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本篇研究来自西南大学贾韬和南京大学尚可可课题组。该研究利用链路预测技术，首次在时效学术网络中成功预测了新学者与旧学者、新基金与旧基金之间的关系，该发现能够为基金的规范化资助带来新的见解。 文章介绍 Predicting future links with new nodes intemporal academic networks Yijun Ran（冉义军）、Si-Yuan Liu（刘思源）、Xiaoyao Yu（余逍遥）、Ke-Ke Shang（尚可可）、Tao Jia（贾韬）   通讯作者： ■  贾韬，西南大学计算机与信息科学学院 ■  冉义军，西南大学计算机与信息科学学院 ■  尚可可，南京大学计算传播学实验中心   为了有效地预测时效学术网络中新增节点与旧节点之间的联系，该研究采用了节点属性与网络结构联合的预测方法。首先，该研究利用LDA主题模型，将代表节点属性的关键词映射到10个主题维度，并利用余弦相似性计算节点之间的相似性。对于属性缺失的节点，采用该节点所有邻居属性的并集的方式进行补充（图1）。 图1 补充节点属性缺失的方法 其次，为了更好地预测基金网络中的长路径结构（图2），该研究分析了以被预测节点为中心的局部结构，并利用Jensen–Shannon 散度量化了局部结构之间的等价性。最后，将节点属性相似性与结构相似性结合，提出了应对新增节点的时效网络链路预测算法。 图2 基金网络中的长路径结构（三个及以上节点组成的开环结构） 相较于传统的链路预测算法，该算法能够显著地提高时效学术网络中链路的预测准确性。该研究表明越相似的基金越有可能共同资助同一项研究工作，这能够为基金的规范化资助带来新的见解。   研究背景： 随着时间的推移，学术网络中的部分旧学者会逐步停止发表研究、旧的基金会陆续结项；同时，新的学者会不断涌现、新的基金会陆续获批。在此背景下，准确预测旧学者与旧学者、旧学者与新学者、旧基金与旧基金、旧基金与新基金之间的联系，能够帮助我们探究学派的延续、促进基金的高效资助。 作者介绍 贾韬  教授 西南大学  贾韬，西南大学教授，国家人才计划青年项目获得者，本科毕业于南京大学，硕士、博士毕业于美国弗吉尼亚理工大学。以第一作者（兼共同通讯作者）在Nature Human Behaviour、Nature Communications、Physical Review Letters等高水平刊物发表工作。   尚可可  副教授 南京大学 尚可可，南京大学副教授，目前在Physical Review E、EPL、Chaos等经典刊物发表一作兼通讯论文十余篇。   冉义军 西南大学 冉义军，西南大学博士研究生，目前在Expert...

本篇研究来自天津大学程振洲和深圳大学王佳琦课题组。本文主要介绍了多项目晶圆（Multi Project Wafer，MPW）工艺广泛应用于硅基光电器件和片上集成系统的研发，但过去的研究主要是面向通信波段和2微米以下波段开展。论文首次系统探讨了采用MPW工艺研发短波中红外（2-2.5微米波段）硅基光栅耦合器的可行性，探究了基于MPW工艺所能开发的最长波段硅基光电子器件，在通信、测距、分子传感等领域极具应用前景。 文章介绍   Grating couplers beyond silicon TPA wavelengths based on MPW Weicheng Chen（陈威成）, Jingwen Wu（武靖雯）, Dian Wan（万典）, Jie Wang（王杰）, Jiaqi Wang（王佳琦）, Yi Zou（邹毅）, Zhenzhou Cheng（程振洲） and Tiegen Liu（刘铁根） 通讯作者： 程振洲, 天津大学精密仪器与光电子工程学院 王佳琦, 深圳大学物理与光电工程学院   论文系统研究了基于MPW工艺开发的短波中红外横电模（TE0）硅基光栅耦合器和波导器件。根据材料特性可知，在2-2.5微米波段，基于硅-绝缘体（SOI）晶圆制作的波导器件兼具低波导（Si）双光子吸收和低包层（SiO2）光学吸收的优势（图1）。首先，分析比较了二维亚波长（subwavelength）光栅和一维刻蚀光栅的性能。理论结果表明，亚波长光栅耦合器具有更好的方向性，更有利于实现高效率的芯片光场耦合。