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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Photovoltaics和Graphene。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！ >>您还可以点击此处的链接，订阅IOP出版社材料学领域的最新资讯，以及相关期刊的最新信息。 精选文章 Photovoltaics Journal of Physics: Condensed Matter On the photovoltaic effect asymmetry in ferroelectrics S Semak, V Kapustianyk, Yu Eliyashevskyy, O Bovgyra, M Kovalenko, U Mostovoi, B Doudin and B Kundys   Journal of Physics D: Applied Physics A review on recent progress in organic photovoltaic devices for indoor applications Gautham Kumar and Fang-Chung Chen   Photonic management of silicon nanocylinder...

本篇研究来自山东高等技术研究院吴小虎课题组。本研究对调控参数更多但研究较少的双层光栅中对称保护的BIC及偶然BIC进行了细致的数值研究。 文章介绍 Quasi-Bound States in Continuum in Double-Layer Silicon Gratings Kun Yu(于坤), Feng Song(宋风), Zhangxing Shi(石章兴), Hongju Li(李洪炬), Yufang Liu(刘玉芳) and Xiaohu Wu(吴小虎) 通讯作者： 吴小虎，山东高等技术研究院   研究背景： 连续介质中的束缚态(BICs)在理论上已知具有无限的寿命和Q因子。然而，由于现实中难以实现，往往在结构上引入对称性破缺，将对称保护的BICs(SP-BICs)转化为具有极高Q值的准BICs (q-BICs)。因此，可以利用q-BICs来提高光学传感器的Q值。光栅作为一种简单的超表面被应用于光学领域的各个方面，但单层光栅的可调控参数较少，不利于光学传感器件的设计及调控。因此，本文对调控参数更多但研究较少的双层光栅中对称保护的BIC及偶然BIC进行了细致的数值研究。   研究内容： 在该器件中，二氧化硅( SiO2 )作为衬底，Si作为光栅材料。光栅层由周期相同但高度和宽度不同的两层组成。 在TM偏振的情况下，通过将第一层光栅在正x方向上整体平移距离a来打破结构对称性，从而获得准BIC。随着位移距离a从-16nm变化到16nm，峰值点处的波长随位移距离呈线性变化，两条虚线的交点代表理想的BIC点。而在峰值点的磁场则是强度相反、关于中心轴对称， 这是典型的Fano共振。 Q因子在传感器等器件中极为重要，而BICs由于其极小的能量泄漏可以实现高Q因子。通过打破结构对称性得到的q-BIC的Q因子一般与不对称程度成反比。随着位移距离a的增加，不对称程度的增加导致更高的能量泄漏，从而导致Q因子的快速下降。然而，Q因子在位移距离为零附近呈指数增长，对应于能量泄漏几乎不可观测的理想BIC点。而峰值点处的波长随位移距离呈线性变化。 最后，通过精确设计光栅的结构参数，我们同时得到了Γ点处的BIC和非Γ点处的BIC。设α=2a/w为不对称度。可以看出，在波长约为1.6μm处出现了非Γ点处的BIC(黑圆的中心是非Γ点的BIC)，对应的不对称度α=0.065。随后，观察了不同不对称程度下的反射谱。当α=0时，两个波段均未产生共振。当α=0.065时，仅在波长约为1.16μm处产生小的共振，在波长约为1.6μm处共振产生的反射率没有变化。当不对称性α增加0.2时，两个谱带都有明显的共振谷。我们进一步考察了两个波段的Q因子，确定在波长约为1.6μm处，当不对称性为0.065时，存在非Γ点BIC。波长为1.16μm处为Γ点处的BIC。这种现象在单层光栅中是不可能产生的，但这种双层结构给与了更多的自由度来进行精确调控，更有利于结构的设计。 作者介绍 吴小虎  研究员 山东高等技术研究院 吴小虎，1992年生，山东高等技术研究院研究员，山东省优青，山东省泰山学者青年专家，国际传热传质中心理事会成员，济南市科协科技创新智库专家服务团成员, 上海市热物性大数据服务中心青年委员会委员。主要从事辐射换热、太阳能光热利用、微纳光子学等领域的研究，以第一或通讯作者在SCI期刊发表论文100余篇，入选美国斯坦福大学发布的“全球前2%顶尖科学家（2023）”榜单。 期刊介绍 Journal of Optics 2022年影响因子：2.1  Citescore: 4.1 Journal of Optics（JOPT）出版光学方面的实验和理论研究论文，研究领域包括：纳米光子学和等离激元光子学；超构材料和结构化光子材料；量子光子学；生物光子学；光与物质的相互作用；非线性和超快光学；光的传播、衍射和散射；信息和通信光学；集成光学；光伏和能量收集。除原创性研究外，JOPT还出版专题综述，为研究人员带来高质量的内容。所有JOPT文章还提供HTML阅读模式，方便研究人员使用手机或平板进行阅读。

Structural health monitoring (SHM) is the automation of the condition assessment process of an engineered system. When applied to geometrically large components or structures, such as those found in civil and aerospace infrastructure and systems, a critical challenge is in designing the sensing solution that could yield actionable information. This is a difficult task to...

