来自美国马里兰大学的研究人员创造了第一个恒星诞生时的热等离子体膨胀气泡和电离气体的高分辨率图像。 文章介绍 SOFIA FEEDBACK Survey: Exploring the Dynamics of the Stellar Wind–Driven Shell of RCW 49 M. Tiwari, R. Karim, M. W. Pound, M. Wolfire, A. Jacob, C. Buchbender, R. Güsten, C. Guevara, R. D. Higgins, S. Kabanovic, C. Pabst, O. Ricken, N. Schneider, R. Simon, J. Stutzki, and A. G. G. M. Tielens ...
本篇研究来自北京航空航天大学杨民教授课题组，本文区别于传统CL重建算法设计，从投影变换（CLRP）的角度提出了一种锥束CL重建方法。首先建立了虚拟CT探测器，然后通过投影变换将CL投影数据和重建参数转换为对应的CT数据和参数。进一步地，便可采用锥束CT重建方法对转换后的数据进行重建（本文为FDK）。这不仅为CL重提供新思路，也为将CT重建算法应用到CL重建中提供了桥梁。 文章介绍 A reconstruction method for cone-beam computed laminography based on projection transformation 孙亮，周广金，秦泽锐，袁松梅，林强，桂志国，杨民 通讯作者： ■ 杨民，北京航空航天大学 现有的大多解析型CL重建算法是直接对原始CL数据进行滤波运算，然后应用修正的反投影公式进行重建。这些方法忽略了CL扫描结构下的投影数据不严格满足标准FBP或FDK算法的问题。本文的主要研究内容是设计一种CLRP等效转换算法，利用该算法可以将锥束CL扫描数据和重建参数转换成对应的CT扫描数据和参数。然后，便可采用FDK算法对转换后的CL数据进行重建。 图1 CLRP等效转换算法示意图 在计算机仿真实验中，当CL旋转轴的倾斜角从-90°变为-20°时，CLRP转换投影和理想投影之间的SSIM都大于0.975。这表明CLRP转换得到的投影与理想图像非常相似，验证了CLRP算法的正确性。 图2 仿真实验中投影图像的对比. （a）CL扫描投影. （b）理想CT投影. （c）通过CLRP等效转换投影. （d）两幅投影同一行每个像素的灰度值对比. （e）随着角度变化转换后的投影和理想投影之间的SSIM值变化. 在实际实验中，CLRP-FDK方法被用于转换和重建真实的CL投影数据。与现有的CL-FBP方法相比，CLRP-FDK重建图像具有更高的分辨率和更少的伪影。我们用MG和SF对CT图像进行定量评价。结果表明，本文的CLRP-FDK算法性能更好。 图3 电路板CL重建图像对比. （a）CL-FBP重建结果. （b）CLRP-FDK重建结果 在验证了CLRP-FDK方法的正确性后，我们将其应用到实际工程中，对处理器芯片进行扫描和重构以验证该算法的实用性。 图4 应用CLRP算法转换和重建真实数据. （a）处理器芯片. （b）CL扫描投影. （c）用CLRP-FDK方法处理得到的层析图像. （d）另一层层析图像. 总之，所提出的CLRP方法可以为CL重建提供一种新的思路。当数据不能严格满足滤波反投影条件时，CLRP-FDK方法可以改善现有的CL-FBP方法产生的伪影。此外，CLRP方法也可将现有的先进CT重建技术用于解决CL重建问题。 研究背景 X射线CT是一种被广泛应用于工程和医疗中的无损检测技术，但它在大型构件尤其是板状结构检测中存在局限性。而旋转轴倾斜的CL扫描则避免了这一缺点。CL重建一直被当做是特殊轨迹的CT重建，FBP和FDK是最常用的CT重建方法。上述标准方法需要满足转台中心点和射线源焦点之间的连线穿过探测器中心，并且垂直于探测器平面和旋转轴。现有的CL-FBP重建方法不严格满足该适用条件，这会导致重建图像出现伪影。此外，CT重建算法不断发展进步，但是其并不能直接应用于CL重建中，需要进行大量的数学计算和推导。为解决上述问题，本文旨在提出一种基于投影变换的CL转换方法，将锥束CL数据转换为符合要求的CT数据，然后将已有的CT重建算法直接应用于CL重建中。 作者介绍 孙亮 博士 北京航空航天大学 ● 孙亮，北京航空航天大学博士生。研究方向为X射线检测技术与图像处理。现为中国机械工程学会会员、中国体视学会会员，担任MEASUREMENT SCIENCE and TECHNOLOGY等期刊审稿人。 杨民 教授 北京航空航天大学 ● 杨民，北京航空航天大学教授、博士生导师，机械工程及自动化学院副院长。主要研究方向为多维信息重构与识别、X射线数字成像、CT理论与应用等。现为国家X射线数字化成像仪器中心专家委员会委员，中国体视学学会CT理论与应用分会常务委员，《CT理论与应用》、《中国体视学与图像分析》编委等。 期刊介绍...
