Year: 2021

本篇综述论文来自上海交通大学蔡伟伟特别研究员课题组和浙江大学吴学成教授课题组，文章系统综述了数字全息成像技术在复杂多相流动领域的最新研究进展及应用，为学术界和工业界全面了解各类复杂多相流动过程，进行各类故障诊断或状态评估，提供理论依据及参考价值。 文章介绍 Recent advances and applications of digital holography in multiphase reactive/non-reactive flows: a review 黄建青，蔡伟伟，吴迎春，吴学成 通讯作者： ■  蔡伟伟，上海交通大学   本文围绕全息技术在多相流领域的应用这一主题，从以下几方面总结并评述了近二十年来的研究进展： 在光路搭建方面，将全息成像技术和其他光学测量技术，如层析成像、拉曼散射、米氏散射、比色法测温（见图一）等，集成在同一套系统里，是该技术近年来的一个重要发展趋势，可提高测量精度或同步获得待测目标场的更多信息。 在图像后处理方面，更多全息重建算法和自动聚焦算法被提出（见表一），其中，数据驱动的算法（以深度学习为代表）表现出明显优于传统算法的计算效率，有望实现多相流场的在线诊断和实时调控。 在应用方面，全息技术已被用于极端环境下的颗粒场测量，如固体火箭推进剂的燃烧，金属粉末或煤粉的燃烧，以及超声速流场。 最后，本文也针对记录距离、颗粒浓度、火焰干扰等关键问题进行了详细讨论，为在实际应用中开展全息实验提供了重要 的参考价值。 图一：全息成像与比色法测温集成系统用于表征固体火箭推进剂的燃烧特性。 表1. Representative autofocusing methods in digital holography. 研究背景： 多相流场广泛存在于各类生产生活场景中，如电站煤粉燃烧，发动机燃油喷雾等，多物理化学过程及多相物质相互作用的耦合，使得多相流场的研究充满挑战。通过非接触式的光学测试技术，表征多相流场中粒子（如固体颗粒，液滴，气泡等）的形貌及运动特性，对研究粒子间的相互作用具有重要意义。数字全息成像技术在这方面具有独特优势：1）可显著拓展景深；2）同步获得目标光场的振幅和相位；3）多参数同步测量（如粒子形貌，粒径，三维分布，三维速度等），因此，全息技术广泛应用于各类多相流场。本篇综述将系统地介绍全息技术在光路和算法方面的最新进展，及在液滴，喷雾，推进剂燃烧，煤粉燃烧等领域的应用情况。 作者介绍 黄建青  上海交通大学 ● 黄建青（第一作者），上海交通大学机械与动力工程学院在读博士生，致力于先进光学诊断技术和金属粉末燃烧特性方面的研究，在Combustion and Flame, Journal of Fluid Mechanics等期刊发表SCI 检索论文16篇。 蔡伟伟  研究员 上海交通大学 ● 蔡伟伟（通讯作者），上海交通大学机械与动力工程学院特别研究员、博士生导师。致力于计算成像与燃烧诊断技术的交叉与融合，形成了具有特色的热物性与热物理测试研究方向。近年来，相继在Science、PECS等期刊发表论文90余篇。2016年入选国家高层次人才引进计划、2018年获得德国埃尔朗根高等光学研究院青年科学家奖。 期刊介绍 Measurement Science and Technology...

Measurement Science and Technology （MST）期刊近期推出全新特刊——结合物理模型与数据的旋转设备状态监测方法，此特刊是由西安交通大学雷亚国教授领衔，和加拿大曼尼托巴大学的梁喜辉教授，突尼斯National School of Engineers of Sfax的Fakher Chaari教授共同组织。目的是探索怎么结合物理模型和数据驱动的方法来更准确、更有效地监测旋转设备的健康状态。例如用状态监测数据来优化和更新Paris’ law物理模型中参数，使此物理模型能更加准确的预测某一个特定运行工况下的齿轮裂纹增长速度和失效时间。希望通过这个特刊，更多的学者能思考如何结合物理模型和数据驱动模型，取其各自的优势，研究出更加准确有效的旋转设备状态监测方法。

International Journal of Extreme Manufacturing（IJEM）被Science Citation Index Expanded（SCIE）数据库收录啦！IJEM预计将在2022年6月获得首个影响因子。 这是继Ei Compendex, Scopus, CAS, Inspec, ProQuest, DOAJ等10余种国际著名数据库后，IJEM入选的又一国际重要数据库！ IJEM致力于发表极端制造相关领域的高质量最新研究成果，文章形式主要为原创性和综述性文章。目前该刊共设五大栏目：极端制造能场与材料相互作用、极端制造加工技术与理论、极端制造测量与表征、极端性能装备及系统的设计及研发、极端物理条件产生装置的制造。 IOP出版社始终致力于为国内合作伙伴提供保障支持，今后也将一如既往地支持IJEM发展！