Journal of Optics（JOPT）期刊将该领域中最优秀的青年研究人员汇聚在一起，并将他们发表的杰出研究成果整理成“青年领军人”（Emerging Leaders）精选特刊，每年出版一期。本期特刊也是IOP出版社Journal of Physics系列期刊出版50周年的庆祝活动之一。 在此，我们很荣幸地宣布JOPT期刊2023年“青年领军人”（Emerging Leaders 2023）的获奖者为方心远研究员。以下是他的获奖感言： “To be honest, it is an unexpected surprise for me to obtain this valuable award. I would like to take this opportunity to express my gratitude to my mentor, team and my family. Without their support, I cannot find my research interests in the interdisciplinary field...

近日，IOP出版社发布了Reports on Progress in Physics（ROPP）期刊2023年高被引综述文章。 ROPP期刊是一本高度精选的期刊，其使命是发表突破性的新研究成果和最高质量的综述文章。为庆祝期刊开始接受原创研究文章投稿，我们将开放这些最具影响力的综述文章，供读者们免费阅读。 这些综述文章涵盖多个研究主题，包括： 远距离平行引力 强子状态 双极物理学 新物理学 量子机械 希望您喜欢阅读这一合集。 高被引综述文章 An updated review of the new hadron states Hua-Xing Chen, Wei Chen, Xiang Liu, Yan-Rui Liu and Shi-Lin Zhu The last decade has seen exciting advancements in Hadron Physics. This top cited review provides an update into the recent experimental and...

本篇研究来自美国埃默里大学刘阳、中国疾病预防控制中心施小明课题组。本研究采用卫星遥感、现有地面观测、机器学习技术和大气大数据的组合，预测2005年至2018年期间中国各地的地面大气元素碳浓度，揭示出根据不同排放源和区域背景量身定制环境政策和干预措施的重要性。 文章介绍 Atmospheric elemental carbon pollution and its regional health disparities in China Yun Hang, Xia Meng, Yuzhi Xi, Danlu Zhang, Xiuran Lin, Fengchao Liang, Hezhong Tian, Tiantian Li, Tijian Wang, Junji Cao, Qingyan Fu, Sagnik Dey, Shenshen Li, Kan Huang, Haidong Kan, Xiaoming Shi(施小明) and Yang Liu(刘阳) 通讯作者： 施小明，中国疾病预防控制中心 刘阳，美国埃默里大学   研究背景： 先前的研究报告称，与总的环境细颗粒物（PM2.5）相比，大气元素碳（EC）可能具有较高的潜在毒性。然而，大部分关于EC的研究都是在美国和欧洲进行的，而中国的EC污染水平明显高于欧美地区。由于缺乏记录长期EC水平的监测网络，研究中国EC暴露的健康影响面临相当大的挑战。中国在过去十年对PM2.5总量实施了严格的减排措施，多项研究表明其浓度显著下降，但EC水平的变化及其相关的死亡负担仍然大体上是未知的。  ...

我们汇总了发表在Materials Research Express期刊发表的优秀文章，这些文章体现了期刊的高质量和创新性。 文章的选择基于一系列标准，包括优秀研究的展示、在线读者的受欢迎程度以及审稿人的高度赞扬。 感谢所有的作者和审稿人对Materials Research Express期刊的支持！希望您喜欢阅读这一合集。 亮点文章 Papers Metakaolin-red mud/carbon nanotubes geopolymer nanocomposite: mechanical properties and structural studies Hamidreza Ahmadi et al 2022 Mater. Res. Express 9 025011   Influence of process parameters on the microstructure and mechanical properties of friction stir welds of AA2014 and AA6063 aluminium alloys using response surface methodology M Ramamurthy et al 2022 Mater. Res. Express 9 026528  ...

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Quantum Science和Bioprinting。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 Quantum Science Quantum Science and Technology Building spatial symmetries into parameterized quantum circuits for faster training Frédéric Sauvage, Martín Larocca, Patrick J Coles and M Cerezo   Security of quantum key distribution with imperfect phase randomisation Guillermo Currás-Lorenzo, Shlok Nahar, Norbert Lütkenhaus, Kiyoshi Tamaki and Marcos Curty   Materials for Quantum Technology Double quantum dots in atomically-precise graphene nanoribbons...

