Year: 2026

IOP出版社每月从年度重点期刊中精选两个主题的研究文章供大家阅读，本月的主题为Machine Learning/AI和Climate Change and Cities。这些文章体现了IOP期刊的高质量和创新性，并呈现了一些受关注的研究工作。欢迎大家阅读下载！您可以扫描下方二维码，查看IOP出版社数学与计算领域和环境与能源的最新资讯；还可以点击此处链接，订阅该领域的最新研究进展以及相关期刊的最新信息。   环境与能源： 数学与计算： 精选文章 Machine Learning/AI 2D Materials Understanding domain reconstruction of twisted transition metal dichalcogenide bilayers through machine learned interatomic potentials A Siddiqui, C Xu, S J Magorrian and N D M Hine   Fine tuning generative adversarial networks with universal force fields: application to two-dimensional topological insulators Alexander...

我们很高兴与您分享，AI for Science（AI4S）期刊最新一期文章现已正式上线！   AI4S是一本快速发展的跨学科钻石开放获取期刊，致力于推动人工智能在科学发现中的创新应用。每一期均汇集来自全球科研人员的高水平原创研究、前沿综述和前瞻性观点，展示AI如何赋能不同科学领域的发展。 依托与中国科学院东莞材料科学与技术研究所的合作，AI4S目前实行钻石开放获取模式，所有文章出版费用均由期刊承担。 📖 对于读者：可即时、免费获取全部前沿研究成果。 ✏️ 对于作者：可零费用发表研究成果。   为什么选择AI4S？ 🏠AI驱动科学研究的专业发表平台：AI4S专注于人工智能与科学研究交叉领域，为高质量科研成果提供值得信赖的国际化发表平台。 🔓零发表费用，开放获取：作者无需支付任何出版费用，论文发表后即可向全球读者免费开放，进一步提升研究成果的传播力与影响力。 ✅国际专家同行评审：稿件将由国际编委会组织严格、公正的同行评审，为您的研究提供专业、高质量的学术评价。 ⚡快速出版：依托IOP出版社高效的出版流程，论文接收后通常可在24小时内正式上线，并获得可引用的DOI。 📄轻松投稿：支持灵活投稿，无需提前调整排版格式，IOP出版社将负责后续排版制作，让您专注于科研本身。   >>欢迎阅读AI4S最新一期文章，探索人工智能赋能科学研究的最新成果。 亮点文章 Topical Review Perspectives on thermodynamics for AI and AI safety Zi-Kui Liu and Bing Li   Perspective Beyond accuracy: comprehensive alignment for AI-driven molecular design Qiang Zhang, Xiang Zhuang, Chenyi Zhou, Yihang Zhu, Tong Xu, Tianhao Li,...

