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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   Environmental Research Letters Remote participatory research has logistical benefits, but presents scientific and ethical challenges Timothée Fouqueray, Ann Lévesque, Katrine Turgeon, Jean-François Bissonnette, Sophie Calmé and Jérôme Dupras   Net zero targets in science and policy Joeri Rogelj   Environmental Research Communications Understanding the carbon dioxide removal range in 1.5 °C compatible...

Alloys of sulfur, selenium and tellurium, often referred to as chalcogenide semiconductors, offer a highly versatile, compositionally-controllable material platform for a variety of passive and active photonic applications. They are optically nonlinear, photoconductive materials with wide transmission windows that present various high- and low-index dielectric, low-epsilon and plasmonic properties across ultra-violet, visible and infrared frequencies,...

Materials Futures(MF)期刊由松山湖材料实验室与IOP出版社联合出版，是您在材料科学和技术领域的发表最新研究的首选。MF期刊着眼于未来的、新奇的发现，每一篇已发表的文章均有一个“未来展望”部分，提供了一个值得注意的、前瞻性的观点，聚焦于该研究领域的发展方向、潜在风险和突破，以及在该领域继续研究的计划。另外，MF期刊于近日通过Scopus Content Selection & Advisory Board（CSAB）的严格审查，正式被Scopus数据库收录！ 目前，MF期刊第二卷第一期文章正式出版，全部论文均为开放获取，欢迎免费阅读和下载！ 文章介绍 Letter Quantum Materials Symmetry-enforced two-dimensional Dirac node-line semimetals Peng-Jie Guo, Chen Peng, Zheng-Xin Liu, Kai Liu and Zhong-Yi Lu   Topical Reviews Energy Materials Concentrated electrolytes for rechargeable lithium metal batteries Chunxi Tian, Kun Qin and Liumin Suo   Instability of solution-processed perovskite films: origin and mitigation strategies Shuo Wang, Ming-Hua Li, Yan Jiang and Jin-Song Hu  ...

本篇研究来自清华大学电机系。本文研究的9种微粒在±320 kV GIL中最低起跳电压为-190 kV。球状和块状微粒起跳后在导体和外壳间做往复运动；线状微粒易在导体附近做飞莹运动；微粒靠近绝缘子时，有概率被吸引并附着于绝缘子表面。覆膜对提升微粒起跳电场有明显效果；微粒落入陷阱概率与孔隙率有一定正相关关系；交流陷阱在直流下捕获率较低，无法直接应用于直流GIL。 文章介绍 Particle behaviors and trap design for ±320 kV gas-insulated power transmission line (GIL) Weijian Zhuang（庄伟建），Zuodong Liang（梁作栋），Fangwei Liang（梁芳蔚），Xianhao Fan（范贤浩），Hanhua Luo（罗汉华），Jun Hu（胡军），Chuanyang Li（李传扬），Bo Zhang（张波）and Jinliang He（何金良） 通讯作者： 李传扬，清华大学 张波，清华大学 何金良，清华大学   研究背景： 直流GIL中微粒运动与交流GIL微粒运动存在本质区别。直流下，微粒在远低于运行电压时即发生导体间持续快速往复弹跳，并有概率吸附在绝缘子表面，引入大量表面电荷，而对于长宽比大于一定数值的微粒容易在高压导体附近做“飞萤”运动。 直流GIL微粒抑制方面的工作主要聚焦于微粒陷阱、表面覆膜及诱导电极，采用模型开展试验研究。作者前期试验结果表明，略微提升绝缘子表面电导率可提升微粒起跳电压，抑制微粒运动活性2。 然而，模型研究与真实设备研究存在不同：（1）真实尺寸微粒运动速度及加速度有别于模型中微粒运动。真实GIL中，微粒经过更长的加速距离，速度更快，动能更高，这导致触及地电极后的弹起高度不同，脱陷率存在不同；（2）模型中的微粒及气体绝缘距离尺度比有别于真实GIL，这导致很多现象与真实情况不同，比如长宽比较高的微粒在真实情况下更容易有飞萤运动特征 1。 因此，需要基于真实尺寸直流GIL开展微粒运动特征及微粒活性抑制研究。 【1】Xing Y et al, 2021 Journal of Physics D: Applied Physics 54 34 【2】Xing Y et...

