Year: 2021

10月25日至31日是国际开放获取周（Open Access Week），今年的主题是“开放知识至关重要：构建结构公平”。该主题与联合国教科文组织关于开放科学的建议一致，强调在未来每个人都能公平追求学术研究的重要性，以及默许科研成果向大众开放。 为了庆祝国际开放获取周，我们很高兴为您带来一系列围绕主题的作品。我们希望你也能一起加入我们，在社交媒体上分享这些故事。

IOP 出版社祝贺 Syukoro Manabe、Klaus Haselmann 和Giorgio Parisi三位科学家获得2021年诺贝尔物理学奖，他们对帮助理解复杂的物理系统做出了开创性的贡献。   Syukoro Manabe与Klaus Haselmann共同获得了2021年诺贝尔物理学的一半奖项。他们的主要贡献是针对地球气候进行了物理建模，量化了可变性及准确地预测了全球变暖。   Giorgio Parisi发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用，因此获得了2021年诺贝尔奖的另一半。他的发现是对复杂系统理论最重要的贡献之一。   同时，我们也非常惊喜地发现，Giorgio Parisi在IOP出版社发表过大约180篇研究文章。   向2021年诺贝尔奖得主Giorgio Parisi致敬   IOP出版社曾发表过一篇文章，表彰Parisi在无序和复杂系统统计物理领域的领导作用，并庆祝他的70岁生日。文章题为：Discovered serendipity:a glassy path to discovery，发表在Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical期刊上。   今年诺贝尔奖的科学背景论文还曾引用过IOP出版社其他期刊上发表的研究成果。已经有超过120位诺贝尔奖获得者及领域杰出奖获得者曾在IOP出版社发表过他们的研究成果。

因兰州市突发疫情，按照兰州市、城关区以及兰州大学疫情防控要求，暂停校内大型聚集性活动，因此原定于2021年10月21-24日在甘肃省兰州大学城关校区举办的中国物理学会2020/2021秋季会议全部转为线上会议，会议日期不变。 本次量子信息分会将在蔻享平台全程直播，直播地址：https://www.koushare.com/cps/liveroom/989205 量子信息分会详细日程   演讲嘉宾 John Preskill, USA California Institute of Technology Title：Quantum computing: Current status and future prospects Heng Fan，CN Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences Title：Quantum computation and quantum simulation  Xiaobo Zhu, CN University of Science and Technology of China Title：Progress on superconducting multi-qubit  system Ronald Hanson，NL Delft Technical University Title：A multi-node...

由中国科学院北京纳米能源与系统研究所承办的第五届纳米能源与纳米系统国际会议将于2021 年10 月22 日至24 日在北京国家会议中心举行。届时，将和全世界超过1500 名纳米能源与纳米系统学科的顶尖科学家分享前沿科技成果，研讨纳米能源与系统的未来发展和应用前景。 材料科学作为IOP出版社重要的研究领域，我们也将参加本次大会，展示众多材料科学领域的优秀期刊，包括：Nanotechnology、Nano Futures、Nano Express，以及刚创刊不久的Materials Futures等。IOP出版社展位位于北京国家会议中心三层B05，我们还准备了精美的小礼品和详细的期刊资料，欢迎各位参会的老师莅临参观。 在10月22日下午5:40-6:00，我们还邀请了IOP出版社中国区编辑发展负责人孟令磊先生在Meet Editors环节介绍IOP出版社旗下纳米及材料领域相关期刊。讲座地址位于会议中心311B会议室，欢迎大家前往观看。 嘉宾介绍 孟令磊 IOP出版社 中国区编辑发展负责人

