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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:...

Nanotechnology是一本专注纳米科研和技术的专业期刊，主要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。近日，我们采访了Nanotechnology的中国编委——冯丽萍教授，让我们一起来看看她对期刊以及领域发展的见解吧： 您现在从事纳米科技研究领域的哪一部分？ 我们课题组主要制备纳米薄膜材料及其光电器件。 您为何选择将纳米技术作为您的研究领域？ 因为纳米材料是纳米科技的基础，其在很多领域都有广泛的应用。特别是在一些新兴的领域是重要的支持材料。因而，多年来，我一直从事纳米材料和纳米技术的研究。 您认为Nanotechnology期刊在未来五年应该关注哪些新兴领域的发展？ 纳米光电、纳米能源、纳米半导体等新兴领域的发展潜力应该很强势，因而我建议Nanotechnology期刊多关注这些领域的发展。 是什么吸引您加入Nanotechnology期刊编辑委员会的？ 之前我在咱们期刊发表过论文，其实我也一直关注Nanotechnology期刊。因而，非常希望能够为期刊的发展做点力所能及的事情，就加入了编委会。 您认为像Nanotechnology这样的期刊的重要性在哪里？ 每一个期刊都应该有自己的定位和特色，我觉得Nanotechnology期刊应该多关注纳米科技的前沿，不断提高论文的档次和水平，办出自己的特色，从而吸引更多的读者关注Nanotechnology期刊。 编委介绍 冯丽萍，西北工业大学教授，博士生导师。主要从事新型二维纳米薄膜材料的制备，以及半导体光电器件的设计、微结构、理论计算等方面的研究。近年来，在Nature Communications、Adv. Mater.、Adv. Sci.、Adv. Funct. Mater.、ACS Appl. Mater. Inter.、Nanoscale等国际重要期刊发表SCI收录论文120余篇。授权及公开国家发明专利11项。作为项目负责人，主持了国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金项目4项，教育部博士点基金，陕西省自然科学基金重点项目等科研课题。作为主要成员，参与并完成国家高技术‘863’项目、国防基础研究项目、国防预研项目、法国国家科学研究中心（CNRS）项目等。在小尺寸、高性能场效应晶体管的关键材料设计和制备，二维、高性能光电探测器的设计及微观结构调控等方面取得较多成果。 期刊介绍 Nanotechnology 2019年影响因子：3.399 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。  

本篇研究来自深圳大学物理与光电工程学院孙振华副研究员，本研究使用CsPbBr3量子点作为电荷存储中心，利用量子点与晶体管半导体层之间形成的异质结效应，进行有效的空穴存储。由此制备了无绝缘隧穿层的晶体管存储器，实现了具有较好的非易失性和耐擦写性的光写-电擦功能。 文章介绍 Thin Film Transistors Integrating CsPbBr3 Quantum Dots for Optoelectronic Memory Application Jiamin Wen, Hao Hu, Shuhan Wang, Guohao Wen, Zhenhua Sun, and Shuai Ye 通讯作者： 孙振华，深圳大学物理与光电工程学院 首先，通过简单的旋涂工艺制作CsPbBr3量子点作浮栅层，P3HT薄膜作沟道层的浮栅晶体管器件，此器件的循环转移特性曲线在不同栅压扫描范围下表现不同程度的移动，移动的原因主要是CsPbBr3量子点浮栅层存储了某种电荷。 