IOP出版社旗下Materials Research Express (MRX)是一本面向材料科学研究的采用金色开放获取出版模式，并执行双向匿名同行评审政策的期刊。同时，MRX期刊也是研究人员分享跨学科和多学科研究的重要平台。 期刊介绍 Materials Research Express ● 2020年影响因子：1.620 Materials Research Express（MRX）采用快速出版的模式，发表各类功能材料在设计、制造、性能和应用方面的最新研究。从2020年起，MRX将转变为金色开放获取出版模式，以最大限度地传播材料科学的所有领域的研究。文章内容包括：生物材料；纳米材料和纳米技术；碳的同素异形体和二维材料；电子材料；玻璃、陶瓷和非晶材料；磁性材料；金属和合金；光子材料和超材料；聚合物和有机化合物；智能材料；薄膜等。从2020年开始，MRX将以金色开放获取形式出版，最大程度地传播材料学各领域的研究成果。
我们很高兴地宣布，Quantum Science and Technology(QST)期刊在2020年期刊的影响因子为5.994，Citescore分数为8.5！期刊在2020年共获得139070次下载，令人印象深刻。 QST是一本多学科、高影响力的期刊，致力于出版所有量子技术的科学和应用领域的高质量和具有深远意义的研究。 精选文章 PERSPECTIVE | OPEN ACCESS Perspectives on quantum transduction Nikolai Lauk et al 2020 Quantum Sci. Technol. 5 020501 Downloads: 6820 | Citations: 37 TOPICAL REVIEW | OPEN ACCESS Towards scalable bosonic quantum error correction B M Terhal et al 2020 Quantum Sci. Technol. 5 043001 Downloads: 3421 | Citations: 23 PAPER A quantum deep convolutional neural network for image recognition YaoChong Li et al 2020 Quantum...