其次，实验开发了硅基聚焦亚波长光栅耦合器和波导器件（图2）。测试结果表明，在中心波长2.36 μm处，制作的聚焦亚波长光栅耦合器的最大耦合效率为-7.8 dB，3 dB耦合带宽约为90 nm，实验与理论结果一致（图3）。同时，探究了同一流片批次不同芯片上具有相同设计的器件可重复性。实验测得，耦合效率的标准偏差约为0.5 dB，并且，通过微亚波长结构的填充因子，可进一步控制聚焦光栅耦合器的耦合中心波长从2.36 μm移动到2.40 μm，器件加工具有出色的鲁棒性。最后，实验展示了短波中红外光栅耦合器对光纤耦合角度和耦合位置均具有很高的测量容差。本论文的研究对基于MPW工艺开发高质量、低成本、大面积集成的短波中红外硅基光电器件具有积极的指导意义，可服务通信、测距、分子传感等领域应用的发展。   图1 短波中红外硅基波导器件兼具低波导双光子吸收和低包层光学吸收的优势。 图2 采用MPW工艺制作的聚焦亚波长光栅耦合器和波导的扫描电镜图。（a）光栅耦合器和波导器件。（b）光栅耦合器。（c）波导。   图3 同一流片批次不同芯片上聚焦亚波长光栅耦合器的测量结果。 研究背景： 短波中红外（2-2.5微米波段）硅光子学在通信、测距、传感等方面具有广泛应用。首先，随着信息时代的到来，光通信带宽正逐渐逼近其香农极限，光通信和光互连的研究近年来已向2微米及以上波段发展。其次，2-2.5微米波段几乎不与水分子的红外吸收区重叠（1.7-2.0和2.4-3.3微米），此波段可用于开发自由空间光通信和雷达测距应用。并且，2-2.5微米的光子能量对应于许多气体分子的基频跃迁，为开发气体传感芯片带来了巨大机遇。另一方面，多项目晶圆（Multi Project Wafer，MPW）工艺广泛应用于研发硅基光电器件和片上集成系统，但相关研究主要是面向通信波段和2微米以下波段开展。探究MPW工艺所能开发的最长波段硅基器件，推动上述短波中红外硅光应用的发展是一个非常值得探究的课题。 作者介绍 程振洲  教授 天津大学 程振洲，天津大学教授，光电信息技术教育部重点实验室副主任，从事硅基光子学研究。主持NSFC国际合作/面上/青年基金、JSPS科研费等项目，在Nature...

——本文来自香港中文大学新闻中心 香港中文大学-埃克塞特大学环境持续与应变联合研究中心的最新研究，综合评估了地表臭氧污染及气候变化对全球主要农作物产量的影响，并推算到2050年，全球农作物产量将减少达22%。研究同时指出南亚是受影响最严重的地区之一，尤其该地区的稻米生产，单计气候变化加剧极端天气的影响，已导致该地区的稻米生产量到本世纪末减少达四成。 这项研究是首次评估臭氧、二氧化碳排放及气候变化三项因素对农作物的共同影响，并预测每一年农作物受影响的程度，结果显示全球食物安全及粮食危机将会加剧，行动刻不容缓。相关研究结果已刊登于顶尖环境科学期刊Environmental Research Letters。 文章详情 CO2 fertilization of crops offsets yield losses due to future surface ozone damage and climate change Felix Leung, Stephen Sitch, Amos P K Tai, Andrew J Wiltshire, Jemma L Gornall, Gerd A Folberth and Nadine Unger 通讯作者： ■ 梁沛健，香港中文大学/英国埃克塞特大学   地表臭氧破坏农作物生长 图中显示在温室气体排放量不变（RCP8.5）及地表臭氧污染上升的情境下，四种主要农作物的产量变化。结果显示大豆的下跌幅度最大，即大豆对地表臭氧特别敏感。 地表臭氧主要成因是汽车及工业废气排放有机挥发物和氮氧化物，它们遇到阳光后，与空气中的氧结合形成臭氧。臭氧对人体和生态系统的健康均具有相当大的危害，对植物的毒性包括破坏光合作用、减少气体交换、诱发早期叶片死亡并阻碍自然植被和农作物的生长。由于植物在调节生态环境中起着至关重要的作用，臭氧引起的植物破坏可能进一步加速环境恶化，对人类健康造成严重后果。 按照最新预测[i]，即使《巴黎协议》的所有缔约国家都能够履行其“国家自主贡献”[ii]的2030年减排目标，到2100年的全球平均气温仍会上升摄氏2.4度；二氧化碳及地表臭氧的浓度亦会高于现水平。