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Focus on Bioenergy and Biofuels 客座编辑： Pau-Loke Show，马来西亚诺丁汉大学 Hassan Karimi-Maleh，伊朗古昌理工大学 Chiaki Ogino，日本神户大学 V. Ashok Kumar，泰国朱拉隆功大学 朱联东，中国武汉大学 主题范围 This focus issue is showcasing high quality fundamental and applied advances in bioenergy and biofuels processing and utilisation. We welcome submissions on biomass conversion, biorefinery and energy processes and systems, where this is related to energy applications and...

我们汇总了2021年发表在JPhys Energy期刊发表的优秀文章，这些文章体现了期刊的高质量、创新性以及涵盖了受关注的研究工作。文章的选择基于一系列标准，包括优秀研究的展示、网络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 Energy期刊的支持！ Perspectives Design of dye-sensitized TiO2 materials for photocatalytic hydrogen production: light and shadow 2021 J. Phys. Energy 3 031001 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/abe04b A discussion on the possible involvement of singlet oxygen in oxygen electrocatalysis 2021 J. Phys. Energy 3 031004 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/abe039   Topical reviews Materials discovery through machine learning formation energy 2021 J....

本篇研究来自中国科学院深圳先进技术研究院李光元副研究员和桂林电子科技大学胡放荣研究员课题组，研究讨论了基于双层石墨烯-金属复合超构表面，设计了一种透射型太赫兹动态相位调制器，在理论上首次实现了动态范围高达180°的连续相位调控，同时，平均的透射率达到27%以上，为解决相位动态调控范围与效率之间的矛盾问题提供了一种新的研究思路。 文章介绍 Terahertz dynamic π-phase modulation with high transmittance using graphene-metal metamaterials 黄文礼、罗小青、胡放荣、李光元 通讯作者： ■  李光元，中国科学院深圳先进技术研究院 ■  胡放荣，桂林电子科技大学   我们提出了一种双层的石墨烯-金属复合超构表面，通过数值仿真研究了其在y偏振太赫兹波入射时的透射谱和透射相位谱随着石墨烯费米能级的演化特性，研究结果表明： 通过调节石墨烯的费米能级，超构表面在3.7-4.5 THz频率范围内从一种共振模式（称为II型）演化为共振频率不同的另一种共振模式（I型）； 特别地，在4.3   THz处，超构表面的上述两种共振模式随着石墨烯费米能级发生了切换，使得透射相位达到了180°，并且透射效率在22%-32 % 的小范围内波动，平均透射效率高达27%； 通过参数讨论，突出了从II型共振到I型共振的演化对获得大范围相位动态调控和高透射效率的重要性； 当入射角在±10°范围内，动态相位调控的上述性能得到保持，有利于实验测试和实际应用。 这一高透射效率、180°动态范围的透射型太赫兹相位调制超表面，有望应用于01编码（如0°和180°的相位分别编码为0和1）的智能超构表面器件，以及焦距可调平面透镜、相控阵天线和全息成像。 图1 所设计的双层石墨烯-金属复合太赫兹超构表面单元结构。 图2 透射谱和透射相位谱随着石墨烯费米能级EF（在0 – 1.0 eV之间）的演化特性。 图3 （a）透射相位谱，（b）4.3 THz频率处的动态相位差和透射率随石墨烯费米能级的变化情况。 研究背景 电磁波的相位调控是波前控制、全息、偏振操控和高分辨率成像等应用领域的核心基础技术。近年来，基于可调材料和超构表面的动态相位调控由于具有平面化、易集成、可重构等优点，成为光场操控领域的一大研究热点。 为了实现太赫兹波段的动态相位调控，研究人员结合二氧化钒或石墨烯等可调材料设计了多种动态可调的超构表面。目前，透射型太赫兹相位调制超构表面存在着动态调控范围小（<180°）或效率低（<10%）的挑战，亟需探索新型的物理机制和结构设计。 作者介绍 李光元  副研究员 中国科学院深圳先进技术研究院 ● 李光元，中国科学院深圳先进技术研究院副研究员、博士生导师，深圳市海外高层次人才，2020年入选美国光学学会高级会员（Optica Senior Member）。主要研究高性能的动态可调光子元器件，在权威刊物发表SCI收录论文74篇。获2012年北京大学优秀博士后称号。主持完成国家自然科学基金青年项目，中国博士后基金面上项目和特别资助项目。 期刊介绍  Journal of Optics  ● 2021年影响因子：2.516 Journal of Optics（JOPT）出版光学领域的相关论文，包括现代与经典光学各方面的应用和理论研究。JOPT出版内容包含了以下方面，包括：纳米光子学和等离子体光子学；超颖材料和结构光子材料；量子光子学；生物光子学；光与物质的相互作用；非线性与超快光学；光的传播、衍射和散射；信息和通信光学；集成光子学；光伏和能量收集。除原创性研究外，JOPT还出版了快速追踪通讯和专题综述，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。