IOP出版社旗下新推出的期刊——Environmental Research: Infrastructure and Sustainability (ERIS) 最近发表了首批文章。为了庆祝第一批文章的出版，并感谢作者们的支持，IOP出版社目前免除ERIS期刊所有的文章出版费用，直至今年年底。 这意味着作者可以享受开放获取出版带来的所有好处，包括为研究提供最大的可见度、覆盖范围和影响力，而无需支付任何期刊的出版费用。 ERIS焦点系列文章 每一个受邀的系列文章都是为了突出在一个具有广泛兴趣或迅速崛起的专业领域所进行的令人兴奋的研究工作。 Resource Consumption and Sustainability in the Built Environment 针对在建筑环境中对水源、能源、食品及其他资源消耗的可持续性审查的贡献。 尤其关注在实际案例中如何将数据与人和基础设施系统结合起来，以促进建筑环境的可持续性。 Energy Transitions and Sustainable Transformations in Africa 旨在指明可持续能源转型发挥变革作用的部门以及其中的挑战和机遇，并扩大非洲能源转型对话的研究基础。热烈欢迎来自非洲当地及海外的作者参与投稿。 主编介绍 Arpad Horvath 教授 美国加州大学伯克利分校 ● Horvath教授的研究兴趣主要是产品、工艺和服务的生命周期环境及经济评估，特别是有关民用基础建设系统和建筑环境的重要问题，如运输系统、水和废水系统、生物燃料、人行道、建筑物和建筑材料。 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。
IOP出版社旗下的全新期刊——Neuropormic Computing and Engineering(NCE）近日发表了第一期 的内容。NCE是一本采用开放获取形式出版的新期刊，报道了科研团体如何共同努力克服由技术、神经科学和机器学习带来的个人限制。 期刊主编Giacomo Indiveri教授在最近发表的编者按中分享了他对期刊及科研团体的期望，并介绍了“神经形态计算和工程”。 Indiveri教授说：“NCE期刊的创办提供了一个全新的开放获取出版平台，将所有从事这些领域的研究人员聚集在一起，通过大家的共同努力，在未来定义神经形态计算和工程领域的研究方向。” 文章推荐 Introducing “Neuromorphic Computing and Engineering” Giacomo Indiveri 2021 Neuromorph. Comput. Eng. 1 010401 The Viability of Analog-based Accelerators for Neuromorphic Computing: A Survey Mirembe Musisi-Nkambwe et al 2021 Neuromorph. Comput. Eng. 1 012001 Comparing Loihi with a SpiNNaker 2 Prototype on...
本篇研究来自东南大学王雪梅教授课题组，本文综述了一系列新型杂化纳米材料，主要包括金属氧化物杂化纳米材料、生物聚合物杂化纳米材料和原位生物合成杂化纳米材料。 文章介绍 Hybrid Nanomaterials-based Biomedical Phototheranostic Platforms 叶静，董夏薇，姜晖，陈芸，吴春惠，王雪梅 通讯作者： ■ 王雪梅，东南大学 新型杂化纳米材料具有独特的纳米颗粒表面修饰或核心特征，具备两种或两种以上的化学物理性质，在疾病诊断和治疗方面显示出个性化的应用前景。本文综述了一系列新型杂化纳米材料，主要包括金属氧化物杂化纳米材料、生物聚合物杂化纳米材料和原位生物合成杂化纳米材料。阐述了各类型杂化纳米材料在核磁共振成像、光声成像，荧光成像，CT成像中的应用，以及成像指导下的癌症免疫治疗、光医学、光热治疗。最后简单分析了杂化材料在生物医学应用中的挑战和未来展望。 图1 杂化纳米材料在生物医学中的应用 通过设计金属氧化物杂化纳米材料的形状、尺寸、表面修饰等能够提供更加稳定的成像信号，具有良好的靶向性和很少的游离离子，显著增强生物相容性。 图2金属氧化物杂化纳米材料用于MRI成像和化疗-光热治疗 生物聚合物杂化纳米材料利用生物分子和纳米颗粒的不同化学和生理特性，用于肿瘤等疾病的诊断和治疗中。 