在此情境下，即使供植物进行光合作用的二氧化碳在大气的浓度增加，出现二氧化碳施肥效应（CO2 fertilisation effect）会抵消部分臭氧及气候变化带来的负面影响，但效果轻微，亦会因植物所需的其他营养不足而限制施肥效应。 由香港中文大学地球系统科学课程副教授戴沛权教授率领的研究团队使用由英国气象局研发的联合英国地表环境模型（JULES）仿真未来地表臭氧、二氧化碳浓度和气候变化对全球农作物产量的影响。模型结合不同环境因子和不同气候变化场景的组合来综合分析未来农业面对的环境威胁。研究团队选择四种最重要的主粮：玉米、大豆、小麦和稻米，并以2010年的气候环境参数作为基线。 研究团队将联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）报告中的高温室气体排放情境（代表浓度路径RCP8.5）[iii] 套用到JULES模型，模型结果显示气候变化和高臭氧浓度导致所有农作物的产量预计会在未来数十年持续下跌。当中，大豆产量的跌幅尤其显著，研究团队指出大豆植物对地表臭氧污染特别敏感。   稻米生长容易受极端气候事件破坏 图中显示在温室气体排放量不变（RCP8.5）的情境下，四种主要农作物的产量变化。结果显示稻米下跌幅度最大，即稻米特别容易受气候变化引致的极端天气事件所影响。 本次研究也评估了各主要粮食生产地区（例如中国、美国、巴西、阿根廷、印度及欧洲）受影响的程度，有助了解不同压力因素对农作物带来的负面影响。以大豆为例，预测结果显示，到2100年中国的大豆产量将减少22%，而美国产量的跌幅更达42%。 另一方面，研究指出气候变化对稻米产量的影响最大。现时南亚是全球主要稻米出产地区，预计到2050年，该地区的稻米产量或将减少10至18%，2100年的跌幅更可能达到40%。近期，印度接连受到热浪及其他极端天气打搫，导致小麦失收而要管制其出口，已经引起全球关注气候变化带来的粮食危机问题。 戴沛权教授的研究团队成员、本次研究的负责人和第一作者梁沛健博士表示：“研究结果显示气候变化的负面影响是导致热带地区农作物减产的主因，生产稻米的国家首当其冲。此外，地表臭氧污染也抵消了二氧化碳施肥效应。我们相信这项研究有助我们推动消除饥饿、实现粮食安全和改善营养的可持续解决方案。” 在国际关系恶化、全球疫情及经济危机的多重夹击下，粮食安全问题已经响起警号，已发展国家亦不能置身度外。气候变化及空气污染将导致粮食供应更加不稳定，令世界与联合2030年实现零饥饿的目标愈走愈远。研究团队相信随着农作物科学技术的进步，例如开发一些耐热和耐氧的农作物品种，配合营养补充，长远而言可以改善粮食安全和提供足够粮食以支撑人口增长。   参考文献：...

主编寄语 我们很高兴在2021年庆祝Journal of Micromechanics and Microengineering（JMM）期刊创刊30周年。JMM期刊已经成为集合MEMS和机械微加工研究的宝贵平台，出版高质量和创新性的研究成果。作为JMM期刊的主编，我非常感谢编委会、作者和审稿人的巨大努力和付出。为了庆祝JMM期刊30年来发表的重要研究成果，我们出版了一期特刊，收录了现任编委会成员撰写的文章。欢迎读者阅读来自学术界、产业界研究人员的前沿观点和深度思考。 感谢所有作者、审稿人、读者和编辑的支持。让我们共同期待JMM期刊未来30年的发展! ——方维伦教授，台湾清华大学 特刊详情 综述文章 Mechanical reliability of silicon microstructures Toshiyuki Tsuchiya 2022 J. Micromech. Microeng.32 013003   Technology evolution from micro-scale energy harvesters to nanogenerators Xinge Guo et al 2021 J. Micromech. Microeng.31 093002   Terahertz MEMS metadevices Prakash Pitchappa et al 2021 J. Micromech. Microeng.31 113001   原创研究性论文 Micromechanics for energy generation Michail E Kiziroglou and Eric M...