本篇综述论文来自武汉大学唐炬教授课题组和湖北工业大学张晓星教授课题组，文章系统综述了面向气体绝缘输配电装备的环保绝缘气体分解特性研究进展，为学术界和工业界全面了解各类环保绝缘气体应用过程中的安全性、稳定性及产物特性提供数据基础，同时，为基于分解组分分析(Decomposition Component Analysis, DCA)的环保气体绝缘设备在线监测、故障诊断和状态评估相关理论和技术的发展提供理论依据。该综述被选为J. Phys. D. Appl. Phys.封面文章（Vol. 54 No. 37）。 文章介绍 Review of decomposition characteristics of eco-friendly gas insulating medium for high-voltage gas-insulated equipment 肖淞，石生尧，李祎，叶凡超，李亚龙，田双双，唐炬，张晓星 ■  第一作者：肖淞，武汉大学 ■  通讯作者：李祎，武汉大学   针对环保绝缘气体应用可靠性的评估不仅涉及环保和绝缘特性，也包括稳定性、分解特性、材料相容性、生物及环境安全性等诸多方面。理想的气体绝缘介质应当具备优良的稳定性，即在复杂运行工况甚至故障条件下气体绝缘介质不易发生大量分解。气体绝缘介质的灭弧性能、绝缘复原特性也与其稳定性和放电分解特性息息相关。另外，设备内部存在各类金属、非金属材料，且开关触头、载流母线等金属由于温升效应长期工作于100-120℃温度区间内，因此气体绝缘介质可能与高温金属材料发生气-固界面反应，导致设备内材料腐蚀并引发绝缘气体分解，对设备服役寿命及运行安全性构成威胁。 因此，对环保绝缘气体分解特性的考察及评估是判断其应用可行性的重要组成部分。本文围绕环保绝缘气体分解特性这一主题，从以下几方面总结并评述了近五年来的研究进展： （1）     总结了针对环保绝缘气体电、热及气固界面分解特性的研究方法，包括密度泛函理论、过渡态理论、反应分子动力学、化学动力学模型、等离子体数值模拟等，分析了不同方法的适用场景及特点； （2）     介绍了环保绝缘气体分解特性的试验评估方法，包括平台组成、测试要点及注意事项；同时，介绍了用于气体组分分析的色谱法、光谱法等技术； （3）     综述了以全氟异丁腈(C4F7N)、全氟酮(C5F10O、C6F12O)、CF3I、HFO1234ze(E)等主流环保绝缘气体局部放电、火花、电弧放电分解特性、热稳定性、气-固界面分解特性及机理； （4）     总结了现阶段针对环保绝缘气体分解特性研究中发现的问题、技术瓶颈，展望了未来研究重点及趋势以及环保气体绝缘设备工程应用中需监测的分解组分等。 研究背景 目前广泛应用于气体绝缘输配电装备中的六氟化硫(SF6)是一种极强的温室气体，其温室效应潜在值(Global Warming Potential, GWP)是CO2的23500倍，大气寿命长达3200年，全球大气环境中的SF6含量已由1994年的3.67 ppt (part per billion, 十亿分之一)增加到2020年的10.41 ppt，增长了265%。目前，全球电力行业SF6的使用量占其年产量的80%以上，2018年中国仅GIS设备SF6气体的使用量接近7000吨，相当于1.65亿吨CO2。因此，研发环保绝缘气体并应用于电气设备符合绿色、低碳的发展理念，也是解决输配电制造业对强温室气体SF6使用依赖和实现产业“双碳”目标的根本之策。 作者介绍 肖淞  副教授 武汉大学...

