物理科技

深紫外光電感算器件研究

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微電子學(xué)院龍世兵教授團(tuán)隊與復(fù)旦大學(xué)芯片與系統(tǒng)先進(jìn)技術(shù)研究院劉琦教授團(tuán)隊合作，利用深紫外（DUV）光電突觸結(jié)合憶阻器的構(gòu)架實(shí)現(xiàn)了基于儲備池計算（RC）的指紋識別系統(tǒng)。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。文章基于富鎵氧化鎵材料設(shè)計，利用非晶材料的顯著持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)，制備了具備短時程效應(yīng)的光突觸器件。通過4比特的紫外光脈沖輸入測試，構(gòu)建了感算器件RC網(wǎng)絡(luò)的映射關(guān)系，這可以將圖片信息通過紫外光轉(zhuǎn)化為特征電流值。最終，研究人員通過存算憶阻器陣列穩(wěn)定的多態(tài)調(diào)控特性實(shí)現(xiàn)了對儲備池輸出的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模的深紫外指紋識別功能。

低毒性量子點(diǎn)電子轉(zhuǎn)移與能量轉(zhuǎn)移光催化

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所吳凱豐研究員團(tuán)隊在量子點(diǎn)電荷/能量轉(zhuǎn)移與光催化研究中取得新進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)一類低毒性量子點(diǎn)作為強(qiáng)還原劑和三線態(tài)敏化劑的有機(jī)光催化應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew.?Chem.?Int.?Ed.）。論文制備了一類低毒性、強(qiáng)還原性、強(qiáng)敏化能力的新型量子點(diǎn)光敏劑，新制備的量子點(diǎn)的光致還原能力和三線態(tài)敏化能力強(qiáng)于經(jīng)典的過渡金屬釕、銥絡(luò)合物。研究人員通過在量子點(diǎn)表面修飾功能化分子作為電荷或能量儲存媒介，克服了量子點(diǎn)激發(fā)態(tài)壽命短的限制，提供了一種具有廣泛應(yīng)用前景的量子點(diǎn)光敏劑設(shè)計策略。他們發(fā)現(xiàn)，如果進(jìn)一步拓寬底物的適用范圍，可驅(qū)動更具挑戰(zhàn)性的電荷/能量轉(zhuǎn)移有機(jī)光催化反應(yīng)。

致密雙星系統(tǒng)的軌道偏心率“點(diǎn)亮”引力波“暗汽笛”

中國科學(xué)院理論物理研究所蔡榮根與國內(nèi)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)，致密雙星系統(tǒng)軌道的偏心率對引力波作為宇宙學(xué)精確探針或許有著非凡的意義。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評論快報》（Physical?Review?Letters）。引力波作為宇宙學(xué)探針的一個典型應(yīng)用是可以用來測量哈勃常數(shù)。致密雙星系統(tǒng)的軌道偏心率被認(rèn)為是了解雙星系統(tǒng)形成機(jī)制最有力的指標(biāo)之一。隨著雙星系統(tǒng)的旋進(jìn)，其軌道伴隨著圓化的過程。致密雙星系統(tǒng)的軌道偏心率將暗汽笛“點(diǎn)亮了”。這些結(jié)果顯示了致密雙星系統(tǒng)軌道偏心率在未來引力波作為宇宙學(xué)精確探針中具有的重要意義，也顯示橢圓軌道致密雙星系統(tǒng)引力波模板構(gòu)建的重要意義。

摩爾超晶格體系在半填充時的奇異量子輸運(yùn)行為

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心許楊、李永慶等基于半導(dǎo)體過渡金屬硫族化合物的摩爾超晶格研究二維電子體系中的關(guān)聯(lián)效應(yīng)。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評論X》（Physical?Review?X）。研究發(fā)現(xiàn)，在面外垂直方向電場的作用下，電荷出現(xiàn)層間轉(zhuǎn)移，這一體系發(fā)生Lifshitz轉(zhuǎn)變。在較高電場下，新費(fèi)米面的出現(xiàn)抑制了Pomeranchuk效應(yīng)。而在面外垂直方向磁場的作用下，這一關(guān)聯(lián)金屬態(tài)發(fā)生金屬-絕緣體量子相變，與磁場抑制體系中的自旋漲落，從而得到一個絕緣性基態(tài)有關(guān)。在相變臨界點(diǎn)附近，電阻隨溫度的變化關(guān)系滿足連續(xù)量子相變標(biāo)度行為。

