光電技術

200公里單光子三維成像

中國科學技術大學潘建偉、徐飛虎等實現(xiàn)超過200公里的遠距離單光子三維成像，將成像距離從10公里突破到百公里量級，在遠距離目標識別、對地觀測等領域開辟了新應用。相關成果發(fā)表于Optica。如何實現(xiàn)遠距離單光子成像雷達是該領域的研究熱點。研究團隊搭建了全新的單光子雷達系統(tǒng)，并對整套光學系統(tǒng)進行光學鍍膜（系統(tǒng)透過率提高2倍）等。基于此單光子雷達系統(tǒng)，研究人員于2020年1月在新疆的高山上對百公里外的多個目標進行三維成像，并測試了單光子計算成像算法，結果顯示該系統(tǒng)可以在200公里范圍內進行精確的三維成像，成像靈敏度達到單像素單光子。

201.5km成像結果：（a）可見光相機圖；（b）算法重構結果圖；（c）重構結果立體視圖。（圖片來源于中國科學技術大學網(wǎng)站）

單光子成像實驗裝置圖：(a)201.5km外目標的可見光相機圖；(b)光學系統(tǒng)示意圖；(c)實驗裝置實物；(d)實驗場地圖。（圖片來源于中國科學技術大學網(wǎng)站）

拓撲光子學研究進展

南開大學物理科學學院、泰達應用物理研究院陳志剛、許京軍等與國際同行建立了一個非線性非厄米拓撲光子學平臺，實現(xiàn)了利用非線性在光學體系對宇稱時間對稱性和非厄米拓撲態(tài)的調控。相關成果發(fā)表于Science。研究人員利用自主研發(fā)的連續(xù)激光直寫技術，在非線性晶體中制備了非厄米拓撲光子晶格，實現(xiàn)了非線性對宇稱時間對稱性與非厄米拓撲態(tài)的調控，理論上揭示了非線性效應對非厄米體系中奇異點的影響，以及拓撲態(tài)接近奇異點時敏感性和魯棒性的拮抗效應。結果預示，局部非線性效應可以影響和改變系統(tǒng)的整體PT對稱性，可以引起拓撲態(tài)的產生和消失，以及對非厄米奇異點的動態(tài)調控。

基于軸向單分子定位成像研制新型干涉定位顯微鏡

中國科學院生物物理研究所徐濤院士課題組與紀偉課題組提出了一種軸向單分子定位成像新技術，并據(jù)此研制出新型干涉定位顯微鏡（ROSE-Z），把單分子定位成像的軸向分辨率提升到了納米尺度。相關成果發(fā)表于Nature Methods。ROSE-Z顯微鏡成功實現(xiàn)了對細胞內微管直徑約40～50nm中空結構的解析。這種三維解析能力是現(xiàn)有柱面鏡成像方法所無法實現(xiàn)的。同時團隊在ROSE-Z顯微鏡的基礎上擴展了多色成像，以及厚樣品成像功能，對細胞樣品進行了納米精度三維雙色成像，并驗證了細胞厚樣品成像能力。這些結果證明該方法在具備優(yōu)異的軸向分辨率的同時，也具備很高的可擴展性及操作便捷性。

可重構矩形光學濾波器研究

中國科學院上海光學精密機械研究所空間信息傳輸與探測技術重點實驗室應康等基于高精度光柵局域溫度控制技術，成功實現(xiàn)濾波帶寬、中心波長可調的矩形光學濾波器研制。相關成果發(fā)表于Optics Express。隨著微波光子信道化領域的迅速發(fā)展，高性能光學濾波器廣泛應用于載波激光的精細化信道選擇，其中濾波器的性能直接決定了系統(tǒng)的信噪比和最大通信容量。通過高精度光柵局域溫度的控制和調諧，實現(xiàn)光纖光柵柵區(qū)局域相移的精細調控，最終基于多相移光纖光柵矩形濾波響應，實現(xiàn)了窄帶寬矩形光學濾波器的研制；并通過局域相移位置和相移位置的精細調諧，實現(xiàn)了濾波器帶寬70MHz-1050MHz、中心波長22GHz范圍的調諧。

