物理進(jìn)展

表面刻蝕新技術(shù)

四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院王玉忠院士團(tuán)隊(duì)提出無掩模限域刻蝕的表面潤(rùn)濕性差異圖案化新策略。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。精確、復(fù)雜圖案的制備往往需依賴光刻、等離子體刻蝕、飛秒激光等手段，涉及光刻膠、光掩模等昂貴耗材，限制了此類表面的發(fā)展與應(yīng)用。新技術(shù)通過三醋酸纖維素在氫氧化鈉水溶液中的脫乙酰降解反應(yīng)，結(jié)合水滴模板法與噴墨打印技術(shù)，在三醋酸纖維素多孔表面實(shí)現(xiàn)差異化堿刻蝕，從而制備了具有本征潤(rùn)濕差異的圖案化表面。制備的圖案化表面在響應(yīng)型信息存儲(chǔ)與加密、柔性電子器件的制備等領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

微液滴光化學(xué)反應(yīng)加速機(jī)制研究

復(fù)旦大學(xué)張立武、季敏標(biāo)與合作者對(duì)微液滴中的光化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行探索，發(fā)現(xiàn)微液滴可顯著加快光化學(xué)反應(yīng)速率，最高可達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)。相關(guān)成果發(fā)表于《細(xì)胞報(bào)告物質(zhì)科學(xué)》（Cell?Reports?Physical?Science）。微液滴研究近期引起廣泛關(guān)注，一方面大氣云滴和海洋飛沫氣溶膠等微米級(jí)液滴無處不在，另外一方面以微液滴為反應(yīng)器也在化學(xué)合成及生物研究方面得到重視。研究表明微米級(jí)液滴可顯著加速化學(xué)反應(yīng)，并且可使部分反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，潛在原因主要是微液滴其特有的理化性質(zhì)。研究闡明了微液滴中的光化學(xué)反應(yīng)加速機(jī)制，為解釋當(dāng)前大氣化學(xué)反應(yīng)不確定性提供了新思路。

非線性光子芯片研究

南開大學(xué)許京軍、陳志剛、張心正等人在太赫茲拓?fù)涔庾訉W(xué)領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light：Science&Applications）。太赫茲波由于其高安全性、高穿透性和高帶寬等優(yōu)良特性，應(yīng)用需求廣泛。然而，太赫茲器件的性能受到制備缺陷及其周圍環(huán)境擾動(dòng)的影響。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于片上鈮酸鋰集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)太赫茲波局域調(diào)控的方法。在實(shí)驗(yàn)和理論上觀察并分析了太赫茲波沿著鈮酸鋰漸變微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的可調(diào)諧的局域和拓?fù)湫再|(zhì)，并分析證實(shí)了手性擾動(dòng)存在時(shí)太赫茲拓?fù)鋺B(tài)的魯棒特性。新研究將會(huì)為太赫茲波的集成與操控帶來更多有趣且高效的設(shè)計(jì)思路。

宏觀液體超滑體系研究

中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所先進(jìn)潤(rùn)滑與防護(hù)材料研究發(fā)展中心馮大鵬研究員團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了高應(yīng)用載荷、高轉(zhuǎn)速、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接觸形式下鋼/鋼界面間的宏觀液體超滑。相關(guān)成果發(fā)表于《摩擦》（Friction）。超滑（Superlubricity）技術(shù)具有超低摩擦系數(shù)和近零磨損率等優(yōu)異特性，能夠最大化減少摩擦過程中的能量損耗和材料磨損。目前，液體超滑研究主要集中在較低的應(yīng)用載荷和轉(zhuǎn)速范圍，運(yùn)動(dòng)形式和摩擦副的選擇有限。液體超滑技術(shù)的工程化應(yīng)用，需要提高其承載能力和運(yùn)轉(zhuǎn)速度域，拓展接觸界面間的運(yùn)動(dòng)形式，實(shí)現(xiàn)宏觀大尺度和苛刻條件下的液體超滑。新開發(fā)的超滑體系具有優(yōu)異的耐腐蝕性，可拓展至其他多元醇水溶液體系。

物理進(jìn)展

大面積、高度有序和可調(diào)控的“馬約拉納零能?！顸c(diǎn)陣列”