图3 生物聚合物杂化纳米材料用于细胞成像和治疗 原位生物合成纳米技术利用生物体自身的生物活性分子和机体的生理路径合成出具有天然cap修饰的金属纳米颗粒，有效逃避免疫系统清除，实现在体肿瘤诊断和治疗。 图4 原位生物合成纳米材料 图5 原位生物合成GNC-DNA用于肿瘤成像和治疗 研究背景 肿瘤严重影响人类的健康，肿瘤治疗中一个重大的挑战即瘤内异质性，它会随着疾病进展而产生变化，导致诊断的不准确和特定治疗的无效性。其他非肿瘤疾病也面临着相似的窘况。运用纳米生物技术合成了大量具有特殊理化性能的新型纳米材料，在肿瘤及其他疾病的诊断和治疗中取得了优秀的研究成果。以纳米材料为载体的多功能造影剂能够显著提高对比度，实现多种模式成像且互不干扰，综合分析和提供关于疾病病理的生理和解剖特征的更准确和详细的信息。同时，在适当条件刺激下，在病灶部位富集并精确释放负载的治疗药物。利用这一策略对疾病进行成像诊断和影像指导下的精准治疗，克服单一诊断方法和传统治疗手段的不足，有望解决肿瘤等疾病诊疗的困境。 作者介绍 王雪梅 教授 东南大学 ● 王雪梅，东南大学教授，国家杰出青年基金和中国青年女科学家奖获得者。在国际上率先发现和提出了基于活体肿瘤等病变部位的特异微环境与氧化应激响应的原位生物合成荧光和磁性纳米簇探针的跨尺度多模式精准诊疗新方法，为高分辨、智能化的生物分子/细胞（或外泌体）/活体实时动态分析与多维多尺度成像与治疗提供了强有力的技术平台。 期刊介绍 Progress in Biomedical Engineering ● Progress in Biomedical Engineering（PRGB）是一本全新的跨学科期刊，发表在生物医学工程研究领域中高质量的权威综述和观点。PRGB发表的综述内容包括：组织工程学；生物力学；机器人技术；生物医学成像和计算；给药系统；康复学；细胞和分子工程；神经工程学；信号处理；测量和仪器；医疗设备；纳米技术和医学；计算机辅助干预；生物材料体积等。
本篇研究来自中国科学院高能物理研究所邢志忠研究员和辽宁师范大学赵振华副教授课题组，文章主要关注了最小跷跷板模型及其实现轻子生成的可能味结构，并利用当前的中微子振荡实验结果和宇宙学观测对其进行检验或限制。 文章介绍 The minimal seesaw and leptogenesis models 邢志忠，赵振华 通讯作者： 赵振华，辽宁师范大学物理与电子技术学院 中微子是组成自然界的最基本粒子之一，共3种，属于轻子，不带电，自旋为1/2，由于只参与弱相互作用因而与普通物质的相互作用极其微弱。粒子物理标准模型只引入了左手中微子场，使得中微子质量为零。然而，中微子振荡现象—中微子在自由传播时自发地、周期性地从一种类型转变为另一种类型的量子相干现象—表明中微子具有非零的质量（虽然极其微小—小于电子质量的百万分之一）。 如何扩充标准模型以容纳微小但不为零的中微子质量成为粒子物理理论研究的一个重要问题。在这方面，跷跷板机制是最为广泛接受的产生中微子质量的方法，其不仅能够自然地解释中微子质量的微小，而且为宇宙的正-反物质不对称（即反物质消失之谜）提供了一个十分吸引人的解释—轻子生成机制。此外，跷跷板机制还预言了轻子数的破坏及中微子的马约拉纳属性（即反粒子为其自身）。 跷跷板模型中最简洁、最流行的一种是引入右手中微子场的所谓第一类跷跷板模型。然而，一般性的、包含三个右手中微子场的跷跷板模型由于参数太多，无论对中微子质量还是轻子生成的解释都只是定性的，缺乏定量预言的能力。相较而言，只包含两个右手中微子场的最小跷跷板模型由于参数明显减少，其形式更为简洁，预言能力也显著提升。该模型符合著名的“如无必要，勿增实体”的奥卡姆剃刀原理，并预言了有一个中微子质量为零的有趣结果。另一方面，随着中微子实验测量的进展，该模型的一些预言已经具备了可检验性。因此，自诺贝尔奖获得者格拉肖与其合作者于2002年提出最小跷跷板模型以来，针对后者的深入研究成为中微子物理学和宇宙学的一个热点课题。 这篇综述文章旨在为最小跷跷板模型及相关的轻子生成机制在粒子物理学和宇宙学的诸多方面提供一个最新的、全面的概括。文章主要关注了该模型及其实现轻子生成的可能味结构，并利用当前的中微子振荡实验结果和宇宙学观测对其进行检验或限制。具体而言，首先给出了该模型的框架及其显著特点；然后介绍了该模型的五种具有良好理论动机及实用性的参数化方法；其次探讨了味道效应、共振效应、重正化群跑动效应等对相关轻子生成的影响；再次研究了该模型的特殊味结构，以及与一些典型味道对称性的结合；最后考虑了该模型的轻子数破坏效应、轻子味破坏效应、低能标实现及唯象结果；并对该方向的发展前景进行了展望。 