气候和大气环境的变化是世界面临的最紧迫的挑战之一。中国是排放大国和碳汇大国，未来走向碳中和发展不仅意味着碳排放和碳汇发生根本性变化，而且对其大气环境和全球气候也将产生巨大影响。 本期Environmental Research Letters（ERL）特刊主要针对2021世界青年科学家峰会（WYSS）和IOP2021国际环境研究大会的会议合作。特刊提供了一个跨学科的平台，讨论气候变化、地球系统相互作用、生物地球化学循环、区域间连接，以及潜在的途径碳中和中国的影响。 客座编辑： 林金泰，北京大学 蔡闻佳 清华大学 刘宇，中国科学院 聂绩，北京大学 乐旭，南京信息工程大学 王涛， 中科院青藏高原研究所 张强，清华大学 特刊征稿将于5月31日截止！>>点击了解特刊详情。 期刊介绍 Environmental Research Letters ● 2021年影响因子：6.793 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。

软体机器人技术旨在建立在未知并具挑战性的环境中具有更好运动性能和适应性的系统，并在与人类交互时具有更高的安全性。本篇研究路线图发表在Multifunctional Materials期刊上，涵盖了与多功能行为显著相关的软体机器人在选定方面的设计。因为这被认为是软体机器人设计中的一个基本组成部分，用于提高其特殊能力，如变形、适应和生长。 路线图涵盖了组件和系统设计的不同方法、仿生材料、制造软机器人的方法、实现和控制其功能和行为的策略，以及不同环境能力的软体系统案例展示。 对于每个涵盖的主题，作者都描述了当前的研究现状以和研究方向、眼下及未来的挑战，以及应对挑战的科技进步前景。 文章介绍 Roadmap on soft robotics: multifunctionality, adaptability and growth without borders Barbara Mazzolai, Federico Carpi, Koichi Suzumori, Matteo Cianchetti, Thomas Speck, Stoyan K. Smoukov, Ingo Burgert, Tobias Keplinger, Gilberto Siqueira, Felix Vanneste, Olivier Goury, Christian Duriez, Thrishantha Nanayakkara, Bram Vanderborght, Joost Brancart, Seppe Terryn, Steven Rich, Ruiyuan Liu, Kenjiro Fukuda, Takao...

JPhys Materials最新发表的研究路线图由50多名杰出的研究人员共同撰写，他们跨越了可持续材料研究的多个学科。该路线图不仅概述了材料科学领域实现可持续性所面临的重要挑战和困难，还批判性地提出了可以用来克服这些挑战的观点和方法。 在撰写该路线图时，JPhys Materials希望为发展更广泛的可持续材料研究社区提供帮助，为学术界、工业界、政府和基金组织在这一至关重要且快速发展的研究领域提供指导，这是未来可持续性的关键。 文章介绍 The Sustainable Materials Roadmap Maria-Magdalena Titirici, Sterling Baird, Taylor Sparks, Shirley M. Yang, Agi Brandt-Talbot, Omid Hosseinaei, David Paul Harper, Richard Parker, Silvia Vignolini, Lars Berglund, Yuanyuan Li, Huai-Ling Gao, Li-Bo Mao, Shuhong Yu, Noel Díez, Guillermo Alvarez.ferrero, Marta Sevilla Solis, Petra Szilagyi, Connor Stubbs, Joshua Worch, Yunping Huang, Christine...