《物理世界》（Physics World）评选的物理学2021年度突破颁给了两支独立的团队，他们分别实现了两宏观振动鼓面的纠缠现象，并由此推进了我们对量子系统与经典系统间差别的认识。这两大赢家分别是芬兰阿尔托大学与澳大利亚新南威尔士大学的米卡·斯兰帕（ Mika Sillanpää）及其同事，以及美国国家标准与技术研究所（US National Institute of Standards and Technology, NIST）约翰·托伊费尔（John Teufel ）和 施罗密·科特勒（Shlomi Kotler）领导的一支团队。 除此之外，《物理世界》还评选出了其他9项成果，共同作为2021年的物理学10大年度突破。 敲鼓：这张彩色电子显微镜图像展示了美国国家标准与技术研究所科研人员使用的两枚铝鼓面。   量子技术在过去的20年里取得了长足进步，如今，物理学家们已经可以实现并操控那些曾经只能在思想实验领域中存在的物理系统。其中一个特别吸引人的研究方向，就是量子物理学与经典物理学之间的模糊边界。过去，我们可以通过尺度大小清晰地区分它们：像光子和电子这样的微观物体自然属于量子物理学范畴；像台球这样的宏观物体则属于经典物理学领域。 在过去10年里，物理学家们通过直径在10微米左右的鼓状机械谐振器提升了量子的定义极限。与电子和光子不同，这些鼓面是通过标准微机械加工技术制造出来的宏观物体，在电子显微镜中就像是台球那样的实体（参见上图）。不过，虽然这类谐振器并非像微观粒子那样的“无形”之物，但研究人员却能观测到它们具有量子特性，比如，托伊费尔及其同事就在2017年成功地让这种设备进入量子基态。 今年，托伊费尔和科特勒领导的团队，以及斯兰帕领导的团队更进一步，率先在量子力学层面上实现了两枚此类鼓面的纠缠现象。这两支团队采取的方式并不相同。阿尔托/堪培拉团队使用了一个特别挑选的共振频率消除系统噪声——如果不这么做，噪声会干扰鼓面的纠缠态。而美国国家标准与技术研究所的团队实现的纠缠态则类似一个双量子位门。在这种情形下，纠缠态的形式取决于鼓面的初始状态。 这两支团队都克服了巨大的实验障碍，他们的不懈努力将为我们打开使用纠缠共振器的大门——我们可以在量子网络中使用这类纠缠共振器，将其作为量子感应器或结点。毫无疑问，这项工作完全算得上是2015年之后最重要的与量子相关的物理学年度突破。 ｜评选标准｜ 5名《物理世界》编辑从今年发表在网站上的近600项研究进展中评选出了今年的年度突破以及其余9大突破。除了必须在2021年《物理世界》网站上报导过之外，入选候选名单的研究还必须满足以下标准： 是物理学知识或认知的重大进展。 对于科学进步或现实应用具有重大意义。 物理世界》读者对其拥有极大兴趣。 以下就是今年《物理世界》评选出的10大物理学突破中的其余9项（排名不分先后）： 恢复瘫痪者语言能力 “三思而后言”：研究人员大卫·摩西正在开展临床试验。试验过程中，一枚神经假肢记录了被试试图说出词语或句子时的大脑额叶活动。 加州大学旧金山分校大卫·摩西（David Moses）、肖恩· 梅茨格（Sean Metzger）及其同事开发了一种语言神经假肢。这种工具可以将重度瘫患者的大脑信号翻译成文字打在屏幕上，从而允许他们用语言交流。试验过程中，这支研究团队将一个高密度电极阵列植入被试大脑，记录与语言形成相关的多个大脑皮层区域的电信号。神经假肢系统可以从皮层活动记录结果中认证出单词库（总共50个常用单词）中的相应单词。借助这个单词库，被试就能说出成百上千个短句。这项技术的解码速率中值是每分钟15.2词——一个相当值得期待的成果，要知道，被试在电脑界面上打出自己想说的话的速度通常只有这个的1/3左右。   同时发射30束激光，整体表现为单一相干光源 德国维尔茨堡大学的塞巴斯蒂安·克兰伯特（Sebastian Klembt ）和以色列理工学院的莫迪凯·塞格夫（Mordechai Segev ）及其同事开发了一个由30台垂直腔面激光发射器（VCSELs）组成的阵列。这30台发射器一起发射激光时，整体表现为单一相干光源。这项成就为后续的大规模、高功率应用铺平了道路。这个研究团队利用拓扑学原理确保阵列中每台发射器发射的激光都会流经其他所有发射器，这样一来，30束激光的频率就会保持一致。2018年，塞格夫及其合作者也曾设计过一台类似的设备，但功率有限，今年的这项新成就克服了这个困难，并且在原理上可以规模化应用，也即让成百上千个独立发射器发射的激光整体表现为单一光源。   量化波粒二象性 韩国基础科学研究所的Tai Hyun Yoon、Minhaeng Cho，美国史蒂文斯理工学院的钱晓峰（Xiaofeng Qian，音译）和美国德州农工大学的 吉里什·阿加瓦尔（Girish Agarwal）通过理论和实验，量化了光子的“波动度”和“粒子度”，并且证明，这两项性质都与光子源的纯度相关。Yoon和Cho在实验中严格地控制两个铌酸锂晶体发出的光子对（“信号光子”和“闲置光子”）的量子态。他俩通过独立改变每个晶体释放光子的概率以及一个 钱和阿加瓦尔在2020年率先提出的简单数学表达式证明了所谓的“光子源纯度”与能否在实验中看到干涉条纹（一种波动属性）以及路径不可区分现象（一种粒子属性）有关。这项成果在量子信息领域大有作用，并且能够让我们重新认识互补性原理——所谓“互补性”，最早是由量子理论先驱尼尔斯·玻尔在20世纪初提出的，这个概念是说，量子物体有时表现得像波，有时表现得像粒子。   激光聚变里程碑 燃烧美元的问题：美国国家点火装置总耗资已达35亿美元，现在，科学家们终于接近实现点火的终极目标了——聚变反应产生的能量不小于输入的激光携带的能量 在位于美国加利福尼亚州的美国国家点火装置（NIF）工作的奥马尔·哈利卡恩（Omar Hurricane）、安妮·克里特切尔（Annie Kritcher）、阿莱克斯·兹尔斯特拉（ Alex...