作者介绍 赵振华 博士 辽宁师范大学 赵振华，博士，2014年毕业于中科院理论物理所，其后在中科院高能物理所做博士后，2016年进入辽宁师范大学工作。从事中微子理论研究，已在JHEP、PRD、EPJC、PLB等期刊发表论文20余篇；已主持完成国家自然科学基金青年项目；多次应邀为JHEP、PRD、EPJC等期刊审稿；2016年与邢志忠研究员合作、在同一期刊发表的关于中微子缪-陶对称性的综述论文迄今已被引用120余次，并获得IOP出版社颁发的2019 China Top Cited Author Award。 期刊介绍 Reports on Progress in Physics 2019年影响因子：17.264 Reports on Progress in Physics（ROPP）作为涵盖物理学各分支的权威性综述期刊，长期以来享有盛誉。所有综述均由编委会邀请全球顶尖专家撰写，覆盖物理的经典和热点议题。与此同时，ROPP还关注研究生、进入新领域的研究人员以及知名专家的需要。
本篇研究来自天津大学胡浩丰教授和刘铁根教授课题组，研究针对彩色水下图像三通道的光强直方图分布两侧被少量像素占据的先验特点，设计了一种“切尾”式直方图处理法，并结合偏振成像的去散射优势，提出了一种有效的水下偏振复原法。该方法打破了传统方法的局限性，对不同浑浊度和颜色的水下场景在提高图像对比度的同时减少颜色失真。 文章介绍 Underwater imaging enhancement based on a polarization filter and histogram attenuation prior Haofeng Hu（胡浩丰）, Pengfei Qi（齐鹏飞）, Xiaobo Li（李校博）, Zhenzhou Cheng（程振洲）and Tiegen Liu（刘铁根） 通讯作者： 李校博，天津大学 刘铁根，天津大学 彩色清晰图像的直方图的三通道通常具有更广泛和均匀的强度直方图分布。由于水体中微粒的散射影响，水下彩色图像的三通道（RGB）直方图分布出现了偏移(蓝色通道集中在灰度值更高的部分,其次是绿色通道和红色通道),导致水体出现不同的颜色。更重要的是，在RGB通道的直方图两侧，大量的空间被较少且无用的像素占用。这意味着虽然直方图很宽，但是有用的像素信息却被限制在更小的空间内，这限制了大部分基于传统直方图操作方法的复原性能。 图1 方法流程图 通过不同浑浊度和颜色的水下场景的实验表明，本研究所提方法在提高图像对比度的同时可有效减少颜色失真，实现了水下清晰视觉。该方法简单有效，且与现有的其他彩色图像复原方法相比，有明显的优势。除了实验场景外，本研究所提方法也可以扩展到其他水下应用，如自主水下航行器和远程操作航行器等。 图2 (左图)不同方法复原效果对比；（右图）不同浑浊度和颜色的水下图像(物体:魔方)的复原结果。 研究背景 由于水体中存在的散射微粒子会散射和吸收目标信号，导致图像对比度下降。光波的衰减具有波长依赖性，对于不同的海洋场景，其内的散射粒子由于水体成分，水深等差异，散射亦导致彩色成像系统在获取图像时产生颜色失真。然而，无论是对比度还是颜色，在很多水下应用中都具有重要意义，如海洋资源勘探、船体损伤检测等。因此，如何有效地提高水下图像的对比度，减少图像的颜色失真，对于海洋环境中的诸多领域具有重要意义。 在水下彩色成像方面，研究表明散射微粒对三通道的吸收、散射程度不同，表现为强度分布呈现特殊的衰减先验。传统直方图操作和偏振成像系统未考虑这种先验特性，在图像对比度增强方面效果有限，且难以实现有效的颜色复原。 作者介绍 胡浩丰 教授 天津大学 胡浩丰，天津大学教授，主要从事偏振成像技术、偏振测量技术、海洋光学探测技术等领域的研究工作。在Opt. Letter, Opt. Express，J. Phys. D: Appl. Phys等国际权威期刊发表论文50余篇，入选中国科协青年人才托举工程、天津市首批青年人才托举工程、天津市创新人才推进计划青年科技优秀人才，获中国仪器仪表学会金国藩青年学子奖学金。 李校博 博士 天津大学 李校博，天津大学博士，主要从事偏振光学成像、测量，信号处理等领域的研究。在Opt. Letter, Opt. Express，J. Phys. D:...