本篇研究来自国防科技大学智能科学学院李裴森、第四军医大学口腔医学院冀敏慧课题组。单自旋器件储备池计算依赖时分复用，限制了信号处理效率。本文提出基于耦合磁隧道结的物理储备池计算架构，利用多隧道结间磁耦合同步振荡中耦合态射频振幅与频率的非线性动力学特性，将时序信号映射到高维特征空间，无需时分复用即可实现时序信号并行处理，在分类与航磁补偿等任务中验证其高精度、快速收敛与低功耗的潜力。 文章介绍 Reservoir computing on coupled magnetic tunneling junction for time series data preprocessing Yang Liyuan（杨丽媛）, Pan Mengchun（潘孟春）, Ji Minhui（冀敏慧）, Wang Jiayuan（王嘉园）, Li Xu（李旭）, Hu Yueguo（胡悦国）, Peng Junping（彭俊平）, Hu Jiafei（胡佳飞）, Qiu Weicheng（邱伟成） and Li Peisen（李裴森） 通讯作者： 李裴森，国防科技大学智能科学学院 冀敏慧，第四军医大学口腔医学院   研究背景： 随着人工智能和大数据应用向边缘端快速发展，其对高效、低能耗时序信号预处理系统的需求日益迫。基于自旋电子器件的物理储备池计算，利用其内禀非线性磁化动力学特性和非易失性，可以在硬件层面实现时序信号的高维动态映射，有效降低能耗和硬件开销。其中，自旋转移力矩振荡器（Spin-Torque Oscillator，STO）因具有快响应、强非线性和耦合同步振荡等特性，是理想候选器件。然而，单个STO结合时分复用的方法存在记忆容量有限、串行处理和延迟较高等问题，限制了多路时序信号处理能力。为此，该研究利用STO磁耦合同步机制，构建无需时分复用的物理储备池单元，通过分类和时序预测任务，验证了该架构在时序信号并行处理、多信号融合的边缘计算等场景的应用潜力。   研究内容： 本论文基于STO磁耦合仿真模型，系统研究了双STO之间的偶极磁耦合作用与同步锁定效应，并利用耦合态下频率和幅度的非线性动态特性，提出了一种无需输入掩码扩展的物理储备池单元。该方法将耦合STO输出电压在不同频率点的特征作为并行储备池状态，充分利用同步振荡产生的强非线性、短期记忆以及频率/幅值动态响应，提高了储备池计算性能并避免了单节点时间复用方法带来的串行处理和时间延迟问题。论文在标准认知任务中，表现出较好的计算性能：其中，波形分类准确率超过99.99%；在Mackey-Glass混沌时间序列预测任务中，长时预测准确率仍保持约86%。面向多路时序信号处理场景，论文进一步搭建并行储备池计算架构，并将该系统应用于航空磁导航补偿任务，实现了五路机载传感器并行输入条件下的复杂噪声信号处理，仅经过5轮训练即可收敛，测试均方根误差低至1.7×10⁻⁵。上述研究系统验证了磁耦合STO物理储备池在并行处理、多信号融合和低功耗边缘计算中的应用潜力，为快速、低功耗和高精度的边缘时序信息处理提供了新方案。 作者介绍 李裴森  副研究员 国防科技大学 李裴森，国防科技大学智能科学学院副研究员，博导。清华大学物理学博士，国家重点研发计划青年科学家、湖湘青年科技英才（荷尖人才）、《压电与声光》青年编委。长期从事智能传感与探测相关研究，主持参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、科技创新2030等国家/军队项目，以第一/通讯作者在Advanced Materials、Nanoscale、Applied Physics Letters等期刊发表SCI论文36篇，合作发表学术论文65篇，申请国家发明专利55项，授权35项。   冀敏慧...

Engineering Research Express (ERX)是一本涵盖工程科学所有领域的多学科期刊，致力于发表新的实验和理论研究。近日，我们采访了ERX期刊编委之一，来自南非斯坦陵布什大学的Alemayehu Ambaw Tsige博士，让我们一起来看看他对期刊以及领域发展的见解吧。 访谈详情 1. 您为什么选择从事相关的领域研究？ I was drawn to engineering at the point where it meets living systems. Postharvest science poses a deceptively hard engineering problem: a fruit is a heterogeneous, porous, biologically active material in which heat, mass, and gas transport govern whether it reaches a consumer or is lost....