本篇研究来自中国科学技术大学/福州闽江学院邓友金课题组。本文主要介绍了渗流模型是统计物理和概率论教科书的一个典型模型。本文首次引入了一种闭合路径嵌套的算子并作用于渗流位型上，为二维渗流模型的临界性质提供了一种新的刻画。结合数值模拟、严格证明以及来自场论的洞察，本文获得了一簇连续的临界指数及假定的解析表达函数，并严格证明了一个特殊参数下的恒等式。 文章介绍 Nested closed paths in two-dimensional percolation Yu-Feng Song（宋育峰）, Xiao-Jun Tan（谭晓俊）, Xin-Hang Zhang（张鑫航）, Jesper Lykke Jacobsen, Bernard Nienhuis and Youjin Deng（邓友金） 通讯作者： ■  邓友金，中国科学技术大学/福州闽江学院   对于二维渗流模型，本文引入了一种新的被称为“闭合路径嵌套”的算子而构造了一簇依赖于一个连续实参数的关联函数。通过创新性算法和大规模模拟，本文观测到了该簇关联函数的标度律及其普适性，并精确给出了临界指数。同时，应用颜色翻转及晶格匹配等数学工具，本文严格证明了参数为二时的恒等式。基于来自场论的启示，本文还假定了一个解析的函数，其理论预测高度吻合于精确数据结果。本文为二维渗流的临界性质另辟蹊径地提供了新的丰富刻画，其中待严格求解的临界指数对研究者提出了新的挑战性问题。本文展示了这个教科书模型研究的长久而鲜活的生命力。 图：嵌套闭合路径示意图。左边为三角晶格的座渗流，右边为正方晶格的键渗流。左右图各自有三条相互嵌套的闭合路径。   研究背景： 渗流模型是统计物理和概率论教科书上一个典型模型，同时也被广泛地应用在传染病、生物、生态、交通、材料及量子科学等多个学科里。渗流模型的研究历史非常悠久且成果丰硕成熟。在二维空间，由于包括杨-巴克斯特方程等对称性及共形场论等的应用，人们已得到了大量的严格结果。相关研究成果被纳入2006年和2010年的菲尔兹奖的颁奖缘由。本文通过引入一种新的算子并作用于渗流位型上，为二维渗流模型的临界性质另辟蹊径地提供了一种新的丰富刻画，提出了新的挑战性问题，展示了这个教科书模型研究长久而鲜活的生命力。 作者介绍 邓友金  教授 中国科学技术大学/福州闽江学院 邓友金教授就职于中国科大及闽江理论物理协作中心，主要研究方向为统计物理、计算物理及量子模拟理论，发表学术论文150余篇。 Bernard Nienhuis为荷兰莱顿大学教授，Jesper Jacobsen为法国巴黎高师教授。本文得到了基金委杰出青年基金项目的支持。 期刊介绍 Journal of Physics A: Mathematical   and Theoretical 2021年影响因子：2.331 Journal of Physics A: Mathematical   and Theoretical（JPhysA）每年出版50期，针对运用数学结构来描述物理世界的基本过程，并探索这些结构的分析、计算和数值方法。期刊内容涵盖：统计物理；非平衡系统、计算方法和现代平衡理论；混沌和复杂系统；数学物理；量子力学和量子信息理论；场论和弦理论；流体和等离子体理论；生物模型等方面。文章类型包括原创性论文和综述，以及关注于热点研究的专题综述和特刊，提供及时、全面的纵览。