本篇研究来自华中科技大学刘文中课题组。本文对特定粒径的磁纳米造影剂进行研究，可显著提高磁共振成像的温度分辨率。 文章介绍 Biological thermometer based on the temperature sensitivity of magnetic nanoparticle paraSHIFTSilin Guo(郭斯琳), Wentong Yi(易文通) and Wenzhong Liu(刘文中)   通讯作者： 刘文中，华中科技大学人工智能与自动化学院   本文通过研究MNPs磁化产生的感应磁场对磁共振波谱造成的影响，以氢核磁共振参数传递MNPs的浓度与温度信息，构建MNPs磁化引起的波谱峰值位移（定义为磁纳米粒子的顺磁位移，paraSHIFT）的温度测量模型，以试验验证该方法测温精度可以达到0.1˚C。 此方法将具有温度敏感性的MNP与磁共振相结合，为磁共振温度成像性能的提升提供了新的思路。 Figure 1. 不同粒径的磁纳米粒子的TEM图. Figure 2. 不同粒径磁纳米粒子的试验结果：(a)测温试验结果，(b)测温误差，(c)测温精度. 研究背景： 在生物学和医学中，温度是反映人体内部生理状态的重要参数。区别于温度测量方法中基于光、电、声的测温技术，磁学温度测量技术具有“磁透明”的优势，可穿透皮肤而适于活体内脏器的温度成像，是影像物理学家亟需的前沿技术。目前基于磁共振成像技术MRI的各项参数与温度的关系的温度探测方法已经广泛用于指导各种介入手术，但由于氢质子磁共振参数较低的固有温度敏感性，磁共振测温技术性能提升面临瓶颈。具有优异温度-磁场转化特性的磁纳米粒子（magnetic nanoparticles，MNPs）作为温度敏感元件，其温度-磁场转换效率高出磁共振测温氢核3- 6 个量级，已经被证实具有0.1˚C的温度分辨率。因此，基于磁纳米造影剂的磁共振温度测量/成像方法的研究，对于提升目前磁学温度成像在医学成像领域的应用具有重要意义。 作者介绍 刘文中  教授 华中科技大学 刘文中，华中科技大学人工智能与自动化学院测量科学与仪器系主任、教授/博导，中国-波兰测控技术“一带一路”联合实验室主任。德国布伦瑞克工业大学（TU Braunschweig）访问学者。近年来专注高分辨磁性颗粒成像、高灵敏磁学温度成像方向的理论、方法与装置研究。曾获得 2015 年湖北省技术发明一等奖。 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。

Dynamic manipulation of magnetism in topological materials is demonstrated here via a Floquet engineering approach using circularly polarized light. Increasing the strength of the laser field, besides the expected topological phase transition (PT), the magnetically doped topological insulator thin film also undergoes a magnetic PT from ferromagnetism to paramagnetism, whose critical behavior strongly depends on...

In recent years, hole-spin qubits based on semiconductor quantum dots have advanced at a rapid pace. We first review the main potential advantages of these hole-spin qubits with respect to their electron-spin counterparts and give a general theoretical framework describing them. The basic features of spin–orbit coupling and hyperfine interaction in the valence band are...