为明确电荷存储过程及原理，利用-100V/5s，100V/5s的电脉冲信号和360nm、532nm波长的光信号进行测试分析。结果发现，此浮栅存储器可通过负栅压脉冲信号实现写入过程，正栅压或光照信号实现擦除过程。通过对器件在分别受到-100V/5s和100V/5s脉冲后的瞬时电流进行监控，发现利用负栅压信号所引起的电流变化较大且保持能力更强。经过分析得出结论，比起存储电子，CsPbBr3量子点浮栅层更倾向于存储空穴，且对原理进行了分析。 最后，为了更全面的探究和解释，选用光电性能优异的双极性材料石墨烯作为半导体层制备同类型的浮栅存储器，通过测试发现，CsPbBr3量子点浮栅层在石墨烯材料的存储器中仍表现出相似的性能，即浮栅层更倾向于存储空穴，器件可利用负栅压进行写入，正栅压或者光照进行擦除。 总的来说，采用CsPbBr3量子点作为浮栅层，P3HT和石墨烯作为沟道传输层，成功的制备出了具有较好的非易失性、好的耐久性以及可进行电写光擦或电写电擦的非易失性浮栅存储器。 研究背景 全无机卤素钙钛矿（CsPbBr3）量子点因具有激子结合能小、光吸收强和电荷寿命长等优点，被广泛研究并成功应用于发光二极管、光探测器、太阳能电池等光电器件。近几年，有相关报道利用CsPbBr3量子点和PMMA分别作为浮栅层和隧穿介电层，成功制备出可光照写入，负栅压擦除的浮栅存储器。在浮栅存储器中，想要得到较好的电荷保持能力，PMMA等隧穿介电层被认为是必不可少的。但是隧穿介电层的存在会限制器件的写入/擦除速度。另一方面，近年来已经有报道通过不采用隧穿介电层的方法来实现较快的写入/擦除速度。因此，我们期望制作出利用CsPbBr3量子点做浮栅层且不需隧穿介电层的浮栅存储器件，从而获得优异的器件性能。 作者介绍 孙振华 副研究员 深圳大学 孙振华，深圳大学副研究员，深圳市海外高层次C类人才。长期从事光电子器件方面的研究，主要研究内容集中在光电薄膜晶体管这一器件类型上，并与纳米材料科学相交叉。截至目前，共发表SCI科研论文32篇，总引用2317次，H因子17，包括5篇ESI高被引论文。个人单篇最高引用477次（第一作者）。 期刊介绍 Journal of Physics D: Applied Physics 2019年影响因子：3.169 Journal of Physics D: Applied Physics（JPhysD，《物理学报D：应用物理》）发表应用物理各领域的前沿研究和综述，具体包括：应用磁学和磁性材料、半导体和光子学、低温等离子体和等离子表面相互作用、凝聚态物理、表面科学和纳米结构、生物物理以及能源等六个领域。文章类型包括原创性论文、研究路线图、通讯以及每年针对热点研究的专题综述和特刊。

本篇研究来自中国科学院西安光学精密机械研究所姚保利研究员课题组，本工作揭示了超分辨SIM（SR-SIM）理论和光切片SIM（OS-SIM）理论的内在联系，建立了超分辨与光切片融合的iSIM理论，获得了普通生物厚样品的高信噪比超分辨显微图像。 文章介绍 Super-resolution and optical sectioning integrated structured illumination microscopy Dan Dan（但旦）, Peng Gao（郜鹏）, Tianyu Zhao（赵天宇）, Shipei Dang（党诗沛）, Jia Qian（千佳）, Ming Lei（雷铭）, Junwei Min（闵俊伟）, Xianghua Yu（于湘华）, Baoli Yao（姚保利）. 通讯作者： 姚保利，中国科学院西安光学精密机械研究所 本工作从SR-SIM成像理论模型着手，在其基础上增添了离焦背景干扰项。