本篇研究来自深圳大学周晔研究员课题组，本文介绍了基于二维有机晶体管在数据存储和神经形态计算方面的最新进展。总结了二维有机晶体的前景和合成策略。随后，讨论了2D有机晶体在铁电非易失性存储器、电路型光电突触和神经形态计算中的应用。最后，为该领域的未来前景和挑战提出了见解，对于推动二维有机突触晶体管在神经形态计算领域应用具有一定的指导和借鉴意义。 文章介绍 Evolutionary 2D organic crystals for optoelectronic transistors and neuromorphic computing 钱芳晟、卜晓波、王俊杰、吕子玉、韩素婷、周晔 通讯作者： ■  周晔，深圳大学   本文介绍了该新兴领域的代表性工作，重点关注二维有机晶体的应用前景，全面综述了具有高均匀性和结晶度的大规模二维有机晶体的高效合成策略，详细讨论了二维有机晶体在光电晶体管中的光电响应，与其他电子器件的集成以及高性能光电突触应用。 未来研究方向：1. 由于高度有序的分子构型和载流子各向异性传输特性，应优化二维有机晶体的晶向选择。2. 二维尺度下的有机晶体通常以缺陷和结构无序为主，这导致原子级晶体的特性与块状晶体有很明显差异。因此，二维有机晶体的精确分层生长对于探索人工突触的新奇功能至关重要。3. 水氧分子的表面吸附和较差的热稳定性会降低二维有机突触器件的均匀性和稳定性。需要开发稳定的有机单体和特定封装策略，从而将器件的可靠性和耐久性提高到所需水平。4. 构建高性能逻辑单元迫切需要开发具有良好稳定性的大规模n型二维有机半导体的策略。5. 对二维尺度下有机半导体结构与相关电学和光学特性之间关系的认识和理解还相当有限，需要进行系统的理论研究来揭示构效关系。 意义：具有独特光电响应和丰富材料体系的二维有机晶体可以作为突破其作为有机突触晶体管应用于神经形态计算发展瓶颈的一个良好平台，对帮助推进近传感器计算有重要意义。 研究背景 目前基于人脑仿生启发的神经形态计算范式利用当前不断增长的算力，海量数据的采集及算法优化已经得到了广泛的研究。高效的神经形态计算需要模拟可控的突触可塑性，从而实现近传感端计算。迄今为止，光电晶体管已被报道为基于多种材料体系的人造突触。其中，有机晶体管具有独特的优势，包括用于光电转换的宽光谱响应、可调谐分子结构、低成本制备工艺等。然而，在有机突触晶体管中，如何阐明和揭示材料微结构与性能之间的联系是此研究领域当前的主要问题。二维有机半导体因消除层间屏蔽效应和高度有序的分子结构可被视为揭示有机材料构型关系和实现性能控制的良好平台，有望为高性能有机突触晶体管带来新一轮变革。 作者介绍 周晔  研究员 深圳大学 ●周晔，英国皇家化学会会士、深圳大学高等研究院研究员、博士生导师。他是IEEE、Wiley、Springer Nature、Taylor & Francis、RSC、IOP旗下10余个国际期刊的编委会成员/专题编辑。主要从事后摩尔时代的存储器和传感器的研究，在Science、Chem. Rev.、Nat. Electron.、Nat. Commun.、Matter、Adv. Mater.、Appl. Phys. Rev.、Nano Lett.等期刊发表论文150余篇，被引用5600余次，H-因子39，获授权中国与美国发明专利19项。 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。目前，期刊已开放投稿，所有向NCE期刊投稿的开放获取文章的出版费用（APC）将由IOP出版社支付。到2022年之前，作者无需支付任何费用。