美国电化学会（The Electrochemical Society , ECS）是一个享有盛誉的非营利性专业学会，自1902年以来，在电化学、固太科学与技术及相关科研领域一直处于世界领先地位。我们非常高兴地宣布，随着两本全新的金色开放获取期刊的推出，ECS的出版计划正在扩大： ECS Advances——出版电化学和固态科学技术所有领域的研究成果。 ECS Sensors Plus——发表高质量、有影响力的研究文章，促进基础学科的发展，以及对传感器和检测技术的理解。 这两本期刊均于2022年1月3日开始接受投稿。首期投稿提交截止日期为2022年2月20日，并在2022年免除所有文章的出版费用（APC）。 这两本期刊的推出提供了相关联并多样化的出版选项，并可以在世界范围内共享有影响力的研究成果，让我们朝着目标买进了一大步。ECS Advances和ECS Sensors Plus不仅扩大了我们的出版计划中，同时也为更多的研究人员呈现了一套完整的系列学会期刊。 >>点击了解期刊详细信息。

2021年11月13日至11月14日，2021国际环境研究大会卫星会议成功举办。会议以“中国走向碳中和可持续发展的进程”为主题，围绕气候变化的影响、地球系统的相互作用、生物地球化学循环、区间联系以及中国实现碳中和的潜在途径进行深入的交流与讨论。 本次会议由中国科学技术协会、浙江省人民政府指导，IOP英国物理学会出版社、浙江省科学技术协会及温州市人民政府联合主办，温州市科学技术协会承办。北京大学林金泰教授担任大会主席。因为疫情影响，会议采取线上会议方式进行，通过特邀报告、主旨报告的形式，展示学术成果，促进学术交流。两天的会议期间共开展七个专题报告会和两个精彩的大会报告。共有超过500人注册参会，并有超12000人次在线观看会议直播和参与互动交流。 作为2021世界青年科学家峰会的重点活动之一，2021国际环境研究大会卫星会议召集了多领域多学科的青年人才，聚焦国际前沿环境热题，响应了峰会“汇聚天下英才 共创美好未来”的主旋律，为世界人才会谈提供良好的平台。 目前线上会议的报告回放已经上传至蔻享平台，点击此处收看报告回放。

