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本篇研究来自中国科学院电工研究所邵涛课题组。本文建立的数值模型与真实的等离子体催化反应器较为接近，并数值模拟研究得到纳秒脉冲DBD等离子体催化重整甲烷-二氧化碳中关键的气相和表面粒子以及高值化学品的反应路径，为进一步研究等离子体催化甲烷干重整的复杂机理与特性提供数值模型和理论依据。 文章介绍 Numerical modeling and mechanism investigation of nanosecond-pulsed DBD plasma-catalytic CH4 dry reforming Jie Pan（潘杰）, Tong Chen（陈童）, Yuan Gao（高远）, Yun Liu（刘芸）, Shuai Zhang（张帅）, Yadi Liu（刘亚迪） and Tao Shao（邵涛） 通讯作者： 邵涛，中国科学院电工研究所   本文针对图1所示的纳秒脉冲DBD等离子体催化甲烷干重整反应器，将泡沫镍催化剂表面反应嵌入ZDPlaskin求解器，构成等离子体催化重整甲烷-二氧化碳的气相-表面耦合动力学模型，使用图2所示的实验装置得到图3所示的气隙电压并将气隙电压转换为数值模拟中的约化电场强度，建立与实验结果契合的快速零维模型，数值模拟研究纳秒脉冲DBD等离子体催化甲烷干重整的机理与特性，得到重要气相和表面粒子密度的时间演化以及图4所示的电子能量损失分布和图5所示的气相-表面反应路径。 研究结果表明，C2O4+和CH4+、H和O、CH4(v13)为纳秒脉冲DBD等离子体催化甲烷干重整中的高密度离子、自由基、振动激发态粒子，涉及CH4和CO2的反应分别消耗总电子能量的19.7%和80.3%，表面反应产生大量的吸附粒子CH3(s)、H(s)、CO(s)、O(s)，甲醛和甲醇主要由甲基与氧自由基和羟基间的反应产生。 本文建立的数值模型与真实的等离子体催化反应器较为接近，并数值模拟研究得到纳秒脉冲DBD等离子体催化重整甲烷-二氧化碳中关键的气相和表面粒子以及高值化学品的反应路径，为进一步研究等离子体催化甲烷干重整的复杂机理与特性提供数值模型和理论依据。 图1 纳秒脉冲DBD等离子体催化甲烷干重整反应器示意图   图2 纳秒脉冲DBD等离子体催化甲烷干重整实验装置示意图   图3 纳秒脉冲DBD等离子体催化甲烷干重整的气隙电压和约化电场强度   图4 纳秒脉冲DBD等离子体催化甲烷干重整的电子能量损失分布   图5 纳秒脉冲DBD等离子体催化甲烷干重整的反应路径图 研究背景： 等离子体催化是利用等离子体与催化剂的相互作用和协同效应，提高能源转化效率的新兴科技。纳秒脉冲DBD是产生高稳定性和强化学活性的非平衡等离子体的理想途径。本研究对碳基能源转化中典型的甲烷-二氧化碳混合气体，建立纳秒脉冲DBD等离子体催化甲烷干重整的气相-表面耦合动力学模型并依据实验结果设置数值模拟参数，呈现重要气相和表面粒子密度的时间演化与反应路径，解析微观等离子体催化机理及宏观等离子体催化效果。本研究对理解多物理场、等离子体动力学和催化动力学耦合形成的等离子体催化机理，提高纳秒脉冲DBD等离子体催化甲烷干重整的气体转化率和高值化学品产率与选择性，助力实现碳达峰与碳中和有理论价值和实践意义。 作者介绍 邵涛  研究员 中国科学院电工研究所 邵涛，中国科学院电工研究所研究员，博士生导师，研究方向为高电压放电和等离子体技术应用，担任中国科学院大学岗位教授、中国电工技术学会等离子体及应用专业委员会主任委员、等离子体科学和能源转化北京市国际合作基地主任，国家杰出青年科学基金获得者、 IEEE-IPMHVC William Dunbar奖获得者、英国皇家学会牛顿高级学者。 期刊介绍 Journal of...