IOP出版社Topology in Collective Magnetization Dynamics电子书于近日出版。本书的作者为中南大学的李志雄、电子科技大学的曹云姗和电子科技大学的严鹏。 作者介绍 李志雄   中南大学 李志雄，男，湖南益阳人，2017年12月博士毕业于中南大学物理与电子学院（指导老师：郭光华教授）。2018年3月至2022年8月在电子科技大学（合作导师：严鹏教授）开展博士后研究工作。2022年9月加入中南大学物理与电子学院“磁学与自旋电子学”课题组。主要研究方向为自旋电子学、微磁学与拓扑磁动力学等。近几年，在拓扑磁动力学领域取得了一系列重要进展, 发表20余篇国际物理学期刊论文，其中第一作者论文12篇，包括《物理评论B》 (Physical Review B) 5篇（其中一篇Rapid Communications）,《物理评论应用》 (Physical Review Applied) 2篇, 《自然合作期刊-计算材料》(npj Computational Materials) 1篇, 物理学顶级综述期刊《物理报道》(Physics Reports) 1篇，《磁学与磁性材料杂志》(Journal of Magnetism and Magnetic Materials) 3篇。另外，还受邀为Springer出版社和英国物理学会(IOP)出版社撰写专著两本，主持国家自然科学基金青年项目一项，博士后面上基金项目一项，湖南省自然科学基金青年项目一项，长期担任国际物理学期刊Physical Review系列的审稿人。   曹云姗   电子科技大学 曹云姗，副教授。2007年本科毕业于北京师范大学物理学系，2012年获北京大学物理学博士学位。2012-2015年在荷兰代尔夫特理工大学从事博士后研究。主要研究方向为量子输运，微波腔自旋电子学。在Physical Review Letters, Physical Review B等国际著名期刊发表论文二十多篇，多次应邀做国际学术会议邀请报告，曾经担任戈登研讨会主席。主持国家自然科学基金青年项目1项。自旋电子学研究组网站：xtronics.com.cn   严鹏   电子科技大学 严鹏,电子科技大学教授,博士生导师。2006年本科毕业于中国科技大学近代物理系, 2011年于香港科技大学获物理学博士学位。2011—2015年期间, 先后在荷兰代尔夫特理工大学、德国美因兹大学从事博士后研究工作。2016 年回国组建电子科技大学自旋电子学理论研究组, 致力于探索磁子学中的新效应与新原理, 在磁子轨道自由度、磁子非厄米相变、磁子多体相互作用、磁子拓扑物态与量子效应等方面取得了多项创新性研究成果。在Physics Reports, Physical Review Letters, Nature Communications等学术期刊共发表论文70 余篇。 先后承担了国家自然科学基金、国家重点研发计划等课题。担任物理学期刊Frontiers in Physics 副主编,牵头组织举办了多次国际国内自旋电子学研讨会,...

JPhys Complexity期刊旨在发表物理学相关理论、实验和应用研究中重要的科学发展，以推动对复杂系统和网络的科学理解。 我们很高兴推出JPhys Complexity期刊亮点文章合集，您可以通过阅读这些下载量最多的文章寻找灵感，希望大家能够喜欢和阅读本期合集。 亮点文章 Thoughts on complex systems: an interview with Giorgio Parisi Giorgio Parisi The Nobel Laureate Giorgio Parisi is interviewed by JPhys Complexity Editor-in-Chief, Ginestra Bianconi, on themes related to the 2021 Nobel Prize in Physics awarded to him for research on complex systems.   Complex systems in the spotlight: next steps after the 2021 Nobel Prize in...