IOP出版社是世界最大的会议论文集出版社之一，迄今以期刊的形式出版会议论文集近5000卷，持续为来自全球的会议组委会和作者提供快速、便捷及高效的出版服务。在IOP Conference Series出版会议论文集，组委会可免费使用IOP的投稿和审稿平台，内置免费查重，会议论文不限页数，可出版彩图。会议论文经检查无误，进入生产环节后，6周即可出版。 近日，我们采访了IOP出版社会议论文集资深组稿编辑贾德伟女士，让我们一起来看看她对会议论文集出版的见解吧。 访谈详情 1. 您是如何进入学术出版行业的？ 我有幸通过读博机会深入体会科学研究，同时也激发了我跳出单一研究方向、开阔眼界的想法，学术出版就成了我的选择，它提供了绝佳的平台，既能持续追踪全球科研前沿，与各个方向的科研人员保持交流，也能为推动学术传播发展做出努力。 我正式踏入学术出版行业从业以来，主要负责期刊运行流程管理、现有期刊内容发展提质迭代与新刊布局落地工作，这段经历让我得以将专业学识与出版工作结合，我也十分乐于通过优质的学术出版物，搭建起科研人员与全球读者之间的桥梁。   2. 对于不熟悉会议论文集工作的人来说，您如何描述自己的日常工作？ 作为会议论文集组稿编辑，我每天会审核各类会议合作提案，核查会议研究范畴与正规性，判断其是否适配我们旗下的会议文集，跟进合作报价与合同签订全流程。 针对已签约会议，我会在投稿系统完成交稿前初审，重点核查同行评审记录是否真实合规，同时核对稿件整体格式与主题范围，在论文正式移交终审团队前，向会议编辑给出反馈。 除此之外，我还会主动挖掘各细分领域具备行业影响力的优质会议，对接会议主办方与学术委员会，洽谈出版合作的可行性。 为推广IOP会议出版服务，我也会在学术会议及高校开展宣讲分享，讲解IOP会议论文集出版全流程与相关规章制度；常态化线下参会，跟进学术报告内容，持续追踪学科前沿发展趋势。   3. 您认为为什么要出版会议论文集？ 我相信学术会议论文集是前沿成果最快对外公开的渠道之一。很多最新、尚未完善的阶段性研究、创新思路都会先在会议上分享，会议论文集能快速把这些新兴成果固定下来，让同行第一时间看到领域最新动态，缩短科研成果的传播周期。 同时标准化留存会议学术内容，沉淀可长期检索引用的学术资料，有助于提升会议与领域整体学术影响力。   4. IOP出版社会议论文集如何在保证学术质量的同时，兼顾出版速度？ IOP出版社会议论文集依靠一套精简高效的全流程工作流平衡出版速度与学术质量。我们将从征稿到网络首发的全部出版环节整合至同一系统，并且为每一个操作环节都提供完备的规范指引。 与此同时，系统搭载多款高效配套工具，大幅降低作者和会议编辑的工作负担。除此之外，我们会在会议编辑开展常规编审工作的同时，同步开展稿件前置核查，并第一时间反馈修改意见。最后，我们始终严格执行学术伦理准则与统一的编审标准，守住学术质量底线。   5. 目前在科学研究方面，有哪些您特别期待的趋势吗？ 第一，AI全面赋能物理、材料、能源、环境等理工科研究。人工智能用于材料模拟、气候仿真、新能源优化、量子建模，智能制造等，大量跨学科会议集中产出前沿阶段性成果，也推动我开发对应新会议，快速收录这类迭代极快的创新研究。 第二，理工科研究紧密围绕联合国可持续发展目标（SDGs）展开的理工科研究。学界重点攻关清洁能源、碳减排、环境监测、绿色材料等方向，助力气候行动、可持续工业创新等可持续目标落地。这类兼具技术价值与社会意义的研究持续激增，也是会议论文集重点布局的内容。 编辑介绍 贾德伟 IOP出版社 会议论文集资深组稿编辑 Dewei.Jia@ioppublishing.org 我本科、硕士主修材料物理，博士曾就读于比利时鲁汶大学，主攻凝固态物理和理论化学，做过理论计算相关科研。毕业后先后在爱思唯尔、科爱、世界科技出版从业多年，全程负责理工科期刊运营，包括新刊创办、学会合作、专刊策划。这些年我支持管理和协助落地的期刊涵盖清洁能源、AI与机器人、计算机，地质等前沿方向。平时我经常线下参加各类学术会议，对接国内外学者、编委和学会，熟悉开放获取出版、学术评审整套流程，也持续关注基础物理与应用物理突破，AI赋能科研、可持续发展相关前沿研究。2026年5月起担任IOP出版社会议论文集资深组稿编辑，负责中国区会议论文集的合作与出版。 期刊介绍 Journal of Physics: Conference Series Online ISSN: 1742-6596 Print ISSN: 1742-6588 创刊年: 2004 领域: 物理学及相关领域 检索：Ei, Scopus,...