本篇研究来自北方民族大学靳治良课题组。本文主要介绍了石墨炔是一种新型碳的同素异形体。其独特的结构优势使得它在光催化制氢中展现出优越的性能。基于石墨炔构建双S异质结是有效提高光催化分解水制氢的有效途径。研究证实石墨炔具有较为卓越的光催化性能。 文章介绍 Graphdiyne based GDY/CuI/NiO parallel double S-scheme heterojunction for efficient photocatalytic hydrogen evolution Zhiliang Jin（靳治良）, Xiangyi Wang（王相依）, Xuqiang Hao（郝旭强）, Guorong Wang（王国荣）, Xin Guo（郭鑫） and Kai Wang（王凯） 通讯作者： ■  靳治良，北方民族大学 本文采用原位超声搅拌法制备了GDY/CuI/NiO三元异质结光催化剂。同时双s异质结的形成有效抑制光载流子的配对，提高了光吸收能力，更多的光生电子参与H+的还原,光催化体系的析氢能力得以提高,这无疑为构建高效的光催化制氢体系提供新的设计思路。 图1. (c) GDY的拉曼光谱；(d) GDY、GC、NiO、GCN-50的FTIR光谱。 图1c GDY的拉曼光谱中2197 cm-1处的特征峰特属于-C≡C-C≡C-(共轭二乙炔键)的振动。2199cm-1的GDY红外光谱波段来自C≡C拉伸振动。 图2 (a) NiO， (b) CuI， (c) GDY/CuI的SEM图像；(d) GDY/CuI/NiO的SEM图像和元素映射；(e) GDY/CuI/NiO的TEM图、HRTEM图和EDX结果。 从图2(a-d)可以看出，单催化剂NiO具有纳米板结构，CuI具有纳米块体结构，而GC是CuI纳米块体与GDY纳米膜的复合物。此外，在GDY/CuI/NiO的HRTEM图中(图2f)，可以观察到(511)、(222)晶面属于CuI，(311)、(220)晶面属于NiO，以及GDY的非晶结构。图2e及图2(g)中的EDX元素分析证明了GDY/CuI/NiO中存在Ni、Cu、I、O和C元素。 图3 (a、b) GC、NiO、CuI、GCN-30、GCN-40、GCN-50、GCN-60和GCN-70的H2演化；(c) GCN-50在不同PH条件下H2的演化；(d) GCN-50的稳定性试验。 图3a所示，将单一催化剂GC和NiO按不同比例调节制备复合催化剂。GCN-50在4h时产氢量达到5955μmol/g，分别是GC、NiO和CuI的7.3倍、3.8倍和25.8倍。在图3b,氢产量明显稳步增加。如图3c,相同产氢环境下，pH=9的牺牲试剂TEOA更有利于GCN-50催化剂释氢，图3d中20 h连续产氢实验证实了此光催化剂良好的光催化产氢稳定性。 图4(d-f) GDY、NiO和CuI的MS曲线;(g) GDY、NiO和CuI的能带结构。 图4 (d-f)所示，GDY、NiO和CuI的平带电位分别为-1.09、2.45和0.25 eV，这与之前的报道一致。从图4 (d-f)中得出，GDY和CuI是n型半导体，而NiO是p型半导体。由图4...