本篇研究来自清华大学王灿课题组。本研究基于系统性综述方法，总结回顾了2001-2021年发表的1000余篇文章，识别了CGE模型低碳政策研究领域的研究热点与研究不足，为识别研究重点和前沿建模技术、指导决策提供启示。 文章介绍 How can computable general equilibrium models serve low-carbon policy? A systematic review Kangxin An（安康欣）, Shihui Zhang（张诗卉）, Jiaxin Zhou（周嘉欣） and Can Wang（王灿） 通讯作者： 王灿，清华大学环境学院   研究背景： 实现碳中和目标成为全球趋势，从高碳发展转向净零经济意味着经济社会系统广泛而深刻的变革，需要更加精准的政策设计。因此，须事前建模评估各政策的综合影响，避免出乎意料的负面作用。可计算一般（CGE）模型因其对经济系统的全面描述、政策模拟的灵活性和多样性、影响的广泛性，在气候政策分析中脱颖而出，为低碳政策设计提供设想平台。随着CGE模型复杂性的日益提高，其分析的气候政策和影响评估范围日趋多样化，论文数量迅速增加；缺乏模型间比较和质量控制可能会导致“黑箱”问题和输出的巨大差异，都凸显了追踪CGE模型在低碳政策应用的重要性。系统综述CGE模型对低碳政策模拟进展，为识别研究重点和前沿建模技术、指导决策提供启示。   研究内容： 本研究基于系统性综述方法，总结回顾了2001-2021年发表的1000余篇文章，识别了CGE模型低碳政策研究领域的研究热点与研究不足。我们发现，CGE模型在过去21年里显著增加，研究人员分布的空间异质性明显，形成中美等国主导CGE研究的格局，而非洲、拉美、西亚和东欧等国研究匮乏，促进其能力建设具有必要性。CGE模型广泛应用于各类气候变化减缓政策分析，并以碳定价、气候目标、能源政策分析为主，对土地政策、需求侧行动和其它支持政策分析较为欠缺；而影响维度的关注上，经济、能源和碳相关的影响最多，对环境、社会的影响评估开始增多；基于此，文章进一步识别了低碳政策影响评估的几类重要话题。为研究上述问题，CGE模型也在被持续改进，主要是通过扩展其能源、土地利用、家庭等模块的针对性和系统性，或耦合其它模型，从传统的能源经济系统模型快速转向联接经济-社会-能源-环境等复合系统的综合模型。 文章建议，下一代CGE模型需要在扩大政策影响分析维度和提升建模能力上建立桥梁，需要分析多种可选政策及其相互作用机制，充分考虑对可持续性的协同效应并反馈于政策设计，增强模型对技术演化、复合系统耦合、非线性动态等问题的模拟能力。 图1 CGE研究的低碳政策类型分布 图2 低碳政策及其多维影响的研究分布 图3 CGE模型标准结构及其扩展或耦合 作者介绍 王灿  教授 清华大学 王灿教授现为清华大学环境学院教授，曾获国家杰出青年基金支持、担任联合国气候变化框架公约技术转让专家组等多个委员会成员，是第4次国家气候变化评估报告领衔作者、第6次IPCC评估报告评审编辑。长期聚焦气候变化经济学与政策、环境-能源-经济系统分析、技术与政策的综合影响评估等领域开展研究，发表学术论文200余篇。 期刊介绍 Environmental Research Letters 2021年影响因子：6.947  Citescore: 9.4 Environmental Research Letters（ERL）以金色开放获取模式出版，作者可选择将原始数据作为补充资料与文章一起发表。所有研究人员可以免费获取这些研究成果。ERL汇聚了关注环境变化及其应对的研究团体和政策制定团体的意见，涵盖了环境科学的所有方面，出版研究快报、综述文章、观点和社论。ERL顺应了环境科学的跨学科发表的趋势，反映了该领域相关的方法、工具和评估战略，得到了来自不同领域的广泛贡献。

《2023钾离子电池研究线路图》详细总结了钾离子电池代表性正极材料（层状金属氧化物、普鲁士蓝类似物、聚阴离子化合物）、负极材料（石墨、硬碳、转换类化合物、合金、MXene相）、有机电极材料、电解液（盐、溶剂、离子液体）、以及电极/电解液固液界面。线路图强调了理论建模和机器学习对发现新电极材料和先进表征分析手段对研究新电极材料的重要性，同时阐明了钾离子电池在技术经济分析上的优势。该线路图不仅为能源存储技术与材料领域的研究人员提供了参考平台，还为大众、政府机构、以及企业提供了有关钾离子电池的重要信息。作者希望线路图能激发有关钾离子电池研究的新想法和新思路，为构建零排放和碳循环经济的最终目标做出贡献。 研究背景： 钾离子电池作为新型二次电池技术具有成本低廉、环境友好、高能量密度等诸多优点。近年来，钾离子电池相关研究快速发展，为其未来商业化进程提供有力论证和指导。鉴于此，《2023钾离子电池研究线路图》于近日发表在JPhys Energy期刊上。英国伦敦大学学院化学系徐杨教授作为通讯作者，联合英国帝国理工学院Magda Titirici教授、日本东京理科大学Shinichi Komaba教授、法国蒙彼利埃大学Lorenzo Stievano教授、美国德克萨斯大学奥斯汀分校David Mitlin教授、美国俄亥俄州立大学吴屹影教授、爱尔兰利莫瑞克大学Kevin Ryan教授、中国湖南大学鲁兵安教授等国内外22所科研院校共40位专家学者总结了钾离子电池电极材料、电池电解液、先进表征手段、技术经济分析等方面的最新进展。与通常综述文章相比，该研究线路图在总结最新科研进展和技术突破的同时注重提出未来该领域研究发展的指导意见。作者强调钾离子电池在动力电池和大规模储能方面均具有强大竞争，并指出构建合理的正负极电极材料结构和匹配、利用先进表征手段解锁材料构效关系、注重材料供应链发展和技术经济分析评估对于钾离子电池未来发展具有举足轻重的作用。 文章介绍 2023 roadmap for potassium-ion batteries Yang Xu, Magda Titirici, Jingwei Chen, Furio Cora, Patrick L Cullen, Jacqueline Sophie Edge, Kun Fan, Ling Fan, Jingyu Feng, Tomooki Hosaka, Junyang Hu, Weiwei Huang, Timothy I Hyde, Sumair Imtiaz, Feiyu Kang, Tadhg Kennedy, Eun Jeong Kim, Shinichi Komaba, Laura Lander, Phuong Nam Le Pham, Pengcheng Liu, Bingan Lu, Fanlu Meng, David Mitlin, Laure Monconduit, Robert G Palgrave, Lei Qin, Kevin M Ryan, Gopinathan Sankar, David O Scanlon, Tianyi...