本篇研究来自上海大学孙晓岚副教授和牟成博教授课题组，文章利用PbS量子点聚苯乙烯薄膜作为可饱和吸收体，在掺铒光纤激光器中首次实现高能量的类噪声脉冲输出。输出脉冲能量高达9.68 nJ，振荡级输出功率约100 mW。这是目前利用物理式的可饱和吸收体在传统通信波段所能实现的最高能量的类噪声脉冲。特别是该激光器从阈值至泵浦功率最大可以直接输出类噪声脉冲，无需孤子锁模状态的切换过程。 文章介绍 High energy noise-like pulses generation from an erbium-doped fiber laser incorporating PbS quantum dots polystyrene composite film 赵巍、黄千千、李凯、高晨宇、程茜、严钰杨、郭强、孙晓岚、牟成博 通讯作者： 孙晓岚，上海大学 牟成博，上海大学 研究内容： 制作PbS QDPS薄膜，通过荧光光谱、透射电子显微镜、线性吸收谱和非线性吸收谱来表征其特性，并搭建一台利用PbS QDPS薄膜作为可饱和吸收体的全光纤掺铒激光器，分析产生类噪声脉冲的特性。 实验成果： 当泵浦功率为124 mW时，自启动锁模可实现并输出稳定的类噪声脉冲。当泵浦功率升至660 mW时，激光器仍稳定工作在类噪声脉冲的状态。此时，输出功率高达96.3 mW，脉冲能量为9.68 nJ。这是目前为止，利用物理式可饱和吸收体在掺铒光纤激光器中所能实现的最高能量的类噪声脉冲。此外，63.7 dB的信噪比表明了该激光器的工作状态非常稳定。同时，该激光器还表现了优异的长时间稳定性。在5小时持续工作的时间内，输出功率的变化仅为1.4%。该激光器的泵浦效率为17.37%。本文还研究了类噪声脉冲的特性随泵浦功率的演化，这有利于更深入地理解类噪声脉冲潜在的形成机理。 意义： 我们的研究表明了PbS QDPS 薄膜既具有优异的饱和吸收特性，又具有较高的损伤阈值，是一种可实现高能量锁模脉冲的有效可饱和吸收体。这种输出高能量类噪声脉冲的稳定光纤激光器可作为超连续光源的种子源。 研究背景： 近年来， 高能量锁模光纤激光器不仅推动了基础科学的发展，而且在光信息处理、工业加工、生物医学、军事等领域中有着重要的应用。PbS DPS薄膜式的可饱和吸收体具有易存储、带隙可控、易与光纤集成、大的热损伤阈值、较强的饱和吸收效应等优点。因此，可作为一种有效的可饱和吸收体，在光纤激光器中实现高能量的锁模脉冲输出。目前利用PbS QDs可饱和吸收体只能在光纤激光器中实现传统孤子的锁模脉冲输出，其输出能量较小。相比于传统孤子，类噪声脉冲可承受更高的能量。因此，利用这种可饱和吸收体产生类噪声脉冲，是实现高能量脉冲的有效方式。 研究目的： 利用薄膜式的PbS QDPS作为低成本可饱和吸收体，在掺铒光纤激光器中实现高能量的类噪声脉冲输出。 作者介绍 孙晓岚 副教授 上海大学 孙晓岚，上海大学副教授，美国亚利桑那大学光学博士。主要研究方向为量子点光纤器件、光纤放大器等。 牟成博 教授 上海大学 牟成博，上海大学教授，英国阿斯顿光子技术研究所光子学博士。主要从事研究方向为基于新型纳米材料及光纤器件的全光纤超快光纤激光器...