中国科学技术大学李震宇教授近日加入IOP出版社旗下期刊Electronic Structure编委会，担任编委，我们在此表示热烈欢迎！ 编委介绍 李震宇  教授 中国科学技术大学 ● 李震宇，中国科学技术大学化学物理系教授、合肥微尺度物质科学国家研究中心研究员。1999和2004年分别获得中国科学技术大学物理学学士和物理化学博士学位。2004-2007年先后在美国马里兰大学和加州大学欧文分校从事博士后研究。2006年全国优秀博士学位论文作者，2008年入选教育部新世纪优秀人才支持计划，2011年获中国科学院卢嘉锡青年人才奖，2012年获得国家自然科学基金委首届优秀青年科学基金项目资助，2015年获中国化学会青年化学奖，2018年度获得国家自然科学基金委国家杰出青年科学基金项目资助。   研究领域为理论与计算化学,近年来对石墨烯生长机理和周期性体系电子结构量子算法开展了深入研究。在包括Phys. Rev. Lett. JACS Angew. Chem. Int. Ed.在内的学术期刊上发表论文180余篇, SCI引用7900余次, H 因子为49。 期刊介绍 Electronic Structure ● Electronic Structure（EST）是一本新发表的多学科期刊，覆盖电子结构研究的理论和实验工作，包括新方法的开发。EST是第一本致力于服务电子结构领域的期刊，涵盖材料学、物理学、化学和生物学。除了原创性研究外，EST还发表专题综述、专刊和技术笔记。

日期：12月15日 星期三时间：下午5:00 – 6:00（北京时间）本次在线研讨会的内容主要来自Alexandra Ines Sarabando de Carvalho博士近期在Reports on Progress in Physics期刊上发表的综述文章——Computational methods for 2D materials modelling，概述了在不同理论水平上用于二维材料建模的最新计算方法。 文章的作者之一Alexandra Ines Sarabando de Carvalho博士是本次研讨会的演讲嘉宾，她将着重介绍用于模拟和预测二维材料在光学、电子学以及机械的性能，并阐述实验观察结果的计算技术。特别是模拟二维约束费米子和准粒子所面临的挑战，以及它们对未来该领域发展方向的展望。 本次在线研讨会由期刊出版人Rebecca Gillan主持，并邀请新加坡国立大学的Carvalho博士演讲。 演讲结束后，参会者将有机会向演讲嘉宾提问。 >>点击报名注册在线研讨会

Nano Futures（NANOF）期刊的使命是反映纳米科学与技术的多样性和跨学科性，并将来自物理、化学、生物医学、材料科学、工程学和生产行业的研究人员聚集在一起。   我们想借此机会邀请您在Nano Futures发表您在纳米科学领域开创性的研究。期刊目前最紧迫的任务是发表能够确定新兴领域发展方向的研究工作。   Nano Futures内容主要涵盖以下研究领域： 用于监测、预防和治疗突发疾病的纳米技术 用于紧急能量转换、收集、效率和储存的纳米材料和设备 可扩展的原子级精密制造 基于工程分子系统的自组装（光）电子学 自供电纳米系统 量子计算、传感和计量学中的纳米技术 纳米信息学与自主设计 纳米光学与纳米光子学   为何选择Nano Futures出版 快速发表：IOP出版社致力于提供快速、专业的服务，以确保快速的第一决策、文章接收和发表。文章一旦被接收，您的文章将在24小时内被读者访问，并包含一个可引用的DOI。NANOF还提供由专门的国际编委指导的快速同行评审。 纳米科学社群：您的研究将在我们的纳米科学期刊系列中展示，该期刊系列具有完善的研究平台，为纳米科学及其学术社群做出贡献。 推广支持：您的文章将通过我们的市场团队推广到相关的学术社群。与此同时，我们将通过社交媒体、电子邮件、网页等方式把您的文章推广到更广泛的研究社群，让您的文章获得最大程度的可见度和知名度。 >>点击此处，向NANOF投稿