本篇研究来自大连理工大学王华楠教授课题组。本文主要介绍了一种以微流控液滴技术为基础，结合运用亚稳态乳液体系以及微流控集成策略，在保持高细胞活性的条件下实现了载细胞微凝胶的一步法连续高通量生产。 文章介绍 Large-scale single-cell encapsulation in microgels through metastable droplet-templating combined with microfluidic-integration Haoyue Zhang（张昊岳）, Liyuan Zhang（张丽媛）, Chuanfeng An（安传锋）, Yang Zhang, Fei Shao, Yijie Gao, Yonghao Zhang, Hanting Li, Yujie Zhang, Changle Ren, Kai Sun, Wei He, Fang Cheng, Huanan Wang（王华楠） and David A Weitz 通讯作者： ■  王华楠，大连理工大学     图1 所设计的高通量集成芯片结构、实物图以及皮肤创伤修复模型   我们提出了一种以微流控液滴技术为基础，结合运用亚稳态乳液体系以及微流控集成策略，在保持高细胞活性的条件下实现了载细胞微凝胶的一步法连续高通量生产。   图2 亚稳态乳液系统工作机理以及其与传统表面活性剂乳液工艺对比   首先，我们创新性的使用了一类两性短链氟化醇（PFAs）作为表面活性剂，并以此构建能够短暂保持稳定的亚稳态乳液体系。使用亚稳乳液体系制备微凝胶颗粒时，两相间较低的界面张力能够实现微液滴的均匀稳定制备，并在液滴接触前的短暂稳定窗口内完成海藻酸水凝胶的交联固化过程；同时，在微液滴接触后，其亚稳特性可使乳液立刻完成破乳步骤，以达到产品分离的目的。我们证明了其构建的亚稳乳液体系具有良好的生物相容性，其中包埋于微凝胶内的小鼠间充质干细胞的细胞存活率>98%。   图3 高通量集成芯片实际工作状况以及产品表征   在此基础上，基于计算流体力学（CFD）流量场以及压力场模拟结果，我们设计了一种可包含80个液滴生产单元的集成化芯片模型。进一步实验证明，使用该芯片设计可以实现高粒径均匀度（CV=3.40%）的微液滴连续稳定生产。结合水凝胶体系进一步调整实际生产参数并引入亚稳态乳液体系后，可在百倍于传统生产工艺的产量（10ml/h）条件下，连续稳定制备粒径分布小于4%的载细胞微凝胶产品。在细胞体外培养实验中，证实了微凝胶内细胞存活率大于95%；并在糖尿病大鼠皮肤修复模型中，证明了搭载细胞的功能能够得到保留，以此证明结合亚稳乳液体系的载细胞微凝胶高通量制备工艺所具有的高生物相容性。   图4 使用糖尿病大鼠皮肤创伤修复模型进行载细胞微凝胶产品的功能性表征...

客座编辑 张俊英，北京航空航天大学 曹少文，武汉理工大学 许景三，澳大利亚昆士兰科技大学 张振翼，大连民族大学 主题范围 Graphite carbon nitride (g-C3N4) may be regarded as “doped” graphite in which carbon atoms are regularly substituted by nitrogen, with the layers that constitute this material being held together by weak van der Waals forces. As a metal-free, two-dimensional conjugated semiconductor, g-C3N4 has been extensively researched as photocatalyst for...

IOP出版社每月从年度重点期刊中精选一系列文章供大家阅读，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！ 精选文章 Core Physics Machine Learning: Science and Technology Normalizing flows for atomic solids Peter Wirnsberger, George Papamakarios, Borja Ibarz, Sébastien Racanière, Andrew J Ballard, Alexander Pritzel, Charles Blundell Altmetric Attention Score: 80   New Journal of Physics Collective response of microrobotic swarms to external threats Chun-Jen Chen, Clemens Bechinger Altmetric Attention Score: 67  ...

2022年5月20日是第23个“世界计量日”，国际计量局（BIPM）和国际法制计量组织（OIML）发布了2022年世界计量日主题——Metrology in the Digital Era（数字时代的计量）。 数字技术正在彻底改变我们的社会，计量学在科学发现和创新、工业制造、国际贸易、提高生活质量和保护全球环境方面发挥着核心作用。 为庆祝今年的“世界计量日”，IOP出版社精选出一系列与今年主题相关的前沿文章和电子书，欢迎大家阅读下载！ 精选文章 Roadmap on signal processing for next generation measurement systems Dimitris K Iakovidis et al 2022 Meas. Sci. Technol. 33 012002   Recent advances and applications of digital holography in multiphase reactive/nonreactive flows: a review Jianqing Huang et al 2022 Meas. Sci. Technol. 33   022001   STMP at 10: shaping surface metrology, measurement and phenomena for a...

本月开始，我们将每月从年度重点期刊中精选一系列文章供大家阅读，这些文章体现了IOP出版社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！ 精选文章 Core Physics New Journal of Physics A very high energy hadron collider on the Moon James Beacham and Frank Zimmermann Altmetric Attention Score: 166   Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical Maxwell–Lorentz without self-interactions: conservation of energy and momentum Jonathan Gratus Altmetric Attention Score: 95   Quantum Science and Technology An environmental...