本篇研究来自北京理工大学曹茂盛课题组。本研究通过原位聚合与静电自组装策略，构建了MXene-PANI@MWCNTs三元异质结，实现多组分间的协同增强效应，取得了414 F·g-1质量比电容，并采用真空辅助自组装，制备了柔性自支撑薄膜，开发了基于自支撑薄膜电极的高效微型超级电容器。 文章介绍 Constructing MXene-PANI@MWCNTs heterojunction with high specific capacitance towards flexible micro-supercapacitorQiangqiang Wang（王强强）, Yongsheng Fang（方永盛） and Maosheng Cao（曹茂盛） 通讯作者： 曹茂盛，北京理工大学   北京理工大学曹茂盛课题组开发了一种基于二维MXene（Ti3C2Tx）的新型超级电容器电极材料，并构建了高效的柔性微型超级电容器。该研究通过在碳纳米管表面原位聚合苯胺，随后由静电作用与MXene纳米片组装，构成MXene-PANI@MWCNTs三元异质结。 图1 MXene-PANI@MWCNTs异质结的制备过程示意图 由于MXene、碳纳米管以及聚苯胺之间的协同增强效应，在1 A·g-1的电流密度下获得了414 F·g-1的比电容。同时，该异质结在大电流密度下（10 A·g-1）仍能保持86.7%的电容。除此之外还表现出优异的稳定性，经历10000次循环，电容保持率可达90.4%。 图2 MXene、PANI@MWCNTs和MXene-PANI@MWCNTs异质结电化学特性 电化学动力学分析发现，性能的提升主要源于异质结中高效的表面电容贡献，在高扫速下，表面电容贡献达76%。异质结有效抑制了MXene纳米片的自堆叠，构建了高效的离子传输通道，充分发挥了其电化学活性。 图3 MXene-PANI@MWCNTs异质结的电化学动力学分析 通过真空辅助抽滤，将MXene-PANI@MWCNTs组装成自支撑薄膜。采用简单的机械切割法，将薄膜图案化成叉指状电极，制作了柔性微型超级电容器。该器件在0.1 mA·cm−2的电流密度下实现了30.2 mF·cm−2的面电容并且在严苛的弯曲下保持了稳定的电化学特性。该工作为开发新型电极材料和构建高效储能器件提供了重要参考。 图4 柔性微型超级电容器的电化学特性 研究背景： 物联网、人工智能和可穿戴设备的快速发展促进了对微型化柔性电子产品的开发，而这些电子产品离不开微型储能器件的支持。具有平面状电极的微型超级电容器由于器件厚度较低，具有良好的灵活性，易于和可穿戴设备集成，被认为是很有前景的能源供应器件。然而，一个棘手的挑战是在获得良好的灵活性的同时，很难保持高的电荷存储容量。电极作为重要组成部分，对微型超级电容器的性能起着至关重要的作用。设计综合性能优异的新型电极材料是提高微型超级电容器性能的重要途径。 作者介绍 曹茂盛  教授 北京理工大学 北京理工大学曹茂盛教授团队长期关注低维材料的电磁屏蔽和吸波特性、超级电容器和锂离子电池电极材料及电催化研究。在Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Adv. Optical Mater., Carbon, Appl. Phys. Lett. 等高影响力学术期刊发表SCI论文300多篇，H指数83，总被引26,000多次，其中ESI高被引论文40多篇次，ESI热点论文10多篇次。曹茂盛教授荣获“IOP...

2023年国际妇女节的主题是Embrace Equity（拥抱公平）。IOP出版社也一直致力于推动学术出版过程中的公平竞争。2021年底，IOP出版社所有期刊都已转成双向匿名同行评审，尽可能地减少性别、种族、原籍国或从属关系方面所带来的偏见，从而形成一个更公平的体系。 本期特刊及文章精选汇总了IOP出版社近期推出的女性视角特刊及研究路线图，欢迎大家阅读和下载。 特刊及文章精选 JPhys Materials特刊精选|聚焦女性学者在量子材料中的研究 Focus on Women’s Perspectives in Quantum Materials 客座编辑： Leni Bascones，西班牙马德里材料科学研究所 Hae-Young Kee, 加拿大多伦多大学 Maia Vergniory, 德国马克斯普朗克固体化学物理研究所   JPhys Materials研究路线图|促进女性健康的生物材料 Roadmap on biomaterials for women’s health 文章作者： Kaitlin Fogg, Ning-Hsuan Tseng, Shelly R Peyton, Pieper Holeman, Shannon Mc Loughlin, John P Fisher, Allison Sutton, Ariella Shikanov, Juan S Gnecco, Katrina M Knight, Emily M Slaby, Jessica D Weaver, Nicole N Hashemi, Yali Zhang, Michael D House, Brandon...

Given the central role of People’s Republic of China (PRC) in the global climate crisis, discussion and analysis of Chinese actions and pledges on decarbonization abound. However, less examined are the popular ‘demand’ side of climate change politics inside of China. Our article explores a new set of data to gauge public discourse in China...

