“不怕凍”的新型光熱增強(qiáng)型超級電容器

中國科學(xué)院合肥研究院固體所王振洋研究員團(tuán)隊(duì)在光熱增強(qiáng)型超級電容器研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《材料化學(xué)雜志A》（Journal?of?Materials?Chemistry?A）。利用具有光熱性能的電極材料，通過太陽能光熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)器件溫度的快速上升，有望大幅提升超級電容器的低溫性能。研究者采用激光誘導(dǎo)技術(shù)制備具有三維多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯晶體膜，通過脈沖電沉積技術(shù)將聚吡咯均勻復(fù)合到多孔石墨烯導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，構(gòu)筑石墨烯/聚吡咯復(fù)合電極，其具有高比容量，且能有效利用太陽光熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電極溫度的快速上升等特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建一種新型光熱增強(qiáng)型超級電容器，既能將電極材料充分暴露于太陽光下，又可以對固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行有效保護(hù)。

深度儲(chǔ)備池計(jì)算硬件研究

北京大學(xué)集成電路學(xué)院黃如院士-楊玉超教授團(tuán)隊(duì)采用可級聯(lián)短時(shí)程非線性單元構(gòu)建了深度儲(chǔ)備池（deep?reservoir）計(jì)算硬件，通過儲(chǔ)備池層數(shù)的增加實(shí)現(xiàn)了層次化的信息處理能力、更豐富的儲(chǔ)備池狀態(tài)數(shù)、更大的記憶容量，以及更復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》（Advanced?Materials）。儲(chǔ)備池計(jì)算（Reservoir?Computing）是一種低訓(xùn)練代價(jià)、低硬件開銷的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN），在時(shí)序信息處理方面具有廣泛的應(yīng)用，例如波形分類、語音識別、時(shí)間序列預(yù)測等。在技術(shù)路線上，研究團(tuán)隊(duì)研制了可級聯(lián)的單層儲(chǔ)備池硬件，通過將動(dòng)態(tài)憶阻晶體管與平面器件進(jìn)行串聯(lián)分壓，實(shí)現(xiàn)了電壓輸入、電壓輸出的短時(shí)程非線性單元。

用于自供能的3D可拉伸天線

中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所楊洪波團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國賓州州立大學(xué)的程寰宇教授團(tuán)隊(duì)，提出了一種分層構(gòu)架的具有拱形排列網(wǎng)狀圖案的可拉伸微帶天線，通過在可拉伸微帶天線中引入不同的3D配置，得到了優(yōu)異的在體輻射性能。相關(guān)成果發(fā)表于《納米能源》（Nano?Energy）。3D結(jié)構(gòu)的微帶天線展示了對應(yīng)變不敏感的共振性能及增強(qiáng)的峰值增益，同時(shí)使無線傳輸距離增加了一倍，收集到的射頻能量提供了雙倍的充電率。通過整合可拉伸天線、整流天線、可拉伸傳感器以及能量儲(chǔ)存單元，獲得了一個(gè)獨(dú)立的可拉伸射頻系統(tǒng)，用這一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對LED和無線溫度傳感的供電，并實(shí)現(xiàn)了在體的脈搏檢測。

超低噪聲單頻光纖激光器

中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空間激光信息傳輸與探測技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蔡海文等人基于腔內(nèi)雙折射效應(yīng)形成頻率參考，實(shí)現(xiàn)單頻光纖激光器的頻率穩(wěn)定。相關(guān)成果發(fā)表于《光波技術(shù)雜志》（Journal?of?Lightwave?Technology）。研究團(tuán)隊(duì)利用激光腔內(nèi)雙模的拍頻信號與絕對光頻信號的對應(yīng)關(guān)系，并通過對光纖激光器諧振腔等效熱膨脹系數(shù)的控制，成功在激光諧振腔內(nèi)構(gòu)建頻率參考效應(yīng)，利用拍頻信號的頻率鎖相實(shí)現(xiàn)高頻率穩(wěn)定度且中心頻率可調(diào)諧的激光輸出。通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了頻率波動(dòng)從0.41pm至10kHz的大幅度抑制，波長穩(wěn)定性能顯著優(yōu)于主流高性能商用光纖激光器產(chǎn)品，達(dá)到典型主動(dòng)頻率穩(wěn)定技術(shù)的噪聲水平。

石墨烯/聚吡咯復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)表征（圖片來源于中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院網(wǎng)站）

（a）光熱增強(qiáng)型超級電容器的制備過程;（b）太陽能光熱自加熱示意圖（圖片來源于中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院網(wǎng)站）