我们非常高兴地宣布，中国科学技术大学陆朝阳教授当选为英国物理学会会士（Fellow of the Institute of Physics，FInstP）。 英国物理学会（Institute of Physics，简称IOP）成立于1873年，是一个致力于提高对物理学理解和应用的知名国际性学术机构，其使命是促进物理学的发展和其在全世界的传播，致力于在全球范围内推动和传播物理学的研究和应用, 以及促进物理学教育的发展。根据专家推荐，学会每年遴选英国及国际上在物理学科学研究领域取得杰出成就和为推动物理学科学发展作出卓越贡献的科学家为其会士。 英国物理学会出版社（IOP出版社）隶属于英国物理学会（IOP），负责IOP旗下的出版业务。IOP出版社是一家世界领先的学会出版社，为学界提供有影响力、有认可度和有价值的出版物。 我们与世界各地的研究人员、图书管理员及合作伙伴紧密合作，出版高质量的学术期刊、书籍和会议论文集，涵盖物理科学及其他领域的最新和最佳研究。IOP出版的杂志及相关网站，也为研究人员提供可靠和专业的科学新闻来源。IOP从2000年开始在北京建立办事处，是国际出版社最早在中国成立代表处的机构。 陆朝阳  教授 中国科学技术大学 ● 陆朝阳，剑桥大学博士，中国科学技术大学教授。长期致力于量子物理和量子计算的研究，在包括《自然》和《科学》11篇、《自然》子刊12篇、《美国科学院院刊》5篇、《物理评论快报》45篇等期刊发表论文110余篇，被引用15000余次。研究成果入选英国物理学会评选的国际物理学年度突破榜首，六次入选两院院士评选的年度中国科技十大进展新闻。曾获国家杰出青年科学基金、国家自然科学一等奖、中国青年五四奖章、首届科学探索奖、中国物理学会黄昆半导体物理奖、香港求是杰出青年学者奖、日本仁科芳雄亚洲奖、《自然》“中国科学之星”、欧洲物理学会菲涅尔奖、IUPAP青年科学家奖、美国光学学会阿道夫隆奖章、美国物理学会量子计算奖、全球高被引学者。

本篇研究来自中国科学院上海微系统与信息技术研究所李浩研究员、中国科学院上海微系统与信息技术研究所尤立星研究员和中国科学院理化技术研究所刘彦杰副研究员研究团队。该研究在面向空间应用的超导单光子探测器（SNSPD）技术领域取得突破，打破自身2018年创造的纪录，首次实现了通信波段最大探测效率93%的可空间应用的超导单光子探测系统，为我国开展基于超导单光子探测器的深空通信、空间量子信息等应用奠定了基础。 文章介绍 Superconducting single-photon detector with a system efficiency of 93% operated in a 2.4 K space-application-compatible cryocooler 胡鹏，马跃学，李浩，刘子尧，余慧勤，全加，肖游，尤立星，刘彦杰，梁惊涛，王镇 通讯作者： ■ 李浩  中国科学院上海微系统与信息技术研究所 ■ 尤立星  中国科学院上海微系统与信息技术研究所 ■ 刘彦杰  中国科学院理化技术研究所   为了进一步提升空间应用SNSPD系统性能，中科院上海微系统所与北京理化所在SNSPD高性能器件及制冷技术方面开展了系列工作。上海微系统所李浩、尤立星等人创新性提出多层纳米线SNSPD（如图1），利用多层纳米线间新型触发机制解决了器件光吸收与光子响应的制衡问题，大幅提升了器件成品率和效率，实现SNSPD器件最优 98%的效率纪录【Optics Express 28: 36884 (2020)，专利授权号：CN 111947778 B】。 图1 上海微系统所超导纳米线单光子探测器示意图 与此同时，中科院理化所依托在空间制冷领域的持续技术创新，对制冷机进行了进一步的优化，制冷机的体积和最低工作温度得到了进一步降低。新一代制冷机总重量约44kg，真空腔尺寸高度32cm, 直径23cm（如图2），较上一代制冷机重量和体积减小约20%和50%。制冷机总功耗约321.3W,最低无负载工作温度可达到2.2 K。 图2 第一代（左）与第二代（右）制冷机真空腔尺寸对比 双方在此基础上，成功实现了最大探测效率93%的可空间应用的超导单光子探测系统，刷新了我国保持了两年多的系统探测效率纪录。该成果对于SNSPD的空间应用具有广泛而深远的意义。 研究背景 超导纳米线单光子探测器（SNSPD：Superconducting nanowire single-photon detector）作为一种高性能的单光子探测器，已经广泛的应用于量子信息、激光雷达、深空通信等领域，有力推动了相关领域的科技进步。然而，迄今为止，所有的SNSPD都只在地面实现了应用验证，包括美国NASA 2013年的月地激光通信（LLCD）项目，也仅是在地面接收站使用了超导单光子探测器。如果能够在空间应用中采用SNSPD，有望推动空间光学天文观测、深空光通信、空间量子信息等技术的跨越式发展。瞄准该应用需求，全球科研人员一直在努力发展面向空间应用的小型液氦温区制冷机技术，并期望将其和高性能SNSPD结合以实现可空间应用的高性能SNSPD系统。2017年1月，美国NIST首次报道了一个基于三级脉管加JT节流技术的小型制冷机，然而其JT的压缩机尚未成功研制【IEEE Trans on Appl Supercond 27: 9500405...

