曲面上組裝復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)及電子器件的新方法

清華大學(xué)航天航空學(xué)院張一慧教授課題組提出了一種力學(xué)引導(dǎo)的逐級(jí)三維組裝策略，使得平面薄膜或器件可以在眾多三維曲面上變形為復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)或器件，包括規(guī)則曲面（如半球面、圓柱面、螺旋面和雙曲面）和仿生曲面（如纏繞的藤蔓、人臉、類大腦、主動(dòng)脈和心臟等）。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）。在摩擦力傳感、微型機(jī)器人可控運(yùn)動(dòng)、寬視場(chǎng)光學(xué)成像和流速測(cè)量等眾多領(lǐng)域，基于三維立體結(jié)構(gòu)的微電子和光電子器件具有不可或缺的作用。研究者通過理論分析、有限元仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)逐級(jí)組裝策略的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證，在十余種不同曲面基底上設(shè)計(jì)制造了幾十種具有不同幾何構(gòu)型的三維結(jié)構(gòu)。

研究成果被選為《科學(xué)·進(jìn)展》當(dāng)期封面（圖片來源于清華大學(xué)網(wǎng)站）

曲面上復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的逐級(jí)組裝策略（圖片來源于清華大學(xué)網(wǎng)站）

實(shí)現(xiàn)基于里德堡超原子的多光子糾纏

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、包小輝等科學(xué)家將里德堡相互作用與高效單光子接口技術(shù)相結(jié)合，成功制備基于里德堡超原子的多光子糾纏，為單向量子中繼等應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）。多光子糾纏在量子計(jì)算、量子通信及量子精密測(cè)量中有重要應(yīng)用。原子系綜是量子存儲(chǔ)的重要物理體系，通過引入里德堡相互作用，原子系綜變?yōu)橐粋€(gè)超原子，使得確定性的量子態(tài)操控成為可能。里德堡超原子同時(shí)具有單原子體系與原子系綜體系的雙重優(yōu)點(diǎn)，在光子接口、糾纏制備等方面具有優(yōu)勢(shì)。研究結(jié)果為后續(xù)生成更多光子糾纏并應(yīng)用于單向量子中繼及單向量子計(jì)算等任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。

新型能動(dòng)量匹配范德華異質(zhì)結(jié)紅外探測(cè)器研究

中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所胡偉達(dá)、苗金水團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)彭海琳?qǐng)F(tuán)隊(duì)合作，提出將動(dòng)量匹配和能帶匹配（能動(dòng)量匹配）的范德華異質(zhì)結(jié)應(yīng)用于紅外探測(cè)。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）。窄禁帶二維半導(dǎo)體具有層間范德華力任意堆疊成異質(zhì)結(jié)構(gòu)、無表面懸掛鍵、暗電流極易被外場(chǎng)操控等優(yōu)點(diǎn)，為研制室溫、高靈敏紅外探測(cè)器提供了新機(jī)遇。然而，二維半導(dǎo)體原子級(jí)薄層特性限制了其高量子效率紅外探測(cè)器的應(yīng)用。此項(xiàng)研究創(chuàng)新性地將新型能動(dòng)量匹配范德華異質(zhì)結(jié)應(yīng)用于紅外探測(cè)器技術(shù)。結(jié)果表明，這一器件設(shè)計(jì)可顯著提高二維材料紅外探測(cè)器量子效率，為研制高量子效率紅外探測(cè)器提供了新方法。

強(qiáng)激光和物質(zhì)相互作用研究進(jìn)展

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心光物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李玉同與合作者證實(shí)，對(duì)于未來的100PW超強(qiáng)激光與固體靶相互作用，極化正電子將普遍存在。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）。正電子和電子的極化可歸結(jié)為它們產(chǎn)生和脫離激光作用區(qū)域時(shí)感受到了非對(duì)稱的激光場(chǎng)。激光場(chǎng)在入射時(shí)是對(duì)稱的，但是由于激光場(chǎng)在高密度靶前表面的等離子體趨膚層附近被強(qiáng)烈地吸收和反射，同時(shí)正電子和電子可以自由地通過此趨膚層。因而，正電子和電子只經(jīng)歷部分的激光場(chǎng)就進(jìn)入高密等離子體內(nèi)，這導(dǎo)致它們?cè)谮吥w層附近經(jīng)歷高度不對(duì)稱的亞周期激光場(chǎng)，從而獲得具有角度依賴的自旋極化。