本篇研究来自河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室邢云琪副教授实验室，研究介绍了： 球形和线形金属微粒在直流GIL盆式绝缘子表面的运动规律。 采用粉尘法揭示了直流电压下球形和线形金属微粒运动过程中引入的盆式绝缘子表面电荷特征:球形金属微粒在绝缘子表面引入不连续的双极性点状分布的表面电荷簇，线形金属微粒在绝缘子表面引入同心扁圆分布的双极性电荷簇。 该研究为建立直流GIL中金属微粒运动与盆式绝缘子表面电荷行为关联关系，并进一步研制直流GIL金属微粒补集装置提供了参考。 文章介绍 Metal particle induced spacer surface charging phenomena in DC GIL Yunqi Xing（邢云琪）， Xinbo Sun (孙鑫博)，Yang Yang（杨洋）， Giovanni Mazzanti，Davide Fabiani， Jinliang He (何金良) and Chuanyang Li（李传扬） 通讯作者： 李传扬 清华大学 选用半径1mm球形金属微粒和半径0.1mm，长10mm线形金属微粒，通过高速相机记录金属微粒在GIL腔室内部绝缘子附近的运动轨迹；分别采用带有正、负、中性电荷的微米级粉尘对施加直流电压后的盆式绝缘子进行粉尘法处理，获得表面电荷分布及极性。试验平台及样品示意图如下图所示。 达到微粒启举电压后，两种微粒运动各具特征。其中，球形金属微粒运动相对简单，以较慢的初始速度沿绝缘子表面向中心导体做加速运动，接触中心导体以后，会在中心导体与外壳内表面之间往返碰撞，并逐渐远离绝缘子；对于线形金属微粒而言，其一端首先抬起，低速撞击绝缘子表面后，在绝缘子与金属外壳之间做高速往复碰撞运动，其间伴随着旋转、翻滚并逐渐远离绝缘子，而当电压进一步升高后，线形金属微粒则更容易在紧贴外壳表面区域做旋转运动。具体运动特征如下图所示。 球形金属微粒在沿绝缘子表面向高压电极爬升过程中，会对绝缘子表面引入不连续的双极性点状分布的表面电荷簇；线形金属微粒在连续起跳以及旋转过程中，会对绝缘子表面引入同心扁圆分布的双极性电荷分布图。试验结果如下图所示（a-c为无金属微粒时电荷分布，d -i为球形金属颗粒存在时的电荷分布，j -o为线形金属颗粒存在时的电荷分布）。 有趣的是，该项研究发现在球形金属微粒逼近高压导体过程中，加速度和速度都有增加的趋势，但加速度在上升过程中伴有局部加速度降低的特征（如下图所示），这主要是由在金属微粒爬升过程中感应出的异极性电荷转移导致。 研究背景 GIL中不可避免存在金属微粒，金属微粒在直流电压下运动可能影响绝缘子表面电荷积聚特征，增加盆式绝缘子沿面闪络的可能性。因此，研究金属微粒诱导的盆式绝缘表面电荷行为特征至关重要。然而，到目前为止，我们对金属微粒运动与盆式绝缘子表面电荷积聚特征的关联关系知之甚少。 该项研究表明，球形和线形金属微粒在直流电压作用下，会在盆式绝缘子表面做有规律的运动，不同的运动特征会使盆式绝缘子引入不同极性及分布的表面电荷。 作者介绍 邢云琪 副教授 河北工业大学 邢云琪，2017年博士毕业于天津大学电气工程专业，现为河北工业大学电气工程系副主任、副教授，兼任IEEE中国超导专业委员会委员、中国电工技术学会青工委委员以及等离子体及应用专委会青年委员。研究方向为极端环境绝缘及输变电设备可靠性提升技术。近三年主持国家自然科学基金等纵横向项目9项，以第一及通讯作者发表/录用SCI期刊文章13篇。 孙鑫博 研究生 河北工业大学 孙鑫博，河北工业大学电气工程专业2020级硕士研究生，研究方向为GIS/GIL中金属微粒荷电运动机理及抑制方法。 李传扬 博士 康涅迪格大学 李传扬，2018年博士毕业于清华大学电机系。现于康涅迪格大学电气学院从事博士后研究。研究方向为表面电荷行为机理及调控方法，复杂环境下绝缘材料放电特征及抑制措施。以第一及通讯作者发表SCI收录文章50余篇，多篇文章被评为Editor’s Pick，Editor’s Choice，编辑优选、Yearly Highlights、Highly...