本篇研究来自中国科学院半导体研究所王晓东课题组。本研究的主要目的是模拟优化悬空梁及纳米带的结构和尺寸等，并进行实验验证。论文的结果可为MEMS悬空纳米热电器件的制备提供有益参考。 文章介绍   Optimization and Fabrication of MEMS suspended structures for nanoscale thermoelectric devices Lei Wei（魏磊）, Jiangtao Wei（魏江涛）, Xuebao Kuai（蒯学宝）, Zhiwei You（尤志伟）, Mingliang Zhang（张明亮）, Wen Liu（刘雯）, Fuhua Yang（杨富华） and Xiaodong Wang（王晓东） 通讯作者： 王晓东，中国科学院半导体研究所   1. 研究内容 MEMS悬空纳米器件如图1所示，主要由两个悬空的SiNx岛组成。每个岛通过六根SiNx梁与衬底相连，而中间的硅纳米材料将两个岛连接起来。在每个岛上，都制作了Pt加热器和温度传感器。 尽管在该结构中，接触热阻被大大降低，但由于硅纳米带将两个岛连接起来，使得梁、悬空岛和纳米带容易因严重的相互干扰应力而断裂。本文主要研究了悬空结构的应力分布情况，分别对硅纳米带、悬空梁的尺寸与结构以及不同层的厚度等进行了优化；利用低压化学气相沉积、干法刻蚀等半导体工艺制备了几种结构的器件进行了实验验证。   图1. MEMS悬空器件示意图 2.实验结果 通过对器件结构的有限元模拟，得到了梁的角度、硅厚度、硅微带长度和宽度等尺寸对MEMS悬空器件应力分布的影响（图2）。经过优化，中间硅纳米材料的最大应力和平均应力分别降低了90.89%和92.35%，有利于成品率的提高。成功制备了不同结构的硅悬空纳米热电器件，验证了模拟结果（图 3）。这些结果对于进一步研究热电悬空器件，特别是精确测量纳米尺度热电材料的性能将大有帮助。 图 2. 悬空结构的应力分布图 图 3. 实验制备的悬空器件   研究背景： 通过消除衬底对寄生热阻的影响，MEMS悬空结构可用于精确评价纳米材料的热电性能。然而，该类器件工艺复杂，其多层悬空结构容易因应力过大而断裂。因此，优化悬空结构的设计对于降低制备复杂性和提高成品率至关重要。本研究的主要目的是模拟优化悬空梁及纳米带的结构和尺寸等，并进行实验验证。论文的结果可为MEMS悬空纳米热电器件的制备提供有益参考。 期刊介绍 Nanotechnology 2021年影响因子：3.953  Citescore：6.2 Nanotechnology（NANO）创刊于1990年，是第一本纳米科研和技术领域的专业期刊。NANO发表纳米技术研究发展前沿的高水平研究论文及纳米研究进展的综述，主要集中在纳米能源、生物和医学、电子和光子、图案和纳米加工、传感和驱动、材料合成和材料性能等领域。

Search for Gravitational Lensing Signatures in LIGO-Virgo Binary Black Hole Events这一文章于2019年发表于IOP出版社旗下期刊The Astrophysical Journal Letters（ApJL）上，并在2022年获得了IOP出版社“中国高被引文章奖”。近日，我们通过视频采访了这篇文章的作者O. A. Hannuksela, K. Haris, K. K. Y. Ng, S. Kumar, A. K. Mehta, D. Keitel, T. G. F. Li和P. Ajith，让我们一起看看他们对本篇研究以及领域发展的见解吧。   点击收看采访视频↓  期刊介绍 The Astrophysical Journal Letters 2021年影响因子：8.811  Citescore：13.8 The Astrophysical Journal Letters（ApJL）由美国天文学学会(AAS)和IOP出版社合作出版。ApJL是一个开放获取的期刊，主要用于快速发表天文学的重大进展。

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   Journal of Physics D: Applied Physics Localization of light in 2D photonic Moiré superlattices He Yang, Jianing Zhai, Shuang Huo, Zhan Wang, Deli Chen and Xiaohong Sun   Ag-decorated ZnO-based nanocomposites for visible light-driven photocatalytic degradation: basic understanding and outlook Qiuping Zhang, Jing Li and Ming Xu   Flexible and Printed Electronics...

Graphene-based thermal rectification was investigated by measuring the thermal transport properties of asymmetric suspended graphene nanomesh devices. A sub-10 nm periodic nanopore phononic crystal structure was successfully patterned on the half area of the suspended graphene ribbon by helium ion beam milling technology. The ‘differential thermal leakage’ method was developed for thermal transport measurement without...