本篇研究来自中国科学技术大学胡伟研究员和杨金龙教授课题组。研究通过采用信息传递接口(MPI)与开放式多进程(OpenMP)结合的二级并行计算策略，将复杂度超高的计算成本和内存消耗进行合理调配，使得复杂的平面波线性响应密度泛函（LR-TDDFT）激发态电子结构模拟计算可以在现代异构超级计算机上扩展到数万个处理核心，使其能用于模拟数千原子体系的激发态电子结构性质。 文章介绍 Hybrid MPI and OpenMP parallel implementation of large-scale linear-response time-dependent density functional theory with plane-wave basis set 万凌云，刘小峰，刘杰，秦新明 通讯作者： ■ 胡伟  合肥微尺度物质科学国家实验室，中国科学技术大学 ■ 杨金龙  合肥微尺度物质科学国家实验室，中国科学技术大学   研究内容：本文首先对计算过程中出现的所有矩阵大小和相应的计算复杂度进行了计算和估计，在复杂度相对较小的情况下确定计算的基本流程。 图1 LR-TDDFT方法并行实现流程图 然后对于LR-TDDFT的具体并行采用信息传递接口(MPI)与开放式多进程(OpenMP)结合的二级并行策略来处理哈密顿矩阵的构造和对角化，其中MPI并行编程处理数据在不同进程之间的通信，并利用多线程共享内存OpenMP 并行编程处理矩阵运算。 图2 LR-TDDFT 计算中的数据模式和OpenMP布局 理论方法：我们采用信息传递接口(MPI)与开放式多进程(OpenMP)结合的二级并行策略来处理哈密顿矩阵的构造和对角化，并对其中的矩阵操作和数据通信进行了负载的平衡。 研究结果与意义：我们的工作提供了数值证据，证明第一性原理激发态计算可以在现代异构超级计算机上扩展到 24,576 个处理核心来研究包含数千个原子的半导体系统的激发态特性 (4,096原子）。这种对大规模系统的激发态响应性质进行准确有效预测的方法可能会在半导体材料科学和光催化领域得到一些新的结果。 图3：LRTDDFT的并行强扩展性能 图4：LRTDDFT的并行弱扩展性能 研究背景 在现代材料的计算模拟中，激发态的计算模拟占据了越来越重要的地位，但是第一性原理激发态计算以其高精度和算法复杂著称，长期以来，其计算的空间尺度和时间尺度受算法和算力限制，数千个原子系统的激发态性质模拟仍然是一个具有挑战性的任务。同时近年来，现代异构超级计算机的快速发展 使得高性能计算 (HPC) 作为一种强大的工具来加速大规模系统的 KS-DFT 计算，将大规模并行计算技术应用到激发态计算中，使得大规模系统的激发态计算成为可能。 基于以上事实，基于局域原子基组的大规模激发态电子结构计算在NWChem、QChem 和 ONETEP等软件中都有相应的实现。但是标准平面波基组的情况始终没有突破，这使得包含数千原子的大规模周期系统的激发态计算存在一定的问题。 我们通过MPI与OpenMP结合的二级并行计算策略，将复杂度超高的计算成本和内存消耗进行合理调配，在自主开发的平面波密度泛函理论软件PWDFT，实现了大规模线性响应密度泛函LR-TDDFT激发态电子结构模拟计算，并行规模可以在现代异构超级计算机上扩展到24,576核，计算体系高达4,096原子，使其能用于模拟大规模体系的激发态电子结构性质。 作者介绍 胡伟 研究员 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心...