本篇研究来自湖南大学汪沨教授、钟理鹏副教授课题组。本文采用密度泛函理论研究了HFO-1336mzz(E)的分解过程，并讨论了微水的影响。基于平均电子极化率、偶极矩、分子体积、电离能、电子亲和能等参量建立多元线性回归方程，进而对产物的绝缘性能进行了评估。 文章介绍 Theoretical study of the decomposition mechanism of a novel eco-friendly insulation medium HFO-1336mzz(E) considering the effect of trace humidity Jie Liu（刘杰）, Feng Wang（汪沨）, Lipeng Zhong（钟理鹏）, Hui Gan（甘辉）, Bin Hai（海彬）, Nian Tang（唐念）, Li Li（李丽） and Yongyan Zhou（周永言） 通讯作者： 钟理鹏，湖南大学   研究背景： 中高压设备中广泛应用的六氟化硫（SF6）是一种强温室气体，温室效应指数（Global Warming Potential， GWP）是CO2的23500倍，大气寿命达3200年，已被1997年的《京都议定书》和2016年的《巴黎协定》列为限制排放气体。因此，研发环保型绝缘气体及其装备是构建清洁低碳现代能源体系的要求，也是“碳达峰、碳中和”目标在电力系统设备层面落地的重要举措。 近年，C4F7N、C5F10O、HFO-1336mmz(E)、HFO1234ze等多种气体受到了业界的广泛关注，其中HFO-1336mmz(E)绝缘强度约为SF6的1.59倍，具有环保性能优异（GWP≈18）、不可燃、合成技术成熟、成本低等优点，在10kV-220kV等级高压设备中具有良好的应用前景。相比SF6，环保型气体都较容易分解，因此其分解特性是工业应用前必须关注和研究的问题。   研究内容： 本文采用密度泛函理论研究了HFO-1336mzz(E)的分解过程，并讨论了微水的影响。基于平均电子极化率、偶极矩、分子体积、电离能、电子亲和能等参量建立元线性回归方程，进而对产物的绝缘性能进行了评估。研究结果表明： 1、HFO-1336mzz(E)分解后可能形成超过15种产物，其中CF3CH=C=CF2、CF2CFHC=CF2、C2F6、HF是最主要的组分。C2F4、CF2=CFH、C2H2等可用作诊断HFO-1336mmz(E)设备严重故障的特征组分。 2、微水对部分小分子产物（如CF3H、CF3OH、COF2和HF等）的形成具有一定促进作用。这些小分子产物的绝缘强度较低，且其中一些组分具有较高毒性，因此未来应用过程中有必要严格控制微水的含量。 3、由于主要的大分子分解产物依旧具有较高的绝缘强度，且HFO-1336mzz(E)应用过程中会混合高比例的缓冲气体，因此短期内混合介质的绝缘性能不会因气体分解而显著下降。 图1 HFO-1336mzz(E)分子结构图及其与SF6的性能参数对比 图2 HFO-1336mzz(E)/微水体系的分解路径框架 图 3 微水对COF2产物形成的促进作用（右图考虑了微水的影响） 作者介绍 钟理鹏 ...