儀器裝置

“不怕凍”的新型光熱增強型超級電容器

中國學院合肥研究院固體所王振洋研究員團隊在光熱增強型超級電容器研究方面取得進展。相關成果發(fā)表于《材料化學雜志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實現(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技術制備具有三維多孔結構的石墨烯晶體膜，通過脈沖電沉積技術將聚吡咯均勻復合到多孔石墨烯導電網(wǎng)絡內部，構筑石墨烯/聚吡咯復合電極，其具有高比容量，且能有效利用太陽光熱效應實現(xiàn)電極溫度的快速上升等特點。在此基礎上構建一種新型光熱增強型超級電容器，既能將電極材料充分暴露于太陽光下，又可以對固態(tài)電解質進行有效保護。

深度儲備池計算硬件研究

北京大學集成電路學院黃如院士-楊玉超教授團隊采用可級聯(lián)短時程非線性單元構建了深度儲備池（deep?reservoir）計算硬件，通過儲備池層數(shù)的增加實現(xiàn)了層次化的信息處理能力、更豐富的儲備池狀態(tài)數(shù)、更大的記憶容量，以及更復雜的動力學特性。相關成果發(fā)表于《先進材料》（Advanced?Materials）。儲備池計算（Reservoir?Computing）是一種低訓練代價、低硬件開銷的循環(huán)神經網(wǎng)絡（RNN），在時序信息處理方面具有廣泛的應用，例如波形分類、語音識別、時間序列預測等。在技術路線上，研究團隊研制了可級聯(lián)的單層儲備池硬件，通過將動態(tài)憶阻晶體管與平面器件進行串聯(lián)分壓，實現(xiàn)了電壓輸入、電壓輸出的短時程非線性單元。

用于自供能的3D可拉伸天線

中國學院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所楊洪波團隊聯(lián)合美國賓州州立大學的程寰宇教授團隊，提出了一種分層構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。相關成果發(fā)表于《納米能源》（Nano?Energy）。3D結構的微帶天線展示了對應變不敏感的共振性能及增強的峰值增益，同時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存單元，獲得了一個獨立的可拉伸射頻系統(tǒng)，用這一系統(tǒng)實現(xiàn)了對LED和無線溫度傳感的供電，并實現(xiàn)了在體的脈搏檢測。

超低噪聲單頻光纖激光器

中國學院上海光學精密機械研究所空間激光信息傳輸與探測技術重點實驗室蔡海文等人基于腔內雙折射效應形成頻率參考，實現(xiàn)單頻光纖激光器的頻率穩(wěn)定。相關成果發(fā)表于《光波技術雜志》（Journal?of?Lightwave?Technology）。研究團隊利用激光腔內雙模的拍頻信號與絕對光頻信號的對應關系，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構建頻率參考效應，利用拍頻信號的頻率鎖相實現(xiàn)高頻率穩(wěn)定度且中心頻率可調諧的激光輸出。通過理論推導和實驗研究，實現(xiàn)了頻率波動從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品，達到典型主動頻率穩(wěn)定技術的噪聲水平。

石墨烯/聚吡咯復合電極材料的結構表征（圖片來源于中國學院合肥物質學研究院網(wǎng)站）

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

實現(xiàn)亞1納米柵長晶體管

清華大學集成電路學院任天令教授團隊制備出具有亞1納米柵極長度的垂直硫化鉬晶體管。相關成果發(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、關閉。大量、多組實驗測試數(shù)據(jù)結果也驗證了這一結構下的大規(guī)模應用潛力?；诠に囉嬎銠C輔助設計（TCAD）的仿真結果進一步表明石墨烯邊緣電場對垂直二硫化鉬溝道的有效調控，預測了在同時縮短溝道長度條件下，晶體管的電學性能情況。

銅氧化物超導體高壓下的超導-絕緣體相變

中國學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心超導國家重點實驗室孫力玲研究員團隊與中國學院高能物理研究所同步輻射裝置4W2高壓實驗站李延春副研究員等合作，利用中國學院高能物理研究所同步輻射裝置4W2高壓實驗站在國內率先建立的高壓-低溫X射線衍射（XRD）實驗裝置開展研究。相關成果發(fā)表于《自然·物理》（Nature?Physics）。研究表明，在所述量子相變發(fā)生的壓力臨界點附近，沒有出現(xiàn)壓力誘發(fā)的結構相變，在實驗上證實了所發(fā)現(xiàn)的超導-類絕緣體相變的不是源于結構相變，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挑戰(zhàn)，為建立正確的關聯(lián)電子理論框架提供新思路。

結合可調式頭靠結構與虛擬傳感算法實現(xiàn)反饋有源噪聲控制

中國學院聲學研究所楊軍、吳鳴等人開發(fā)出了一種結合虛擬傳聲器方法和可調式頭靠結構的多通道反饋有源噪聲控制系統(tǒng)，并且驗證了3種虛擬傳感方法（輔助濾波器方法、遠程傳聲器方法和虛擬傳聲器方法）在不同條件下的適用性。相關成果發(fā)表于《應用學》（Applied?Sciences）。這種新結構的性能優(yōu)于以往傳統(tǒng)的有源頭靠結構。研究驗證了3種虛擬傳感算法在不同條件下的適用性，證實了當初級源變化（包括噪聲特性、位置和數(shù)量）并且受限于實際應用無法重新測量任何傳遞函數(shù)時，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)可用于設計有源降噪頭靠，從而緩解在高噪聲環(huán)境下人們所受到的干擾。

飛秒激光研究進展

浙江大學光電學與工程學院邱建榮、之江實驗室主要研究者（PI）譚德志、上海理工大學研究員方心遠等與國內外學家合作，發(fā)現(xiàn)飛秒激光誘導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，在無色透明的玻璃材料內部實現(xiàn)了帶隙可控的三維半導體納米晶結構。相關成果發(fā)表于《學》（Science）。飛秒是度量時間長短的一種計量單位，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間段內發(fā)出的脈沖激光，也就意味著能量在飛秒間瞬間釋放。這一研究的一個應用方向就是三維、四維甚至更多維度的光儲存。光存儲不僅功耗小，而且容量有望達到1PB/光盤，預期存儲壽命很長。17AE4CED-5597-435C-BA79-0A4D38325EFD