一项新的研究表明，绿色氨可以满足全球60%以上的航运业的燃料需求，只需覆盖十大区域性燃料港口。 这项研究近日发表在IOP出版社的期刊Environmental Research: Infrastructure and Sustainability上。 牛津大学的研究人员研究了氨的生产成本，它与极低硫燃料相似，并得出结论，到2050年，这种燃料可能是帮助国际航运脱碳的可行选择。 到2050年，向绿色氨燃料供应链过渡将需要大约2万亿美元，主要是为供应基础设施提供资金。研究表明，最大的投资需求是在澳大利亚，以供应亚洲市场，预计在智利(供应南美)，加利福尼亚(供应美国西部)，西北非洲(满足欧洲需求)和阿拉伯半岛南部(满足当地需求和南亚部分地区)也有大型生产集群。 世界上90%的实物货物贸易是由船只运输的，这些船只燃烧重燃料油并排放有毒污染物。这占全球温室气体(GHG)排放量的近3%。因此，国际海事组织(IMO)承诺在2018年实现国际航运业脱碳，目标是到2050年将温室气体排放量减少一半。这些目标最近被修订为到2050年实现净零排放。 在研究了柴油船舶废气处理的可行性后，提出了用可再生电力电解水制成的绿色氨作为替代燃料来源，以快速脱碳航运业。然而，从历史上看，如何以及在哪里投资建立必要的基础设施，以提供高效、可行的燃料供应链，一直存在很大的不确定性。 牛津大学工程科学系化学工程教授René Bañares-Alcántara表示：“航运业是脱碳最具挑战性的行业之一，因为它需要高能量密度的燃料，而且很难协调不同团体生产、利用和资助替代(绿色)燃料供应。” 为了指导投资者，牛津大学的团队开发了一个建模框架，为如何建立一个全球绿色氨燃料供应链创建可行的场景。该框架结合了燃料需求模型、未来贸易情景和绿色氨生产、储存和运输的空间优化模型，以找到满足未来航运燃料需求的最佳地点。 “这项研究的意义是惊人的。在拟议的模式下，目前对石油生产国的依赖将被一个更加区域化的行业所取代；绿色氨将在赤道附近土地丰富、太阳能潜力大的国家生产，然后运往航运燃料需求的区域中心，”Bañares-Alcántara教授总结道。   ——本文翻译内容来源：全球能源、全球氢能网、新能源网综合 文章介绍 Optimal fuel supply of green ammonia to decarbonise global shipping Jasper Verschuur, Nicholas Salmon, Jim Hall and René Bañares-Alcántara 通讯作者： René Bañares-Alcántara，英国牛津大学 期刊介绍 Environmental Research: Infrastructure and Sustainability Environmental Research: Infrastructure and Sustainability（ERIS）是一本涵盖多学科的开放获取期刊，本期刊旨在发表针对各种规模和地理环境的基础建设及其相关系统所面临的各种挑战的研究，以及更广泛意义上的可持续性和持久性研究，包括环境、经济和社会因素等。我们欢迎包括定性、定量、实验性、理论及应用研究的所有方法学研究。

我们汇总了2022年发表在Environmental Research Letters期刊发表的优秀文章，这些文章体现了期刊的高质量和创新性。 文章的选择基于一系列标准，包括优秀研究的展示、在线读者的受欢迎程度以及审稿人的高度赞扬。 感谢所有的作者和审稿人对Environmental Research Letters期刊的支持！希望您喜欢阅读这一合集。 亮点文章 Assessing the role of compound drought and heatwave events on unprecedented 2020 wildfires in the Pantanal Renata Libonati et al 2022 Environ. Res. Lett. 17 015005   Future projections of temperature and precipitation for Antarctica Kamal Tewari et al 2022 Environ. Res. Lett. 17 014029   A 30 m global map of elevation with forests and buildings...

我们汇总了2023年发表在JPhys Materials期刊发表的优秀文章，这些文章体现了期刊的高质量和创新性，涵盖了材料领域的多个学科。 文章的选择基于一系列标准，包括优秀研究的展示、在线读者的受欢迎程度以及审稿人的高度赞扬。 感谢所有的作者和审稿人对JPhys Materials期刊的支持！希望您喜欢阅读这一合集。 JPhys Materials期刊主编Stephan Roche 出版人Myla Lloyd 助理出版人Sophie Caldwell 亮点文章 Roadmaps Roadmap on biomaterials for women’s health Kaitlin Fogg et al 2023 J. Phys. Mater. 6 012501   Roadmap on nanomedicine for the central nervous system Gianni Ciofani et al 2023 J. Phys. Mater. 6 022501   Roadmap on commercialization of metal halide perovskite photovoltaics Shien-Ping Feng et al 2023 J. Phys. Mater. 6 032501   Roadmap...