本篇研究来自美国圣母大学张求实博士和香港科技大学林念教授课题组，研究不仅首次在实验上证明了二维石墨烯单片的拓扑边界电子态，同时也开辟了全新的石墨烯单片研究手段。 文章介绍 Investigation of edge states in artificial graphene nano-flakes Qiushi Zhang, Tsz Chun Wu, Guowen Kuang, A’yu Xie and Nian Lin 通讯作者： 张求实，美国圣母大学、香港科技大学 林念，香港科技大学 该项研究利用超高真空扫描电子隧道显微镜，通过低温表面分子操控技术成功使有机蒄分子在金属铜表面形成二维规则排布。在具备合适的晶格常数时，这些二维分子排布会提供规则的表面势垒继而有效地散射金属表面的二维电子气。研究发现，这种二维分子排布结构会具有与真正的石墨烯几乎一致的电子性质，因此被称为人造分子石墨烯。在这项研究中，科研人员采用此方法研究了三角形和六边形的人造分子石墨烯单片，这些单片具有锯齿形或扶手椅形的边界。通过扫描电子显微成像技术发现，在锯齿形的石墨烯单片上存在着具有拓扑性质的类金属边界电子态。这项研究不仅首次在实验上证明了二维石墨烯单片的边界电子态，同时也有效地突破了现有的石墨烯实验技术上的限制，开辟了全新的石墨烯单片研究手段。 图一 （a）利用超高真空扫描电子隧道显微镜建造分子石墨烯单片示意图。（b）三角形并具有锯齿形边界的石墨烯单片的建造过程。（c）图b中的单片的三维扫描结构图。 研究背景 近年来，科研人员在不断探索石墨烯材料的微观电子性质以及应用。相较于理论模拟，纳米尺寸石墨烯的实验研究手段一直存在着较多的技术限制。因此，人造分子石墨烯技术被越来越多的科研人员采用来验证纳米石墨烯的一些新颖的理论和特性。这项研究正是采用了这种方法系统地研究了二维纳米石墨烯单片，并证明了在锯齿形的石墨烯单片上存在着具有拓扑性质的类金属边界电子态。 作者介绍 张求实 博士 美国圣母大学、香港科技大学 出生于辽宁沈阳，高中毕业于沈阳一中，本科毕业于香港浸会大学，师从Michel A. Van Hove教授。硕士毕业于香港科技大学，师从林念教授。现为美国圣母大学航天机械工程系三年级博士生，导师是罗腾飞教授。在国际顶级学术期刊，如ACS Nano, Nano Letters, Advanced Materials, Angewandte Chemie等，发表了17篇研究论文以及一项专利技术，其中9篇为第一作者，2篇为通讯作者。多次在国际知名会议，如美国物理年会和世界真空会议，上发表演讲。 期刊介绍 Journal of Physics: Condensed Matter 2019年影响因子：2.707 Journal of Physics:...