本篇研究来自华南师范大学樊贞课题组。本文在器件机制上进行创新，首次提出一种基于铁电电容-线性电容串联结构的新型储备池器件，该器件巧妙利用铁电极化翻转与回转机制，实现了储备池所需的“非线性”与“衰退记忆”特性；并在核心性能上实现突破，在功耗、时间常数可调范围及双向操作能力等关键指标上，该器件均优于目前主流的物理储备池器件。 文章介绍 Ultralow-power reservoir computing based on bidirectionally operable ferroelectric capacitors with tunable time constants Linyuan Mo（莫林源）, Zhen Fan（樊贞）, Jiali Ou（区家力）, Zhiwei Chen（陈智威）, Haipeng Lin（林海鹏）, Wenjie Hu（胡文杰）, Wenjie Li（李文杰）, Meixia Li（李美霞）, Boyuan Cui（崔玻源）, Hua Fan（凡华）, Ruiqiang Tao（陶瑞强）, Guo Tian（田国）, Minghui Qin（秦明晖）, Xubing Lu（陆旭兵）, Guofu Zhou（周国富）, Xingsen Gao（高兴森） and Jun-Ming Liu（刘俊明） 通讯作者： 樊贞，华南师范大学 研究背景： 储备池计算（Reservoir Computing,...

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。 近日，我们采访了英国物理学会会士、香港理工大学柴扬教授，让我们一起来看看他对成为会士以及领域发展的见解吧。 >>点击此处链接，订阅IOP出版社最新资讯。 访谈详情 1. 成为英国物理学会会士对您来说意味着什么？ 被选为英国物理学会会士（IOP Fellow）是一份崇高的国际学术荣誉，这代表了国际物理学界对我们团队在半导体物理与新型计算范式领域长期深耕的肯定。它为我们提供了一个顶级的国际化平台，有助于我们将基础物理研究与前沿工程应用进一步跨界融合，推动全球物理与材料科学群体的深度合作。   2. 您目前从事的研究工作有哪些？ 我们团队目前的核心研究聚焦于In-sensor Computing以及类脑神经形态工程。通过引入新型低维半导体材料等新结构器件，我们致力于打破传统的冯·诺依曼架构束缚，将存储和计算能力直接嵌入到传感器的最前端。目前我们正全力打造应用驱动、任务自适应的边缘 AI 硬件平台，以解决高速工业检测和智能出行中的高能效、实时感知瓶颈。   3. 您为什么选择从事相关的领域研究？ 我一直对自然界如何以极高能效处理复杂信息感到着迷，例如人类的视觉系统需很低功耗就能完成海量时空信号的解算。面对当今爆发式增长的数据流，传统硅基架构正遭遇严峻的物理与功耗墙。利用新型微电子材料固有的本征物理动力学去模拟生物的低功耗计算效率，这一愿景促使我投身于这个物理学与人工智能紧密交织的跨学科领域。   4. 您能分享一个职业生涯中最令您自豪的项目或成就吗？ 最令我自豪的是在国际上开拓了“in-sensor computing”这一全新范式，将传统的“以计算为中心”推向了“以传感器/数据为中心”的前沿。看到我们的基础物理研究成果在发表于顶尖期刊的同时，能够真正走向硅产线量产落地，是非常有成就感的。特别是近期在香港特区政府 RAISE+的支持下，我们正通过初创企业”，将实验室成果转化为市场原型，为全球的智能制造生态贡献力量。   5. 您认为接下来五年该领域的研究重点将会是什么？ 未来五年，该领域将从“单器件/单功能演示”加速迈向“大规模三维异质集成”。研究重点将在于如何实现多源信号（视觉、事件、红外、深度）在硬件层面的低延时对齐与融合，并直接利用微纳材料非平衡态下的本征物理动力学去解算数学算法方程，从而催生下一代的通用低功耗 AIoT 硬件生态。   6. 您对该领域的青年科研人员有什么建议？ 我的建议是保持跨学科的好奇心并具备科研耐力。微电子与智能硬件的未来位于材料物理、电路设计与算法模型的交汇处，青年学者不要将自己局限在单一的传统学科内。同时，真正的硬件创新链条长、闭环难（从材料合成、紧凑建模到阵列集成），需要耐得住寂寞，紧扣产业界真正的核心痛点，做真正有长远学术与社会价值的研究。 会士介绍 柴扬  教授 香港理工大学 柴扬博士是香港理工大学半导体物理讲座教授，人工智能物联网研究院院长，联合微电子中心主任，半导体纳米技术联盟主席，香港物理学会副主席, ACS Nano副主编。获选IEEE Distinguished Lecturer、IEEE Fellow、Optica Fellow、AAIA Fellow、何梁何利科技创新奖、国家杰出青年科学基金获得者、中银（香港）科技创新奖、裘槎优秀科研者奖、Falling Walls Breakthrough Prize in Engineering...