具有任意初始狀態(tài)的熱彈性本構(gòu)關(guān)系研究

中國科學(xué)院力學(xué)研究所非線性力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙亞溥研究團(tuán)隊(duì)基于理性力學(xué)和黎曼幾何，提出了具有任意初始狀態(tài)的熱彈性本構(gòu)關(guān)系。相關(guān)成果發(fā)表于《國際工程科學(xué)雜志》（International Journal of Engineering Science）。初始應(yīng)力廣泛存在于各種固體材料，諸如干酪根的熟化與熱解、生物組織的非均勻生長、金屬材料的相變、工件的表面改性、土木工程結(jié)構(gòu)的預(yù)制，甚至地質(zhì)運(yùn)動(dòng)等。初始應(yīng)力對(duì)固體材料的力學(xué)行為產(chǎn)生著重要影響，可維持材料內(nèi)部的力學(xué)平衡，影響生物組織的生長和形貌及在蒸發(fā)過程中誘導(dǎo)屈曲等。研究結(jié)果體現(xiàn)了本構(gòu)關(guān)系的自洽性，在非等溫情況下，新提出的本構(gòu)關(guān)系填補(bǔ)了領(lǐng)域理論空白。

建立具有任意初始狀態(tài)的熱彈性本構(gòu)關(guān)系的理論框架（圖片來源于中國科學(xué)院力學(xué)研究所網(wǎng)站）

與經(jīng)典等溫本構(gòu)理論的對(duì)比（圖片來源于中國科學(xué)院力學(xué)研究所網(wǎng)站）

光學(xué)微腔中的耗散型光聲相互作用

北京大學(xué)納光電子前沿科學(xué)中心肖云峰、龔旗煌在超高靈敏聲波傳感研究中取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）。微腔體系中的光聲相互作用是諸多前沿與應(yīng)用科學(xué)的物理基礎(chǔ)，在量子光力學(xué)、精密測(cè)量、信息通信和光聲成像等領(lǐng)域都具有重要意義。科學(xué)家在光學(xué)微腔-懸臂梁微光纖耦合體系中構(gòu)建了一種耗散型光聲相互作用，這種耗散型機(jī)制對(duì)聲波的響應(yīng)比傳統(tǒng)色散型機(jī)制提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，且具有寬頻響應(yīng)特性。將耗散型機(jī)制實(shí)際用于超高靈敏聲波傳感，探測(cè)極限在140kHz達(dá)到0.81Pa，揭示了其傳感靈敏度具有不顯著依賴光學(xué)模式品質(zhì)因子及光學(xué)微腔材料的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

基于二維半導(dǎo)體的619像素機(jī)器視覺增強(qiáng)芯片

復(fù)旦大學(xué)周鵬和包文中團(tuán)隊(duì)利用晶圓級(jí)二維原子晶體硫化鉬成功制備了大規(guī)模機(jī)器視覺增強(qiáng)芯片。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）。機(jī)器視覺廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、自動(dòng)駕駛、醫(yī)學(xué)成像及民用安防等場(chǎng)景。新型二維原子晶體具有原子層厚度、表面無懸掛鍵、易于集成等特性。此項(xiàng)工作是迄今為止國際上最大集成規(guī)模的新型晶圓級(jí)二維半導(dǎo)體機(jī)器視覺增強(qiáng)芯片，在單片上集成了619個(gè)光電“感算一體”像素單元。其中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊可以對(duì)任一像素進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，從而準(zhǔn)確調(diào)整每個(gè)成像單元的光電流，降低外圍電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度與數(shù)據(jù)處理的難度，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)成像增強(qiáng)和降噪功能。

環(huán)保溶劑制備的高性能室內(nèi)有機(jī)光伏模組應(yīng)用于各類應(yīng)用場(chǎng)景

武漢大學(xué)高等研究院研究員閔杰課題組在綠色、高效室內(nèi)有機(jī)光伏體系構(gòu)建及室內(nèi)光伏應(yīng)用領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《焦耳》（Joule）。隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）生態(tài)系統(tǒng)的興起，數(shù)百億獨(dú)立的、低功耗的室內(nèi)電子設(shè)備需要大量的離網(wǎng)電源。目前，IoT設(shè)備主要由傳統(tǒng)的化學(xué)電池和商業(yè)電力驅(qū)動(dòng)。然而，這類能源需要經(jīng)常更換或定期維護(hù)，使用方式相對(duì)煩瑣且不環(huán)保。室內(nèi)有機(jī)光伏（IOPVs）因其高消光系數(shù)、帶隙可調(diào)性及良好的室內(nèi)低光強(qiáng)度匹配性，可作為一種將室內(nèi)光轉(zhuǎn)換為電能的裝置，成為IoT生態(tài)系統(tǒng)中一種理想的綠色能源。這些工作表明所設(shè)計(jì)的三元光伏系統(tǒng)在室內(nèi)多功能集成應(yīng)用中具有巨大的潛力。