新型稀土有序占位的層狀化合物研究

東北大學(xué)崔偉斌教授課題組首次合成了一系列新型稀土有序占位的層狀化合物-（Cr2/3R1/3）2AlC?（R=鑭系稀土原子）?i-MAX相。相關(guān)成果發(fā)表于《材料學(xué)報》（Acta?Materialia）。文章將稀土原子引入傳統(tǒng)MAX相Cr2AlC化合物晶格，首次合成了一系列新型稀土有序占位的層狀化合物，賦予了材料新的磁性能和顯著改善的硬度、耐壓強(qiáng)度以及耐磨等物理特性，為設(shè)計合成新型層狀化合物提供了新的思路，為拓寬i-MAX相層狀化合物的潛在應(yīng)用領(lǐng)域提供了重要的理論基礎(chǔ)。新型化合物在低溫下表現(xiàn)出特定的磁性相轉(zhuǎn)變行為，在室溫和高溫環(huán)境下具有高的硬度和耐壓強(qiáng)度及優(yōu)異的耐磨損性能。

MAX相材料輻照效應(yīng)研究

中國科學(xué)院近代物理研究所王志光等人在MAX相材料中氦離子（He）與重離子共同輻照損傷效應(yīng)研究中獲得進(jìn)展，研究揭示了材料中氦行為與輻照損傷的關(guān)系。相關(guān)成果發(fā)表于《歐洲陶瓷學(xué)會雜志》（Journal?of?the?European?Ceramic?Society）。依托近代物理所320kV高電荷態(tài)離子綜合研究平臺和蘭州重離子加速器（HIRFL），科研人員通過氦離子與鐵（Fe）離子順序和逆序輻照實(shí)驗(yàn)，模擬了堆內(nèi)Ti3AlC2材料中氦的摻雜/累積和粒子輻照損傷。氦離子注入和鐵離子輻照實(shí)際上互相抑制了對方對材料的輻照損傷，這種效應(yīng)在材料抗輻照損傷方面將發(fā)揮積極作用。同時，研究也為深入認(rèn)識Ti3AlC2材料抗輻照損傷機(jī)理提供了新的見解。

光伏/鐵磁中的太陽光誘導(dǎo)三態(tài)自旋存儲器

西安交通大學(xué)電信學(xué)部電子科學(xué)與工程學(xué)院劉明教授團(tuán)隊開發(fā)了光伏/鐵磁異質(zhì)結(jié)，引入中間緩沖層，實(shí)現(xiàn)了自然光對自旋翻轉(zhuǎn)的非易失性調(diào)控。相關(guān)成果發(fā)表于《今日納米》（Nano?Today）。通過對電子自旋屬性的調(diào)控將邏輯運(yùn)算和高密度信息存儲相結(jié)合，是電子信息領(lǐng)域的重大關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)Ta為中間層時，飽和磁化強(qiáng)度（Ms）降低了8.3%并且展現(xiàn)出非易失性。這是由于Ta原子5d電子軌道具有更高的能級，會導(dǎo)致部分光電子停留在鐵磁層中，從而實(shí)現(xiàn)器件的三重自旋態(tài)變化。這一設(shè)計為下一代具有快速響應(yīng)和低能耗的自旋電子器件拓寬了視野與思路，對新型光伏自旋電子器件應(yīng)用提供重要思路與指導(dǎo)意義。

無鉛鈦酸鉍鈉基陶瓷的構(gòu)效關(guān)聯(lián)研究

四川大學(xué)材料學(xué)院吳家剛教授團(tuán)隊在無鉛鈦酸鉍鈉基弛豫鐵電陶瓷中構(gòu)建了“成分”“原子尺度的有序性”“局部極性結(jié)構(gòu)”“宏觀性能”之間的構(gòu)效關(guān)聯(lián)。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。弛豫鐵電體具有特殊的機(jī)電耦合響應(yīng)，近年來受到越來越多的關(guān)注。在這些弛豫鐵電材料中，將“原子尺度的有序性”與“局部極性結(jié)構(gòu)”，以及“材料的宏觀性能”合理關(guān)聯(lián)是一個極大挑戰(zhàn)。通過優(yōu)化化學(xué)摻雜，使局部缺陷濃度提升進(jìn)而引起局部隨機(jī)場的增加，是高角度的極化偏移的主要驅(qū)動力；而由反相位的氧八面體扭轉(zhuǎn)演變?yōu)锳-O的多方向位移引起的各向異性場的減小，是驅(qū)使低角度的極化偏移的驅(qū)動力。