我们非常高兴地宣布，IOP出版社的第600本电子书——Quantum Entanglement Engineering and Applications，现已正式出版。为了庆祝第600本电子书的出版，IOP出版社现在向所有在2021年10月14日之前注册的读者提供免费下载。 点击填写注册表格，即可获取免费电子书！ 电子书介绍 Quantum Entanglement Engineering and Applications ● F.J. Duarte and T.S. Taylor 随着越来越多的工程师需要对量子纠缠（QE）进行透明、实用和直接的介绍，本书是第一本重点介绍处理QE所需的实用数学工具及其为基于QE的系统设计光学配置要求的同类图书。具体应用包括卫星网络、空间到空间通信、量子隐形传态和量子计算等方面。

在联合国气候大会（COP26）之后，参会者将与领域内顶尖的环境专家一起，讨论最新的研究方向及有效性，并促进全球合作 致力于应对环境挑战的科学家、学者和政策决策者现在可以注册参加IOP出版社即将举办的2021国际环境研究大会。 大会将于11月15日至19日举行，与会者将与顶尖专家一起，就最新的环境科学研究方向和有效性进行辩论，并共同推动全球行动。 同时，IOP出版社为了帮助大家消除参会的顾虑，大会将免费参加，并向任何有兴趣的观众开放。 大会的议题和日程将由学术组委会的杰出学者们共同制定，主要侧重于与气候、能源、基础设施和可持续性、健康和生态有关的全球环境变化。2021国际环境研究大会的联合主席有： Michelle Bell，美国耶鲁大学 Arpad Horvath，美国加州大学伯克利分校 Dan Kammen，美国加州大学伯克利分校 林金泰，北京大学 Katrin Meissner，澳大利亚新南威尔士大学 Isla Myers-Smith，英国爱丁堡大学 2021国际环境研究大会也是第26届格拉斯哥联合国气候变化大会之后举行的首批重大国际科学活动，与会代表们可以及时地从世界领导人的会谈中获取关键信息并进行讨论。 环境领域的学者将被邀请提交摘要，届时将有机会在大会上发言。 大会联合主席及IOP出版社旗下Environmental Research Letters（ERL）期刊主编Dan Kammen教授说：“面对气候变化的紧急情况，研究、行动和鉴定都已准备就绪，我非常高兴我们能够展开全球性的对话。由ERL期刊和IOP出版社旗下其他期刊共同主办，我期待着与委员会的同事们一起制定一个更多元化的计划，探讨目前正在发生的事情，以及今后需要做的准备。” 在大会期间，IOP出版社还与世界青年科学家峰会（WYSS）合作，将举办一个线下的卫星研讨会。研讨会将于2021年11月13日至14日在中国温州举行，围绕“中国碳中和的可持续发展”主题，为与会者提供探索中国内部碳中和发展潜力的途径。 与此同时，卫星研讨会上所涵盖的讨论主题将以特刊的形式发表在ERL期刊上。并且，所有讲座视频将在会议后通过会议平台免费供给注册参会人下载观看。 2021国际环境研究大会反映了IOP出版社致力于提供一个针对环境科学所有领域高质量研究的平台，与其不断壮大的开放获取环境研究期刊组合相配合，其中包括Environmental Research Letters（ERL）、 Environmental Research Communications（ERC）和 Environmental Research: Infrastructure and Sustainability（ERIS）等期刊。