通过详细推导，揭示了离焦背景干扰项在SR-SIM频谱扩展中的角色——它只会影响低频的中间频谱，却不会影响扩展的高频频谱（图1）；同时推导还发现了高频扩展频谱与OS-SIM图像存在等同的数学表达形式，由此建立了SR-SIM与OS-SIM的理论联系，从而使这两种技术的成像优势能够融合（iSIM），最终得到了具有超分辨的光切片。 图1. iSIM频谱融合方法与传统方法示意图 本工作设计了显微成像模拟模型以验证iSIM理论的正确性。模型以Ground Truth图像垂直中线开始，朝图像两端逐渐模糊，模糊程度与离开中线的距离成正比。基于此模型，模拟产生了物镜景深造成的在焦和离焦效果。通过在模型上实施iSIM、普通宽场、OS-SIM、SR-SIM成像，对比展现了iSIM既能超分辨又能避免离焦干扰的成像优点（图2）。 图2. iSIM与普通成像、OS-SIM、SR-SIM的模拟成像对比 实验进一步验证了iSIM理论的成像有效性。实验光路使用空间光调制器（SLM）加载光栅相位，令衍射的±1级光束干涉产生结构照明条纹。为了实现SIM所需的条纹方向旋转，并简化光束偏振态控制，实验将光束调制成圆偏振态进行干涉（图3）。以人视网膜色素上皮细胞（HRPE）为样品，通过与普通宽场、OS-SIM和SR-SIM成像对比，证实了iSIM成像兼具SR-SIM的超分辨优点和OS-SIM的高信噪比光切片能力（图4）。 图3. 实验光路图 图4. iSIM与普通成像、OS-SIM、SR-SIM的成像对比 研究背景 光学显微镜是现代生物医学研究不可或缺的工具。然而，针对生物厚样品的光学显微成像一直是个难题。一方面，显微系统分辨率受到光学衍射极限的限制，最高也只能达到约200nm，不能分辨亚细胞级细节；另一方面，生物样品普遍相对较厚，不仅常常超出显微物镜的景深范围，即使景深范围内的在焦目标也严重受到离焦光线的干扰，导致成像信噪比非常差。针对这个难题，本工作提出了一种光学超分辨与光切片融合的结构光照明显微成像技术（iSIM）。iSIM将现有的超分辨SIM（SR-SIM）和光切片SIM（OS-SIM）这两种技术进行理论和方法融合，突破衍射极限实现了超分辨成像，同时得到了能重构样品三维表面形貌的高信噪比光切片图像。 作者介绍 姚保利 研究员 中国科学院西安光学精密机械研究所 姚保利，中国科学院西安光学精密机械研究所二级研究员，博士生导师，瞬态光学与光子技术国家重点实验室主任，国务院政府特殊津贴专家。1990年毕业于西安交通大学物理系；1997年于中国科学院西安光机所获光学专业博士学位；1997-1998年在德国慕尼黑工业大学做博士后。中国光学学会、中国光学工程学会、陕西省光学学会、陕西省物理学会理事；中国光学学会高速摄影和光子学专业委员会秘书长，中国光学学会生物医学光子学专业委员会常务委员，中国光学学会全息与光信息处理专业委员会常务委员。主要从事超分辨显微成像、光学微操纵、数字全息显微成像、光场调控与矢量光学等方面的研究工作。承担国家自然科学基金重大科研仪器研制项目、重点项目和面上项目，国家重大基础研究计划973项目等20余项科研任务。研制出国内首台具有自主知识产权的结构照明超分辨显微成像系统，分辨率达到90nm同类技术国际最好水平；研发的激光光镊产品成功投放于市场并出口加拿大。在国内外学术期刊上发表论文260余篇，出版专著章节6部，授权发明专利18项。获陕西省科学技术一等奖2项，二等奖1项。获科学中国人2017年度人物、中国科学院王宽诚西部学者突出贡献奖、日本“高速成像奖”。培养的研究生多人获得“优青”、“青千”、“洪堡学者”、“中科院优博”、“陕西省优博”、“中科院院长特别奖”、“诺奖获得者大会最佳海报奖”等荣誉。 期刊介绍 Journal of Physics D: Applied...