本篇研究来自南京信息工程大学尹志聪教授课题组，研究概述了： “暖北极-冷欧亚”模态在2020/21冬季东亚破纪录寒潮中有很大贡献，其影响是单独的欧亚冷所不能比拟的。年际尺度上的关系也是如此。 “暖北极-冷欧亚”的次季节反转对前冬持续冷事件和后冬持续暖事件有显著的调控作用。 寒潮路径中的地表温度反转对随后春季中国北方的超级沙尘暴起到决定性作用。 文章介绍 2020/21 record-breaking cold waves in east of China enhanced by the ‘Warm Arctic-Cold Siberia’ pattern 张艺佳，尹志聪，王会军，贺圣平 通讯作者： ■  尹志聪 南京信息工程大学 2020年12月下旬，中高纬地表气温呈现显著的“暖北极-冷欧亚”模态（WACS）温度异常。1月3日，巴伦支海–喀拉海与西伯利亚的温度异常差值高达20°C，为2020/21冬季的峰值。随着经向温度梯度的减小，大气斜压性相应减弱。持续维持的乌拉尔山高压和贝加尔湖深槽有效地输送了强冷空气南下，入侵中国东部 （图1）。四天后，中国东部经历了8℃以上的强烈降温，60个站点气温创新低。同年冬季的2月中下旬，中高纬呈现显著的“冷北极-暖欧亚”模态，与前冬相反的大气环流异常带来的暖平流，造成中国东部发生持续的破纪录的暖事件（图1）。WACS显著的次季节反转对前冬持续冷事件和后冬持续暖事件有显著的调控作用。 图1.  2020/21冬季中国东部逐日气温变化及距平 WACS指数与滞后四天的中国东部气温相关性最强。在1月的冷事件和2月的暖事件中，中国东部气温的最大响应均发生在WACS达到最强的第4天。在WACS模态下，中国东部气温显著下降并延伸至最南端，其对中国东部温度的调控显著强于单独北极暖或欧亚冷的影响。在年际变化尺度上，中国东部的冬季平均地表气温同样对WACS有显著的降温响应。当北极和欧亚同一方向变化时，对冬季平均气温没有显著影响。中高纬温度差异在年际尺度上也是影响冬季中国东部温度变化更有效的信号， 并且在CMIP6模式中得到了验证。 研究背景 极端寒潮是灾难性的天气事件，严重危害农业、交通和人类健康。2020年12月28日，国家气象中心发布了近五年来首次寒潮橙色预警。整个东部气温急剧下降，1750000 km2的地表气温下降超过12°C，60个气象观测站的最低气温突破历史极值，促成了破纪录的寒潮。同年冬季2月，中国东部转为回暖， 气温上升6-10°C。至21日气温比气候平均显著增高7.5°C，导致494个气象观测站超过同期历史最高纪录。在破纪录冷事件和暖事件前，“暖北极-冷欧亚”及其相反的“冷北极-暖欧亚”模态作为显著的前兆信号出现。 作者介绍 尹志聪  教授 南京信息工程大学 ●尹志聪，南京信息工程大学大气科学学院教授，主要研究方向为中高纬气候系统变异影响灾害天气的机制、短期气候预测。发表学术论文52篇，其中30篇第一/通讯作者论文发表在National Science Review、Journal of Climate、Atmospheric Chemistry and Physics、Environmental Research Letter等SCI一区和二区期刊。 期刊介绍 Environmental Research Letters ● 2020年影响因子：6.793 Environmental...

IOP出版社旗下IOP SciNotes是一本经过同行评审、采用开放获取出版的期刊，允许研究人员分享和发现新的研究方法、数据集和计算代码，以及小规模研究的初步结果。这些对青年研究人员又有什么帮助呢？ 最近刊登在《物理世界》（Physics World）的一篇采访文章中，两位研究人员Emily Grubert和Rebecca Peer分享了自己的观点和经历。   在采访中，IOP SciNotes执行编委之一Rebecca Peer透露，该期刊可以让其他研究人员免费获得可引用及经过同行评议的研究成果，从而让他们在先前研究工作的基础上继续努力，改进实验方法，并使用重要的研究成果丰富自己的科研工作。Peer说：“IOP SciNotes有能力通过分享学术项目的内部工作原理，并允许其他研究人员重复和改进实验技术来加速科学进步”。 采访中她也清晰地表明，公开研究是期刊的主要优势之一。如果研究不公开，其他研究人员就很难进行复制，这将可能导致研究最后不被出版。与把研究发布到数据存储库或预印本服务器不同，IOP SciNotes能够快速发布特定研究结果，并对研究进行双向匿名同行审查。期刊内容涵盖工程、计算、生物医学及物理学的跨学科研究。 IOP SciNotes于2019年创刊，它将研究过程中涉及研究材料的各个部分集中起来，并进行发表。显然，IOP SciNotes是一个发表简要研究笔记的平台，提供对新方法、数据集或计算方法的严格解释，以及对试点或小规模研究得出的有趣结果的描述。

主题：Quantum Emitters and Spin Defects 截止日期：2022年7月31日 特刊介绍 特刊客座编辑 李统藏 普渡大学，中国 陆朝阳，中国科学技术大学，中国 Nick Vamivakas, 罗彻斯特大学，美国 特刊涵盖主题 Quantum emitters are essential resources for quantum communication, quantum computing, and quantum sensing. Many quantum emitters have intrinsic electron spins, which are helpful for nanoscale quantum sensing and provide spin-photon interfaces for building quantum networks. In recent years, there have...