實(shí)現(xiàn)亞1納米柵長晶體管

清華大學(xué)集成電路學(xué)院任天令教授團(tuán)隊(duì)制備出具有亞1納米柵極長度的垂直硫化鉬晶體管。相關(guān)成果發(fā)表于《自然》（Nature）。晶體管作為芯片的核心元器件，更小的柵極尺寸能讓芯片上集成更多的晶體管，并帶來性能的提升。由于單層二維二硫化鉬薄膜相較于體硅材料具有更大的有效電子質(zhì)量和更低的介電常數(shù)，在超窄亞1納米物理柵長控制下，晶體管能有效地開啟、關(guān)閉。大量、多組實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)結(jié)果也驗(yàn)證了這一結(jié)構(gòu)下的大規(guī)模應(yīng)用潛力?；诠に囉?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（TCAD）的仿真結(jié)果進(jìn)一步表明石墨烯邊緣電場對垂直二硫化鉬溝道的有效調(diào)控，預(yù)測了在同時(shí)縮短溝道長度條件下，晶體管的電學(xué)性能情況。

銅氧化物超導(dǎo)體高壓下的超導(dǎo)-絕緣體相變

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心超導(dǎo)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫力玲研究員團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院高能物理研究所同步輻射裝置4W2高壓實(shí)驗(yàn)站李延春副研究員等合作，利用中國科學(xué)院高能物理研究所同步輻射裝置4W2高壓實(shí)驗(yàn)站在國內(nèi)率先建立的高壓-低溫X射線衍射（XRD）實(shí)驗(yàn)裝置開展研究。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·物理》（Nature?Physics）。研究表明，在所述量子相變發(fā)生的壓力臨界點(diǎn)附近，沒有出現(xiàn)壓力誘發(fā)的結(jié)構(gòu)相變，在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了所發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)-類絕緣體相變的不是源于結(jié)構(gòu)相變，而是電子間的相互作用。這一新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，對現(xiàn)有的固體理論是一個(gè)挑戰(zhàn)，為建立正確的關(guān)聯(lián)電子理論框架提供新思路。

結(jié)合可調(diào)式頭靠結(jié)構(gòu)與虛擬傳感算法實(shí)現(xiàn)反饋有源噪聲控制

中國科學(xué)院聲學(xué)研究所楊軍、吳鳴等人開發(fā)出了一種結(jié)合虛擬傳聲器方法和可調(diào)式頭靠結(jié)構(gòu)的多通道反饋有源噪聲控制系統(tǒng)，并且驗(yàn)證了3種虛擬傳感方法（輔助濾波器方法、遠(yuǎn)程傳聲器方法和虛擬傳聲器方法）在不同條件下的適用性。相關(guān)成果發(fā)表于《應(yīng)用科學(xué)》（Applied?Sciences）。這種新結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)于以往傳統(tǒng)的有源頭靠結(jié)構(gòu)。研究驗(yàn)證了3種虛擬傳感算法在不同條件下的適用性，證實(shí)了當(dāng)初級源變化（包括噪聲特性、位置和數(shù)量）并且受限于實(shí)際應(yīng)用無法重新測量任何傳遞函數(shù)時(shí)，虛擬傳聲器方法的性能最為穩(wěn)定。這一有源噪聲控制系統(tǒng)可用于設(shè)計(jì)有源降噪頭靠，從而緩解在高噪聲環(huán)境下人們所受到的干擾。

飛秒激光研究進(jìn)展

浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院邱建榮、之江實(shí)驗(yàn)室主要研究者（PI）譚德志、上海理工大學(xué)研究員方心遠(yuǎn)等與國內(nèi)外科學(xué)家合作，發(fā)現(xiàn)飛秒激光誘導(dǎo)的空間選擇性微納分相和離子交換規(guī)律，開拓了飛秒激光三維極端制造新技術(shù)，在無色透明的玻璃材料內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了帶隙可控的三維半導(dǎo)體納米晶結(jié)構(gòu)。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》（Science）。飛秒是度量時(shí)間長短的一種計(jì)量單位，也稱為毫微微秒，1飛秒為1秒的一千萬億分之一。飛秒激光就是在飛秒的時(shí)間段內(nèi)發(fā)出的脈沖激光，也就意味著能量在飛秒間瞬間釋放。這一研究的一個(gè)應(yīng)用方向就是三維、四維甚至更多維度的光儲(chǔ)存。光存儲(chǔ)不僅功耗小，而且容量有望達(dá)到1PB/光盤，預(yù)期存儲(chǔ)壽命很長。

亞1納米柵長晶體管結(jié)構(gòu)示意圖（圖片來源于國家自然科學(xué)基金委員會(huì)網(wǎng)站）

亞1納米柵長晶體管器件工藝流程，示意圖、表征圖及實(shí)物圖（圖片來源于國家自然科學(xué)基金委員會(huì)網(wǎng)站）2A6D48F3-B6E9-4858-A24A-77A9CE883EA3