本篇研究来自西北工业大学复杂系统动力学与控制工信部重点实验室张凯副教授和邓子辰教授课题组，本研究建立了一种具有水滴孔的六边形拓扑绝缘体结构。通过打破空间反演对称性，调控弹性波在拓扑绝缘体中的传播行为，实现其在系统中指定界面路径上的传播，并在梯度结构中实现了一种精确控制波传播距离的方法。 文章介绍 Topological Insulator in a Hexagonal Plate with Droplet Holes Kai Zhang, Fang Hong, Jie Luo and Zichen Deng 通讯作者： 张凯，西北工业大学力学与土木建筑学院；复杂系统动力学与控制工信部重点实验室 该研究利用谷—霍尔效应原理，通过打破空间反演对称性，建立了一个拓扑绝缘体，实现了弹性波的定向引导。该系统以正六边形单胞为周期性单元，在单胞上有三个具有约束边界水滴孔和三个自由无约束边界的水滴孔呈圆环状对称均匀分布（图1）。使孔绕圆心呈不同角度的分布，从而实现打破对称性。 当此结构具有C6v对称时，其能带结构出现狄拉克点（图2(a)）。将六个水滴孔绕圆心整体旋转角度φ以打破单胞的C6v对称性，仅保持单胞的C3对称性，此时单胞能带结构图中狄拉克点将被打开并形成一条新的带隙（图2(b)）。 利用频率在带隙范围内的弹性波只能在单胞之间界面处传播的特性，选择为图1所示互相相差60°的相α和相β两种带隙相同的单胞，将其组成一个具有界面的拓扑系统，从而实现拓扑保护边缘波在系统界面中的传播。图3显示了不同界面条件下，拓扑保护边缘波沿直线、Z字形和回字形的传播。这种现象可用于弹性波的定向波导中。 由于不同旋转角度水滴孔结构的带隙分布不同，利用此特性，建立了含不同旋转角度φ的梯度系统，实现了对不同入射频率弹性波传播距离的精确调控（如图4所示）。 该研究通过对角度φ的设计，可实现波在结构中传播路径的自由调控，以及弹性波传播距离的精确控制。 图1 单胞示意图 图2 (a)水滴孔未旋转的单胞的能带结构，狄拉克点用红色圆圈表示;(b)水滴孔已旋转15度的单胞，在狄拉克点处打开带隙（灰色填充） 图3 15kHz的拓扑保护界面波在直线型、Z字型以及回转型界面中传播 图4 梯度结构中入射波频率为15.6kHz、15.3kHz和15.0 kHz时的位移场 研究背景 近年来，力学超材料得到了学术界的广泛关注。通过对结构的设计，可实现能量吸收、负泊松比、减振降噪、抗冲击、定向弹性波传输、负折射等特性。通过类比量子系统中的量子霍尔效应和量子谷霍尔效应，针对宏观周期固体结构进行设计，使弹性波能够在固体单胞边界处传播，从而实现定向波导，以及波的绕行等现象。此类结构也成为机械拓扑绝缘体。 作者介绍 张凯 副教授 西北工业大学力学与土木建筑学院 张凯，西北工业大学副教授、博士生导师，复杂系统动力学与控制工信部重点实验室副主任。主要研究方向为连续系统动力学行为的辛数值分析理论，周期性系统的波传播行为研究。先后主持和参与国家自然科学基金重点项目、重点研发计划等5项国家级项目。获得陕西省科学技术一等奖1项。入选陕西省普通高校青年杰出人才支持计划。  

​IOP出版社旗下AAS系列期刊的主要特点是围绕在天文学和天体物理学领域中进行的令人兴奋和开创性的研究，在其中的高被引文章中几乎涵盖了期刊所有的研究主题。 以下是来自AAS系列期刊的高被引文章: Astrophysical Journal Letters GW190425: Observation of a Compact Binary Coalescence with Total Mass ~ 3.4 M ⊙ B. P. Abbott et al 2020 ApJL 892 L3 https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab75f5 GW190814: Gravitational Waves from the Coalescence of a 23 Solar Mass Black Hole with a 2.6 Solar Mass Compact Object R. Abbott et al 2020 ApJL 896 L44 https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab960f Properties and Astrophysical Implications of the 150...