IOP出版社一直视帮助青年研究人员提高科研成果的影响力并增加曝光度为己任。在去年成功携手X-MOL科学知识平台举办了第一届“3分钟学术视频演讲大赛”，今年的视频演讲大赛现在正式拉开帷幕。本次大赛将主要围绕材料科学领域征集作品，我们诚挚地邀请过去三年内曾在IOP出版社旗下材料科学领域期刊合集中发表过文章的作者能够把他们的作品以视频的形式进行展示。大赛还邀请了国内外材料领域的专家评委，对所有视频进行评分，最终将角逐出12个奖项。 大赛介绍 参赛作品：时长不超过3分钟的视频，内容为针对在IOP出版社旗下材料科学领域期刊合集中发表过的研究介绍，以及对个人研究道路的影响及推动，或是近期在材料科学领域发表的研究成果的总结，语言为英语。 学科领域： 材料科学领域，包含期刊有：Materials Research Express, IOP SciNotes, 2D Materials, Nano Futures, Nanotechnology, Nano Express, JPhys Materials, Electronic Structure, ECS Journal of Solid State Science and Technology, Journal of The Electrochemical Society, Multifunctional Materials, Journal of Physics D: Applied Physcis, Flexible and Printed Electronics, Journal of Physics: Condensed Matter, Journal of Micromechanics and Microengineering,...

2021国际环境研究大会(Environmental Research 2021, ER2021)是一个面向国际社会的免费虚拟会议，汇集了领先的环境科学家和有影响力的人士，分享知识并应对与环境和可持续性有关的重要全球挑战。会议是在全世界努力为符合联合国可持续发展目标寻找解决方案的关键时刻举行。这将是COP26之后举行的重大国际科学活动之一，为世界领导人会谈提供良好的平台。2021国际环境研究大会线下卫星会议将以“中国走向碳中和可持续发展的进程”为主题，作为2021世界青年科学家峰会的主场活动于11月13日-14日在浙江省温州市召开。 世界青年科学家峰会（简称“青科会”, www.wyss.org.cn）是中国科学技术协会与浙江省人民政府共同发起、联合主办的面向全球青年高层次人才的活动，以“汇聚天下英才 共创美好未来”为主题，每年举办一次，得到了二十余家国际科技组织的积极响应。前两届青科会分别于2019年10月、2020年10月在中国温州成功举办。 如何实现经济环保可持续的碳中和，存在多种潜在的影响因素，这仍然是一个待解答的关键问题。作为即将召开的2021国际环境研究大会的线下卫星活动，本次研讨会将提供一个跨学科的论坛，讨论气候变化的影响、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。 论坛信息 2021年11月13日-14日，浙江温州，线下分会（http://www.wyss.org.cn/cn/ER2021/）主题：中国走向碳中和可持续发展的进程 2021年11月15日-19日，线上大会(https://ioppublishing.org/er-2021/) 组织单位 指导单位：中国科学技术协会、浙江省人民政府 主办单位：英国物理学会（IOP）出版社、浙江省科学技术协会、温州市人民政府 执行单位：杭州浩渺文化传播有限公司 拟定议题 通本次论坛将通过特邀报告及圆桌会谈的形式开展，主要涉及七个主要领域： 气候变化临界点、极端天气和气候灾难 地球系统组成部分的变化和相互作用 温室气体的生物地球化学循环及其管理 区域间和部门间的环境关系及其协同 环境大数据：观测、模拟和同化 气候和环境治理中的协同效益和权衡问题 实现碳中和的社会经济能源路径 会议主席及组委会 大会主席： 林金泰，北京大学 召集人： 车慧正，中国气象科学研究院 陈 彬，北京师范大学 刘 宇，中国科学院 聂 绩，北京大学 朴世龙，北京大学 乐 旭，南京信息工程大学 张 强，清华大学 特刊 气候和大气环境的变化是世界面临的最紧迫的挑战之一。中国是排放大国和碳汇大国，未来走向碳中和发展不仅意味着碳排放和碳汇发生根本性变化，而且对其大气环境和全球气候也将产生巨大影响。涵盖本次论坛主题的特刊将会在Environmental Research Letters (ERL)出版。 ERL期刊是SCI核心期刊，最新影响因子6.069，在中科院期刊分区以及科睿唯安JCR分区当中皆是1区Top期刊。该期刊以金色开放获取模式出版，出版内容汇聚了关注全球环境变化及其应对策略的相关研究。 IOP出版社期刊相关信息 Environmental Research 2021 is aligned with IOP Publishing’s...