2021年11月29日至12月3日，第20届物理研究中的先进计算方法和分析技术国际研讨会（20th International Workshop on Advanced Computing and Analysis Techniques in Physics Research, ACAT 2021）在韩国大田成功召开。 本次会议由韩国基础科学研究院（IBS）、韩国科学技术研究院（KIST）及崇实大学联合举办,探讨和应对粒子与核物理、天文与天体物理、宇宙学和加速器科学等领域的计算、自动数据分析和理论计算技术等前沿问题。 大会发言人包括Joseph Lykken（美国费米国家加速器实验室），Lenka Zdeborova（瑞士联邦理工学院），Barry C. Sanders（加拿大卡尔加里大学），Michael Spannowsky（英国杜伦大学），Julia Fitzner（世界卫生组织）等。 会议论文集近日由IOP期刊Journal of Physics: Conference Series（JPCS）在线出版，论文集可供读者免费获取，欢迎>>点击此处查看。 ACAT系列会议已有30多年历史，首届ACAT会议于1990年在法国里昂举行，此后每一年半举办一次。2013年，第15届ACAT在中国科学院高能物理研究所举办。 第21届ACAT已于2022年10月24至28日在意大利南部城市巴里举行，会议论文集也将由IOP出版。 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逾4000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。 了解更多信息，请访问： conferenceseries.iop.org 中国地区会议出版欢迎咨询： feichi.gao@ioppublishing.org

Network-based biocomputation (NBC) is an alternative, parallel computation approach that can potentially solve technologically important, combinatorial problems with much lower energy consumption than electronic processors. In NBC, a combinatorial problem is encoded into a physical, nanofabricated network. The problem is solved by biological agents (such as cytoskeletal filaments driven by molecular motors) that explore all...

本篇研究来自中国科学院精密测量科学与技术创新研究院张宝成课题组，是Measurement Science and Technology(MST)期刊百年特刊特邀稿件。本文深入比较了现有PPP-RTK方法的异同点和优缺点，系统总结了PPP-RTK算法的最新研究进展，全面介绍了PPP-RTK在各个领域的广泛应用以及现阶段面临的挑战和未来的研究方向。 文章介绍   Recent advances and perspectives in GNSS PPP-RTK Pengyu Hou（侯鹏宇）, Jiuping Zha（查九平）, Teng Liu（刘腾） and Baocheng Zhang（张宝成） 通讯作者： 张宝成，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院   PPP-RTK原理与特点。PPP-RTK利用GNSS参考站网估计卫星钟差、偏差和大气等精密改正产品。单测站用户接收这些产品并改正至观测值后可实现固定模糊度的快速精密定位。PPP-RTK技术后向兼容PPP和RTK技术，能灵活利用全球、区域或局域参考网，实现不同精度等级的海量用户定位。 现有PPP-RTK方法。本研究将PPP-RTK方法分为共钟和异钟模型，并指出现有多种消电离层组合PPP-RTK本质上都归属于共钟或异钟模型。本研究重点说明了非差非组合PPP-RTK在多频多模趋势下的优势，并推荐使用共钟非差非组合PPP-RTK模型。 PPP-RTK算法研究进展。近年来，PPP-RTK算法从双频拓展至多频和单频，从码分多址系统发展至频分多址系统，从电离层浮点模型衍生出电离层加权和固定模型，从伪距加相位模型延申至仅用相位模型。 PPP-RTK应用。根据PPP-RTK模型的可估参数类型，本研究总结了PPP-RTK基于位置信息的多种应用及其在授时、大气科学和GNSS偏差校正中的广泛应用。 PPP-RTK未来研究方向。如何提高复杂环境下PPP-RTK定位性能并向大众用户提供PPP-RTK服务是未来需要重点突破的研究方向。 研究背景： 固定模糊度的精密单点定位（PPP-RTK）近年来受到了广泛关注和研究，现已成为最前沿的全球导航卫星系统（GNSS）精密定位技术。本研究旨在通过回顾PPP-RTK技术的发展历程，凝练出PPP-RTK技术的原理和特点；通过比较现有主流PPP-RTK方法的异同点和优缺点，向读者推荐适应于当前多频多模发展趋势下的最优模型；通过总结PPP-RTK算法的最新研究进展，让读者了解PPP-RTK技术的发展现状；通过介绍PPP-RTK在各个领域的广泛应用，说明PPP-RTK技术对于科学研究和产业应用的重要价值；通过分析当前PPP-RTK技术面临的困境与挑战，指出未来可能的重点研究的方向。 作者介绍 张宝成  研究员 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 张宝成，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员。长期致力于北斗精密定位基础理论及关键技术研究，在行业顶级学术期刊发表论文60余篇。先后获得国家科技进步二等奖、湖北科技进步一等奖、湖北自然科学一等奖、全国青年岗位能手等荣誉。 期刊介绍 Measurement Science and Technology 2021年影响因子：2.398  Citescore: 3.7 Measurement Science and Technology（MST）涵盖整个测量科学和传感器技术的理论、实践和应用，包括：精密测量和计量学；传感器和传感器系统；光学和激光技术；流体；成像；光谱学；材料和材料加工；生物、医学和生命科学；环境和大气；新型仪器系统和组件。MST还出版专题综述和特刊。