Reports on Progress in Physics (ROPP)是一本在领域内享有盛誉的期刊，通过邀请世界各地的专家撰写所在领域的综述文章，涵盖了物理学的所有分支。期刊发表的综述通过更广泛的背景调研了过去十年中特定领域的发展。期刊结合了对现有研究领域的关键性评价，以及为其他领域的年轻研究人员和专家提供可靠和易获得的介绍。 以下是2020年期刊发表的高引文章，涵盖了材料、光学、量子退火和流体力学等主题，引起了许多领域内专家的兴趣。 2020年ROPP期刊高引文章 First-principles calculations of charge carrier mobility and conductivity in bulk semiconductors and two-dimensional materials Samuel Poncé et al 2020 Rep. Prog. Phys. 83 036501 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6633/ab6a43 Optomechanics with levitated particles James Millen et al 2020 Rep. Prog. Phys. 83 026401 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6633/ab6100 Single-photon emitters in hexagonal boron nitride: a...

本篇研究来自湖北大学王世敏教授和李文路副教授课题组，文章主要对RP型钙钛矿材料中晶体结构、氧离子和质子迁移机理，物理化学性质（电导率和热膨胀系数）综合调控策略以及在氧离子传导固体氧化物燃料电池和质子传导固体氧化物燃料电池中的应用进行了综述。 文章介绍 Review on Ruddlesden-Popper perovskites as cathode for solid oxide fuel cells 丁培培，李文路，赵汉文，吴聪聪，赵丽，董兵海，王世敏 通讯作者： 王世敏，湖北大学 李文路，湖北大学   本文主要展开讨论了Ruddlesden-Popper（RP）型钙钛矿阴极材料的晶体结构、氧迁移和质子迁移机制，调控材料电导率和热膨胀系数的策略以及在氧离子传导型固体氧化物燃料电池（O-SOFC）和质子传导型固体氧化物燃料电池（H-SOFC）中的应用。RP型钙钛矿的结构是由ABO3钙钛矿层与AO岩盐层沿c轴交替层叠分布形成的。图1所示为An+1BnO3n+1的结构示意图，A位通常被稀土元素或碱土金属元素占据，而B位则是过渡金属元素。RP型钙钛矿晶体结构取决于掺杂金属离子的半径和化合价。 图1. Ruddlesden-Popper(RP)钙钛矿An+1BnX3n+1（n = 1、2、3和∞）的晶体结构示意图(Adapted from^34 Copyright (2020), Materials Horizons). RP型钙钛矿结构中存在AO岩盐层，因此在RP型钙钛矿中衍生出多种氧传输机制，最主要的三种包括直接间隙机制，间隙机制和氧空位扩散机制。对于在RP型钙钛矿结构中的氧扩散主要通过间隙氧离子传导，而对于氧空位扩散过程中的氧迁移势垒远高于间隙机制的氧迁移势垒。因此，我们主要是讨论了间隙机制中的氧迁移过程，氧的迁移物种（如图2所示）以及氧的迁移路径（如图3所示）。而质子在钙钛矿或类钙钛矿材料中的迁移是遵循格罗特斯两步跳跃机制，其主要特征包括旋转扩散和八面体跳跃。这篇文章是通过介绍质子缺陷的形成位置（如图4所示）以及质子的迁移路径（如图5）来理解质子的扩散性质过程。 图2. (左)氧化物间隙介导(Oint^2-)的扩散机制的扩散途径和能量图；(右)氧化物-过氧化物扩散机理(Oint^2-和Oint^-)的扩散途径和示意能量分布(Adapted from^72 Copyright (2018), Chemistry of Materials). 图3. 氧离子沿(a)[001]和(b)[010]方向的迁移路径(Adapted from^76 Copyright (2016), ACS Applied Materials & Interfaces). 图4. 在Sr3Fe2O7-δ 氧化物中 d1-d3代表三种可能形成质子缺陷的氧位点(Adapted from^84 Copyright (2015), Journal...