植物可穿戴莖流傳感器

浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院IBE團隊劉湘江、應義斌，信息與電子工程學院汪小知和農業(yè)與生物技術學院胡仲遠，為植物聯(lián)合發(fā)明一款穿戴式“電子皮膚”。相關成果發(fā)表于Advanced Science。這種植物可穿戴莖流傳感器，通過將柔性穿戴電子技術應用到植物體表，成功在自然生長狀態(tài)下，持續(xù)監(jiān)測草本植物體內水分的動態(tài)傳輸和分配過程?？蒲腥藛T在西瓜莖稈上幾個關鍵位點部署了莖流傳感器，長期無損地觀察了水分在西瓜葉片、果實、莖稈等不同器官上的動態(tài)分配情況。通過對莖流數(shù)據(jù)的分析，研究團隊首次發(fā)現(xiàn)了西瓜果實生長與光合作用不同步的現(xiàn)象。

成熟期西瓜晝夜莖流變化和水分分配規(guī)律（圖片來源于浙江大學求是新聞網(wǎng)）

植物可穿戴莖流傳感器（圖片來源于浙江大學求是新聞網(wǎng)）

微納電子高端芯片研究進展

北京大學黃如院士-葉樂副教授課題組與浙江省北大信息技術高等研究院、浙江大學、上海芯翼信息科技有限公司合作，研發(fā)了一款基于異步脈沖特征提取和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的148nW通用事件驅動AIoT智能喚醒芯片。相關成果發(fā)表于國際固態(tài)電路峰會ISSCC。面向智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）對低功耗喚醒芯片的迫切需求，研究人員研制了一顆國際上功耗最低的通用型AIoT喚醒芯片，長時待命（on-call waiting for events）功耗僅148nW，可供5mm紐扣電池（2mAh）使用5年，芯片演示應用結果顯示，語音關鍵詞識別率達94%、異常心電圖識別率達99%。

摩擦納米發(fā)電理論研究進展

上海交通大學電子信息與電氣工程學院微納電子學系楊卓青研究員團隊與中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士團隊合作，把摩擦納米發(fā)電理論延伸到有磁性的材料中。相關成果發(fā)表于Advanced Energy Materials。研究表明，除了極化效應，磁化效應也可以對摩擦納米發(fā)電機的輸出產生重要影響，這是從摩擦納米發(fā)電機誕生以來，首次發(fā)現(xiàn)磁效應對其輸出特性的貢獻。論文還在實驗上研制了基于鐵磁介質的單電極TENG，表明基于鐵磁電極TENG的電學輸出要明顯高于基于非鐵磁電極TENG。研究結果表明TENG的輸出行為與外部磁場環(huán)境密切相關，從而進一步驗證了所提出的TENG相關理論分析。

原位電鏡技術成像發(fā)現(xiàn)NaCl成核結晶的非經(jīng)典路徑

中國科學院物理研究所王立芬、白雪冬，劍橋大學Stephen Cox，北京大學劉磊等合作，揭示了襯底的范德瓦爾斯外延作用作為一種非經(jīng)典成核結晶動力學調控因素已經(jīng)拓寬到鹽類結晶，并為形貌調控、發(fā)現(xiàn)新型暫穩(wěn)相、非穩(wěn)相等提供了新的思路。相關成果發(fā)表于Physical Review Letters。基于原位電鏡石墨烯液相反應池技術，結合第一性原理計算和分子動力學模擬，原位觀察到NaCl在石墨烯納米微腔中有別于傳統(tǒng)認知的微觀成核結晶路徑。在透射電鏡中原位觀察NaCl成核結晶的原子過程中發(fā)現(xiàn)，有別于以往常見的立方晶粒，六角形貌的NaCl晶粒在石墨烯囊泡中結晶存在“經(jīng)典”的一步成核和“非經(jīng)典”的兩步成核路徑。