Atomic defects in solid-state materials are building blocks for future quantum technologies, such as quantum communication networks, computers, and sensors. Until recently, a handful of defects in a small selection of host materials have been possible candidates. Recent developments have revealed that hexagonal boron nitride, a wide-bandgap two-dimensional material, hosts single-photon-emitting atomic defects with access...

本篇研究来自吉林大学原子与分子物理研究所、吉林省瞬态量子过程调控与应用重点实验室罗嗣佐课题组。本文利用高能量分辨阿秒光电子干涉技术，测量了Ar、Kr、Xe和CH₃Br中np壳层电子电离至自旋-轨道劈裂离子态（J=1/2与J=3/2）的相对光电离时间延迟，揭示了分子环境对电子动力学的主导作用。首次在CH₃Br分子中测出自旋-轨道分辨光电离时间延迟，发现低光子能量下延迟显著（42as、28as），而Ar、Kr、Xe原子中延迟近乎为零，与理论完美吻合。 文章介绍 Spin–orbit photoionization delay of noble-atoms and CH3Br molecules Xiaochun Hong（洪晓春）, Pan Ma（马盼）, Jialong Li（李嘉隆）, Wentao Wang（王文涛）, Huiyong Wang（王慧勇）, Mingxuan Li（李铭轩）, Dajun Ding（丁大军） and Sizuo Luo（罗嗣佐） 通讯作者： 罗嗣佐，吉林大学原子与分子物理研究所、吉林省瞬态量子过程调控与应用重点实验室   研究背景： 自旋-轨道耦合是相对论效应的核心体现，在光致电离、自旋翻转、系间窜越等过程中扮演关键角色。测量光电离时间延迟能够获取振幅之外的相位信息，完整刻画电子在库仑势中传播的动力学行为。近年来，阿秒光脉冲与RABBIT技术成功应用于原子分子的阿秒电离延迟测量，但自旋-轨道分辨的研究仍较少。理论计算预言，对于Ar、Kr、Xe等原子，来自自旋-轨道劈裂两个离子态的光电子发射时间差异极小，相对论效应本身并不显著影响电离延迟。然而，在CH₃I等分子中，实验观察到数十阿秒的显著相对延迟，暗示分子环境可能放大这一效应。CH₃Br作为结构相似的卤代甲烷，其自旋-轨道分辨延迟尚未被系统研究。此外，低能区域双激发态的存在可能进一步调控电离通道间的相对相位。因此，系统比较原子与分子体系，有助于厘清相对论效应、分子势修正及多电子关联对超快电离动力学的贡献。   研究内容： 采用高能量分辨的阿秒光电子干涉装置，基于RABBIT方法测量了Ar（3p）、Kr（4p）、Xe（5p）及CH₃Br分子在光子能量约20–38 eV范围内的自旋-轨道分辨光电离时间延迟。通过分析边带的振荡相位，提取相对延迟。对于Ar、Kr、Xe三种原子如图1所示，实验测得的相对延迟在–5 as至+10 as之间，整体接近零与RRPA、RRPA+ccP及TDCIS等理论预言高度吻合，证实单纯相对论效应对原子电离延迟贡献极小。对于CH₃Br分子，低阶边带（SB14、SB16）处观察到显著延迟分别为42 as和28 as，随着光子能量升高电离延迟逐渐趋近于零。 图1、Ar、Kr和Xe原子自旋轨道分辨的阿秒光电子谱 首次获得CH₃Br的自旋-轨道分辨光电离时间延迟，填补了该分子体系在阿秒时间尺度上的实验空白，如图2所示。直接对比原子与分子，揭示了分子环境是产生显著相对延迟的根本原因：分子中电子云弥散于多个原子中心，形成修正的库仑势；同时，低能区域高密度的双激发态与某一自旋-轨道通道发生更强耦合，进而“拖慢”或“加快”该通道的电离时间。