本篇研究来自西安交通大学徐明龙教授课题组，研究开展了基于非定向液体的挠曲电效应理论分析和研究，建立了该类材料的应变梯度产生手段和电极化测量方法，并针对该方法设计了实验，对不同材料体系的非定向液体材料挠曲电效应进行了实验测量和验证。该工作首次揭示了非定向液体材料的挠曲电现象，开辟了挠曲电效应研究的新方向。 文章介绍 Flexoelectricity in Non-oriented liquids Shuwen Zhang(张舒文), Kaiyuan Liu(刘开园), Hui Ji(嵇辉), Tonghui Wu(武彤晖), Minglong Xu(徐明龙), Shengping Shen(申胜平) 通讯作者： 徐明龙，西安交通大学   研究挠曲电效应的关键科学和技术问题主要有以下两点：应变梯度的产生和调控、以及电极化的测量。由于液体材料的流动性和不可压特性，传统固体电介质材料的挠曲电效应研究方法，包括应变梯度的加载和调控、电极方向的设计和布置等经验不再适用。因此需要针对液体材料的力学特性开展理论和实验研究。 为了解决液体材料应变梯度的施加问题，本研究设计了如图1(a)所示的非均匀截面的圆筒结构，并利用内摩擦定律描述了剪切应力与桶内同一高度上、不同位置处速度梯度的关系，又人为地向液体施加波形为正弦载荷的速度，从而通过对时间积分和对高度方向微分来解析应变梯度。 电极化测量则通过在应变梯度（高度）方向施加环状电极来完成。为了确保电极化测量的准确性，非对称电极的面积被平均处理，而等效挠曲电系数的计算则可通过应变梯度与电极化的表达式获得。 图1. (a) 剪切应变梯度实现手段；(b) 实验测量系统 通过上述方法设计了如图1(b)所示的实验系统并挑选了数种典型的非定向液体材料进行实验验证。图2所示的实验结果表明，非定向液体材料确实有挠曲电效应，其挠曲电系数值横跨了3个数量级，且与理论预测结果有一定的一致性。该类材料的挠曲电系数还与其介电常数有明显相关性，且材料内的离子会对挠曲电效应形成一定的屏蔽效应。 图2 数种典型液体的挠曲电系数及其与介电常数的关系 该成果首次揭示了非定向液体材料的挠曲电现象，给出了理论解释和实验验证方法，利用流体力学的基本原理产生液体材料的应变梯度并设计了具体的实验系统，对几种典型非定向液体进行了实验测量。非定向液体挠曲电效应的研究既开创了挠曲电效应研究的新局面，又对非定向液体这类在工业和自然界中都广泛存在的材料力-电耦合性能进行了全新的描述，为该类材料的力-电耦合及其应用提供了新的理论和实验支撑。 研究背景 由于液体材料广泛存在于自然界和工业领域，该类材料的力-电耦合性能一直备受各界关注。挠曲电效应是指由应变梯度引起的电极化现象，它是一种普遍存在于介电材料中的力-电耦合现象，具有非常重要的科学研究意义和实际应用价值，但由于理论的缺乏和实验研究方法的困难，非定向液体材料的挠曲电效应一直未能得以开展。为了明确非定向液体材料挠曲电效应的机理和力-电耦合效率，开展该类材料的挠曲电效应理论和实验研究具有非常重要的意义。 作者介绍 徐明龙，西安交通大学教授、博导，主要研究方向为高精度作动器、力学量传感器，振动主动控制，类压电效应及其应用等；担任机械结构强度与振动国家重点实验室副主任，西安交通大学航天航空学院副院长等职务。