本篇研究来自清华大学钱鹤、吴华强课题组。本文首次通过人工智能算法证实了忆阻器的短期弛豫特性与长期保持特性之间存在紧密的联系，利用卷积神经网络实现了从弛豫行为预测保持特性的功能，并根据预测结果对忆阻器进行选择性刷新，可以高效且便捷地改善基于忆阻器的存算一体系统长时间工作后由于保持力不足导致的性能下降现象。 文章介绍 Memristive Devices Based Hardware for Unlabeled Data Processing Yibei Zhang（张伊蓓）, Qingtian Zhang（张清天）, Qi Qin（秦琦）, Wenbin Zhang（张文彬）, Yue Xi（席悦）, Zhixing Jiang（江之行）, Jianshi Tang（唐建石）, Bin Gao（高滨）, He Qian（钱鹤） and Huaqiang Wu（吴华强）   通讯作者： 张清天，清华大学   实验采用两片具有多层感知机（MLP）网络架构的RRAM存算一体芯片来表征RRAM器件的保持行为以及对推理精度的影响，分别用于获取网络训练数据以及功能测试。预测模型中采用基于CNN的结构，每个器件取其编程后短时间内的电流变化表示弛豫行为，由模型输出其保持特性是否足够优秀。系统根据预测结果在一段时间后对器件进行选择性刷新。其中模型预测准确率可达90%以上。 图1 基于CNN的预测模型结构及工作过程 图2 全阵列与预测待刷新器件的漂移电流分布 将待刷新器件阻值替换为标准值，并代入基于MLP，RESNET-20网络的图像识别任务的网络模型后，均可观察到精度的明显提升。该提升比例随刷新周期缩短，替换比例增大而增大，且优于同等条件下基于随机采样、平均值、标准差等统计数据进行预测的模型，证明了该模型的合理性以及出色的精度恢复效果。 图3 仿真任务中基于CNN的预测模型精度恢复效果及与统计模型的比较 硬件实现方面，在编程一小时后对芯片进行选择性刷新，可使芯片恢复约60%~80%的精度损失。在功耗方面，选择性刷新策略所节省的大规模阵列读操作以及部分器件的编程操作，可使得阵列刷新时间减少至原时间的20%~55%。 图4 硬件推理中基于CNN的预测模型精度恢复效果及与统计模型的比较 研究背景： RRAM因其高密度存储以及存内计算的能力而被广泛应用于AI算法相关的矩阵向量乘积任务中，然而RRAM自身的弛豫特性、保持特性等非理想特性对系统的性能造成了很大影响。已有的器件优化方法大多从机理、仿真模型等方向出发，试图使用共性结论对器件进行优化，而缺少对单个器件差异性的关注；而片上训练，步进式脉冲编程策略等能够适应器件差异性的优化方法又需要消耗大量的时间及功耗。因此，本文试图借助人工智能算法对器件进行性能评估，并根据评估结果进行阵列选择性刷新，在更低的能量延时开销下，实现与逐个器件适应性操作所接近的精度，同时展示之前被当作不同特性的RRAM弛豫、保持特性间也可能存在一定的联系。 作者介绍 张清天  助理研究员 清华大学 张清天博士是清华大学的助理研究员，属于集成电路学院钱鹤、吴华强团队，同时担任北京未来芯片高精尖创新中心的算法部主任，研究兴趣为面向存算一体以及神经形态计算的深度学习算法，先后在《自然》（Nature）、《自然纳米技术》（Nature Nanotechnology）等顶级期刊以及国际电子器件会议（IEDM）等领域内顶级国际学术会议上发表多篇论文。 期刊介绍 Neuromorphic Computing and Engineering Neuromorphic Computing and Engineering（NCE）是一本涵盖多个学科领域、采用开放获取（OA）形式出版的期刊。NCE期刊将神经形态系统的硬件和计算方面结合在一起，读者群覆盖工程、材料科学、物理、化学、生物学、神经科学和计算机科学等领域，跨越学术界和产业界的各个群体。在NCE期刊上发表的研究需针对神经形态系统和人工神经网络领域做出及时而重要的贡献。