本篇研究来自中国海洋大学李建平教授课题组。本研究利用南海夏季风和ENSO在印度洋偶极子东、西极子预测中的不同作用，基于多元回归统计方法构建了一个新的印度洋偶极子季节预测统计模型，该模型的预测性能明显优于北美多模式集合动力预测模型。 文章介绍 Reconciling roles of the South China Sea summer monsoon and ENSO in prediction of the Indian Ocean dipole Yazhou Zhang（张亚洲）, Jianping Li（李建平）, Yina Diao（刁一娜）, Qiuyun Wang（汪秋云）, Renguang Wu（吴仁广）, Ting Liu（刘婷）, Yishuai Jin（金亦帅）, Zhaolu Hou（侯兆禄） and Haili Wang（王海丽） 通讯作者： 李建平, 中国海洋大学   研究背景： 印度洋偶极子（Indian Ocean dipole, IOD）是地球上最显著的年际变率之一，表现为热带印度洋海表面温度异常东西反向变化的空间分布特征。IOD的显著气候效应遍及印度、印度尼西亚、澳大利亚、中国、甚至南美等地区，对上述区域造成严重的社会经济损失。比如，2019年热带印度洋经历了近60年强度最大的极端IOD正位相事件，此次极端事件对随后冬季澳大利亚森林大火和次年夏季长江流域超级梅雨有重要影响，给当地造成数十亿美元的经济损失。因此，加强IOD预测研究不仅有助于加深对IOD气候效应的理解，还可为受其影响国家的防灾减灾决策提供一定的科学依据。   研究内容： 本文基于多元线性回归方法构建了一个新的IOD季节预测统计模型，并通过与北美多模式集合（NMME）动力预测模型作对比分析评估了该模型的预测性能。南海夏季风与ENSO都是影响IOD发展的重要气候因子，对IOD发展具有显著的协同效应。南海夏季风主要通过区域Hadley环流影响IOD东极子的发展，而ENSO主要通过Walker环流影响IOD西极子的发展。因此，南海夏季风主要与IOD东极子相关显著，与IOD西极子相关较弱；而ENSO主要与IOD西极子相关显著，与IOD东极子相关较弱（图1）。 基于上述统计关系和物理过程，本研究发展了一个新的IOD统计预测模型，建模过程如下：（a）利用前期夏季ENSO和IOD持续性预测IOD西极子指数；（b）利用前期夏季南海季风和IOD持续性预测IOD东极子指数；（c）预测的IOD西极子指数减去预测的IOD东极子指数得到预测的IOD指数。 该统计模型预测的秋季IOD指数与观测的相关系数达到0.86，均方根误差为0.24°C，预测能力明显优于NMME动力预测模型（图２）。而且，该统计模型对 IOD正事件的命中率与NMME模型相当（超过65%），远高于对IOD负事件的命中率。本研究为预测IOD提供了一个新的视角，对进一步提高IOD的业务预测能力具有重要的参考价值。 图1 1982-2018年夏季南海季风（SM，橙色柱）和ENSO分别（N34，绿色柱）与（a）秋季IOD、（b）IOD西极子和（c）IOD西极子的相关系数。（d-f）同（a-c），但为偏相关系数。浅橙色柱表示夏季南海季风与（d）秋季IOD、（e）IOD西极子和（f）IOD西极子去除同期ENSO信号后的偏相关系数，而浅绿色柱表示ENSO与（d）秋季IOD、（e）IOD西极子和（f）IOD西极子去除同期南海季风信号后的偏相关系数。图中灰色圆心实点表示95%信度水平。 图2 1982-2018年观测与统计模型和NMME动力预测模型的（a）相关系数和（b）均方根误差（°C）。其中橘色实线表示基于前期夏季南海季风、ENSO和持续性建立的统计预测模型，绿色实线为新建的统计预测模型（RC-model，基于前期夏季ENSO和IOD西极子持续性预报的秋季IOD西极子指数减去基于前期夏季南海季风和IOD东极子持续性预报的IOD东极子指数），虚线为12个NMME动力预测模型，MME为12个NMME动力预测模型的平均结果。 作者介绍 李建平 教授 中国海洋大学 李建平，中国海洋大学教授、国家杰青、首届全国优博、973项目首席、Climate Dynamics执行主编、国际气候与环境变化委员会主席、国际气候学委员会主席、国际IUGG会士。主要从事气候动力学与气候预测研究，发表论文500余篇，编译著10余部。入选斯坦福大学全球前2%顶尖科学家终身成就榜单、爱思唯尔中国高被引作者、全球最佳地球科学家等。...