中國(guó)科學(xué)院物理研究所高鴻鈞院士團(tuán)隊(duì)證實(shí)大面積有序可調(diào)的馬約拉納零能模陣列可以在鐵基超導(dǎo)體LiFeAs中穩(wěn)定存在，為實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔佑?jì)算提供了重要的高質(zhì)量研究平臺(tái)。相關(guān)成果發(fā)表于《自然》（Nature）。馬約拉納零能模是凝聚態(tài)物理中的一類拓?fù)浞瞧接箿?zhǔn)粒子激發(fā)，因其服從非阿貝爾統(tǒng)計(jì)規(guī)律，被認(rèn)為是構(gòu)筑拓?fù)淞孔颖忍氐幕締卧?。鐵基超導(dǎo)體具有單一組分、高溫超導(dǎo)、本征拓?fù)涞刃再|(zhì)，是研究馬約拉納零能模的理想載體。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力可以誘導(dǎo)出的大面積、高度有序和可調(diào)控的馬約拉納零能模格點(diǎn)陣列。這種有序的馬約拉納零能模陣列可被外磁場(chǎng)調(diào)控，隨著磁場(chǎng)增加，渦旋間距減小，馬約拉納零能模間的相互作用開始凸顯。

具有多路徑變形能力的折展力學(xué)超材料

清華大學(xué)航天航空學(xué)院陳常青教授課題組提出了一個(gè)基于“鉸-桿”模型的通用設(shè)計(jì)框架，實(shí)現(xiàn)了具有多模態(tài)、多路徑變形能力的力學(xué)超材料。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science?Advances）。自然界中普遍存在著可編程的“材料”，它們通過內(nèi)嵌的“開關(guān)”來實(shí)現(xiàn)自身形狀或運(yùn)動(dòng)方式的改變，從而實(shí)現(xiàn)特定功能或適應(yīng)特殊工況，如捕蠅草。利用外界激勵(lì)（如力、熱、光、電、磁等）所誘導(dǎo)產(chǎn)生變形的臨界閾值不同，使力學(xué)超材料實(shí)現(xiàn)了多步的順序變形，并以雙穩(wěn)態(tài)自折疊單元作為折疊鉸，通過改變尺寸來調(diào)控突跳閾值，進(jìn)而構(gòu)建具有不同變形模態(tài)的基本單元，實(shí)現(xiàn)了從一維到二維和從二維到三維的多步、多模態(tài)變形的可折展力學(xué)超材料。

量子力學(xué)位置-動(dòng)量相空間表示研究

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院劉劍課題組展示了廣義位置-動(dòng)量相空間表示理論和對(duì)應(yīng)的軌跡近似方法，為熱化學(xué)、光化學(xué)的實(shí)際凝聚態(tài)復(fù)雜分子體系的理論研究提供新手段。相關(guān)成果發(fā)表于《威利跨學(xué)科評(píng)論：計(jì)算分子科學(xué)》（Wiley?Interdisciplinary?Reviews?Computational?Molecular?Science）。在牛頓經(jīng)典力學(xué)框架下，分子系統(tǒng)的所有物理和化學(xué)觀測(cè)量都可以在由粒子位置和動(dòng)量組成的相空間中描述，動(dòng)力學(xué)由相空間中的經(jīng)典軌跡刻畫。然而，當(dāng)分子系統(tǒng)的量子力學(xué)特性顯現(xiàn)時(shí)，海森堡不確定原理表明粒子的位置和動(dòng)量并不能夠同時(shí)被經(jīng)典力學(xué)精確確定。研究發(fā)展了傳統(tǒng)的位置-動(dòng)量相空間表示理論，并應(yīng)用于實(shí)際體系。

超薄的光纖偏振態(tài)分析儀

南京大學(xué)現(xiàn)代工學(xué)院徐飛、郝玉峰、陳燁、陸延青等人將3個(gè)由二維材料組成的透明光電功能單元串行集成，成功地在人頭發(fā)絲般粗細(xì)的光纖端面制作出了一個(gè)大小約為頭發(fā)橫截面的1/100，厚度為100納米級(jí)的光偏振傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確、高效地檢測(cè)光的多種偏振態(tài)。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science?Advances）。光的偏振作為光的一種基本屬性，涉及通信、成像、導(dǎo)航、傳感等幾乎所有光學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域。如何方便地對(duì)各種偏振分量進(jìn)行測(cè)量就成了實(shí)際中的一個(gè)核心問題。研究團(tuán)隊(duì)提出一種構(gòu)建多功能集成的光電器件的通用方法，通過沿光路堆疊超薄透明光電單元，有望保證器件同時(shí)具備緊湊的橫向和縱向尺寸。