè)計(jì)高性能先進(jìn)鈦合金和其他類似材料提供了新的思路。

骨誘導(dǎo)聚芳醚酮材料研發(fā)進(jìn)展

四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院張興棟院士團(tuán)隊(duì)朱向東研究員、張凱教授等人確證了生物材料骨誘導(dǎo)性在醫(yī)用高分子材料中的普適性。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advance）。組織誘導(dǎo)性生物材料是一種不添加細(xì)胞和（或）生物活性因子，經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)用于受損或缺失的組織或器官再生的生物材料。已獲批上市的骨誘導(dǎo)磷酸鈣生物陶瓷，被廣泛應(yīng)用于臨床骨缺損的再生修復(fù)；醫(yī)用金屬和高分子材料具有廣闊的力學(xué)調(diào)控空間，在承重骨修復(fù)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的骨誘導(dǎo)聚芳醚酮材料既是對(duì)我國(guó)原創(chuàng)生物材料組織誘導(dǎo)理論的補(bǔ)充和完善，也為新型骨和其他組織誘導(dǎo)類植入器械開(kāi)發(fā)提供了研究思路和材料基礎(chǔ)。

用于信息存儲(chǔ)的新型二維多鐵材料研究

武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授何軍和高等研究院特聘研究員史建平課題組開(kāi)展了二維金屬性p摻雜SnSe的多鐵性研究。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。永久存儲(chǔ)技術(shù)的終極目標(biāo)是通過(guò)有效手段控制存儲(chǔ)介質(zhì)中的穩(wěn)定狀態(tài)。磁電材料和多鐵材料通過(guò)利用鐵電序和磁序之間的交叉耦合，為數(shù)字信息處理提供了一條新的途徑，被譽(yù)為未來(lái)信息存儲(chǔ)的領(lǐng)航者。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種普適的物理氣相沉積方法，首次在環(huán)境穩(wěn)定的二維材料體系中發(fā)現(xiàn)了室溫多鐵性，不僅為在二維尺度理解和調(diào)控多鐵特性提供了理想平臺(tái)，同時(shí)也為后摩爾時(shí)代新型信息存儲(chǔ)器件的研發(fā)開(kāi)辟了一條新途徑。

能谷光子保真?zhèn)鬏敽投ㄏ蚍职l(fā)研究

華中科技大學(xué)王凱教授、陸培祥教授和新加坡國(guó)立大學(xué)仇成偉教授合作，首次實(shí)現(xiàn)了基于混合納米波導(dǎo)的WS2谷光子的保真?zhèn)鬏斉c定向分發(fā)。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）。單層過(guò)渡金屬二硫化物（TMDC）等二維材料中因其具有特殊反演對(duì)稱性，形成了一個(gè)額外的自由度：能谷贗自旋（K和K′）。與傳統(tǒng)電子器件相比，能谷電子器件可具有更低的能耗和更快的處理速度。文章敘述了能谷信息的保真?zhèn)鬏斉c定向分發(fā)，為下一步搭建大規(guī)模谷電子器件網(wǎng)絡(luò)提供了解決方案。這種谷電子-光子混合器件為在芯片上同時(shí)集成谷電子器件、自旋電子器件與片上光子器件，構(gòu)建自旋-能谷-光子混合系統(tǒng)提供了新思路。

“Y”型谷光子路由器構(gòu)建（圖片來(lái)源于華中科技大學(xué)網(wǎng)站）

混合波導(dǎo)制備研究（圖片來(lái)源于華中科技大學(xué)網(wǎng)站）

極高穩(wěn)定度量級(jí)的鐿原子光鐘

中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院呂寶龍研究團(tuán)隊(duì)與華東師范大學(xué)馬龍生團(tuán)隊(duì)合作，研制出一種高精度鐿原子光鐘，這個(gè)光鐘的頻率穩(wěn)定度達(dá)到E-18量級(jí)。相關(guān)成果發(fā)表于《計(jì)量學(xué)》（Metrologia）。鐿原子光鐘是一種以囚禁于光晶格中的超冷鐿原子為工作介質(zhì)的原子鐘?？茖W(xué)家在黑體輻射頻移的精準(zhǔn)控制、直流“Stark”頻移與原子碰撞頻移的抑制、鐘激光頻率穩(wěn)定度的改善等方面采取了系列創(chuàng)新措施，實(shí)現(xiàn)了光鐘穩(wěn)定度的大幅度提升，特別是采用了量子化軸方向與環(huán)境干擾磁場(chǎng)矢量相垂直的方案，大幅度地降低了鐘躍遷對(duì)相關(guān)干擾的敏感度，使得光鐘在地鐵干擾環(huán)境下仍然能夠正常工作。

高強(qiáng)不銹鎂合金研究

上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院曾小勤教授團(tuán)隊(duì)在鎂合金表面引入具有持久鈍化效果的保護(hù)膜層，提出一種大幅度協(xié)同提高鎂合金強(qiáng)度和耐蝕性能的制備方案。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。絕對(duì)強(qiáng)度偏低和耐蝕性能不足是阻礙鎂合金大規(guī)模應(yīng)用的兩大瓶頸問(wèn)題。合金化（尤其是添加稀土元素）是大幅度提高鎂合金強(qiáng)度的有效手段之一，但大多數(shù)合金化高強(qiáng)鎂合金中的第二相會(huì)和基體形成原電池而引發(fā)激烈的電偶腐蝕，從而大幅度降低鎂合金的腐蝕性能。如何通過(guò)合金化設(shè)計(jì)協(xié)同提升鎂合金的強(qiáng)度與耐蝕性是學(xué)界難點(diǎn)之一。文章報(bào)道的高強(qiáng)不銹鎂合金在工業(yè)制備中將開(kāi)展積極應(yīng)用。

建立“氣液界面研究”的新實(shí)驗(yàn)方法

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)田善喜教授等人利用時(shí)間延遲串聯(lián)質(zhì)譜儀開(kāi)展氣液界面研究。相關(guān)成果發(fā)表于《化學(xué)研究述評(píng)》（Accounts of Chemical Research）。氣液界面的微觀結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)是認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的重要內(nèi)容，但一直是實(shí)驗(yàn)研究的難點(diǎn)。質(zhì)譜是一種有效且被廣泛使用的分析方法，但是在取樣以及電噴霧等技術(shù)的質(zhì)譜中，往往破壞了氣液界面處的樣品分子及其團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)原位物質(zhì)及其分布的探測(cè)。研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的時(shí)間延遲質(zhì)譜不僅是氣液界面微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的一套全新實(shí)驗(yàn)方法，還可用于海洋氣溶膠形成、生命物質(zhì)和手性起源等重要科學(xué)問(wèn)題的探索及高能輻射損傷機(jī)制研究?？?/p>