区分了相对论效应与分子效应：原子实验表明纯相对论效应几乎不产生延迟，而分子中的显著延迟主要源于分子势和电子关联，而非自旋-轨道耦合本身。这一发现为发展包含分子环境与双激发态的理论模型提供了关键基准。 图2、CH₃Br分子自旋轨道分辨的阿秒光电子谱及其相对电离延迟 作者介绍 罗嗣佐  教授 吉林大学 罗嗣佐，吉林大学教授，入选国家级青年人才。从事飞秒分子解离动力学和阿秒原子分子电子动力学的研究，研制了多套高分辨阿秒光电子谱仪并开发了光电子量子态层析成像方法，实现了原子分子光电离过程中电子-离子纠缠、电子-电子关联以及电子-核耦合等多体动力学的研究。在 Nature Photonics，Physical Review Letters，Science Advance等期刊发表论文60余篇。 期刊介绍 Journal...

Bridging discovery and application: Advanced materials driving innovations in energy, environment, and healthcare (*Image generated using the generative artificial intelligence tool Google Gemini and reviewed by the guest editors for scientific accuracy.) 特刊详情 客座编辑 Soney Varghese，印度卡利卡特国立技术学院 Deepalekshmi Ponnamma，‌卡塔尔大学 B Ratna Sunil，沙特阿拉伯穆罕默德·本·法赫德亲王大学 Devinder Yadav, 印度理工学院巴特那分校   主题范围 The scope of the focus collection includes, but is not...

Activity and autonomous motion are fundamental aspects of many living and engineering systems. Here, the scale of biological agents covers a wide range, from nanomotors, cytoskeleton, and cells, to insects, fish, birds, and people. Inspired by biological active systems, various types of autonomous synthetic nano- and micromachines have been designed, which provide the basis for...

本期精选文章来自 Environmental Research Letters (ERL)、Environmental Research: Energy (EREN) 与 Environmental Research: Climate (ERCL)，聚焦原住民能源公正、城市形态与交通减排、永久冻土碳反馈对地球系统临界点的影响，以及癌症患者应对高温的适应策略，探讨气候变化背景下公平转型、城市可持续发展与脆弱人群适应能力等重要议题。 >>点击此处链接，订阅环境领域最新资讯。 精选文章 Impacts and place-based approaches to transformative energy justice for First Nations Christina E Hoicka, Anna Berka, Sara Chitsaz, Kayla Klym, Adam Regier and Megan Macdonald This study explores how place-based approaches can support more equitable renewable energy transitions for First Nations communities in...