本篇研究来自东南大学杨海宁教授课题组，文章详细阐述了硅基液晶器件中瞬时相位抖动的形成机理、表征方式和对其空间光场调控质量的影响，并分析比较了各种降低瞬时相位抖动方法的原理和优缺点。 文章介绍 Phase flicker in Liquid crystal on silicondevices Haining Yang, D. P. Chu 通讯作者 杨海宁，东南大学电子科学与工程学院，教育部信息显示与可视化国际合作联合实验室   本文首先介绍了如图1所示的硅基液晶器件的基本结构和工作原理。在此基础之上本文通过液晶器件的驱动原理，分析了硅基液晶器件中瞬时相位抖动（图二）的形成机理；根据驱动方式不同，进一步分析了模拟型和数字型硅基液晶器件中导致瞬时相位抖动的主要要因素。通过在不同应用场景中的实例，本文还比较了硅基液晶器件瞬时相位抖动在空间光场瞬时特性上的体现形式。本文还详细介绍了正交偏振式、衍射式和干涉式这三种硅基液晶器件瞬时相位特性的表征方式，详细阐述了各表征方式的工作原理、测试系统构架、数据分析方法以及各自的优缺点。最后，本文分析比较了多种降低硅基液晶器件中瞬时相位抖动的方法以及对器件其他光学性能的影响。针对数字型硅基液晶器件，本文着重介绍了一种描述数字脉宽调制驱动波形与液晶瞬时相位响应的理论模型。如图3所示，该模型可以精确预测硅基液晶器件在动态电场驱动下瞬时响应特征。通过运用该理论模型，可以大幅提升数字型硅基液器件中的瞬时相位稳定性。通过图4的实验结果，本文展示了瞬时相位抖动的降低可以提升全息显示的图像质量。 图1 硅基液晶器件基本构架 图2 硅基液晶器件中的瞬时相位抖动 图3 数字型硅基液晶器件中PWM驱动波形（蓝），预测瞬时相位响应（绿），实验测量瞬时相位响应（红） 图4 全息显示质量对比 （a）相位抖动优化前，（b）相位抖动优化后 研究背景 硅基液晶技术将先进半导体设计制造技术和液晶光子技术相结合，是一种重要的空间光场调控技术。纯相位型硅基液晶器件可以只对光束波阵面的相位进行空间调制而不影响其振幅，因此可实现最高光学效率的空间光场调控。通过与全息技术相结合，硅基液晶器件在空间光场调控的控制精度、灵活性以及功耗等方面都具有明显优势。目前，纯相位型硅基液晶器件作为空间光场调控的关键核心器件已经在信息显示和通信全光交换系统中得到了广泛应用，并在精密激光微加工，光学数据储存，脉冲整形等新兴领域也展现出了强大的应用前景。现有硅基液晶器件中都不同程度的存在一定的瞬时相位抖动，限制了该技术光场调控的性能，给该技术的进一步推广造成了障碍。 作者介绍 杨海宁于2009年获得东南大学学士学位, 2014年获得英国剑桥大学博士学位，现为东南大学大学电子科学与工程学院教授。杨海宁长期从事硅基液晶器件以及其在通信、信息显示和成像领域的研究工作。 初大平，剑桥大学教授、剑桥大学先进光子电子学中心主任，剑桥大学南京科技创新中心主任。现任剑桥大学先进光子电子中心（CAPE）主任，剑桥大学光电器件及传感器中心主任，为剑桥塞尔温学院院士，英国物理学会及工程技术学会会士，并兼任清华大学杰出客座教授，山东大学讲席教授和国际创新转化学院名誉院长，东南大学客座教授，南京大学兼职教授等。初大平教授研究领域包括半导体材料与器件，光电材料与器件，新型显示器和显示技术，纳米结构与性质，非挥发性存储器，有机半导体器件，以及喷墨制造工艺。