本篇文章来自华东交通大学刘志敏教授课题组，文章主要讨论了以下几点内容： 提出了一种可以实现三重等离子诱导透明现象的石墨烯超材料. 推导了四模式共振耦合CMT理论结果，并与三重等离子体诱导透明拟合较好。 对比了石墨烯和银超材料在实现三重等离子体诱导透明时的差异，石墨烯暗模共振谷表现出异常变化，得到结论“在实现等离子体诱导透明现象时石墨烯比银超材料有更好的吸收特性，这种吸收特性会随着费米能级的增加而减弱”。 文章介绍 Triple plasmon-induced transparency in graphene and metal metamaterials and its anomalous property 张箫，刘志敏，张镇斌，秦艺鹏，卓珊珊，罗昕，周凤麒，易早，王嘉伟，王雨晴 通讯作者： ■  刘志敏，华东交通大学   运用时域有限差分法（FDTD）计算模拟石墨烯在太赫兹光波的共振特性，实现三重等离子体诱导透明现象。运用耦合模式理论（CMT），推导四重共振模的结果，并与三重等离子诱导透明现象拟合较好。 在实现等离子体诱导透明现象时石墨烯比银超材料有更好的吸收特性，并且石墨烯暗模共振谷表现出异常变化，它的吸收特性会随着费米能级的增加而减弱。因此，对基于石墨烯超材料的吸收器应用是有指导意义的，虽然石墨烯超材料相比于金属银有更好的吸收特性，然而更高的费米能级并不有利于石墨烯超材料对光的吸收。 研究背景 在石墨烯超材料中实现太赫兹波段的动态可调的等离子诱导透明现象受到很多科研人员的关注，太赫兹波段是有限的，如何利用单层石墨烯得到多重等离子诱导透明现象从而实现对有限波段的多频调制是研究的热点。另外，在实现等离子体诱导透明现象时，相比于金属超材料的静态调制，石墨烯除了动态可调还有哪些不同呢？在对应于吸收器的应用中，石墨烯的可调性是否是有利的呢，基于这些问题，我们做了这项研究工作。 ｜作者介绍｜ 刘志敏  教授 华东交通大学 ● 刘志敏，男，华东交通大学理学院院长，硕士生导师,中南大学理学博士，美国俄亥俄州立大学访问学者，江西省物理学会常务理事，江西省光学学会理事，江西省科技厅科技专家库成员。先后主持国家自然科学基金、江西省科技厅、教育厅基金等多个项目，发表SCI 高水平论文40余篇。 研究方向：微纳光子器件及应用，光波导，表面等离子亚波长光学、石墨烯表面等离子。 期刊介绍 Journal of Physics D: Applied Physics ● 2020年影响因子：3.207 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。

主题：Graphdiyne ｜客座编辑｜ 李玉良，中国科学院化学研究所，中国 鲁统部，天津工业大学，中国 ｜特刊涵盖主题｜ This focus issue addresses the latest progress in the synthesis, structural characterization, theoretical calculations, and various applications in catalysis, battery materials, biomedicine, separations, and photo/electro devices based graphdiyne, a family of emerging 2D carbon materials. ｜投稿流程｜ 特刊文章与2DM期刊常规文章遵循相同的审稿流程和内容标准，并采用同样的投稿模式。 有关准备文章及投稿的详细信息，可以参阅IOPscience页面的作者指南。 作者可登入期刊主页进行在线投稿，在“文章类型”中选择“特刊文章”，并在“选择特刊”的下拉框中选择“Focus on Graphdiyne”。 期刊介绍 2D Materials ●2020年影响因子：7.103 2D Materials（2DM）是一本重要的高质量交叉学科期刊，将基础研究与迅速发展的新材料及应用汇集在一起。期刊从多学科的视角出发，力争涵盖石墨烯研究的各个方面，及其它二维材料的相关研究。文章内容包括：石墨烯和石墨烯衍生材料；硅和锗/锗烷氮化硼；二维拓扑绝缘子；复合氧化物；复合材料；新型二维分层结构。

主题：Bandgap Engineering and Optoelectronic Applications of Low-Dimensional Nanostructures 截止日期：2022年05月01日 ｜客座编辑｜ 郭鹏飞，太原理工大学，中国 余健文，香港城市大学，中国香港 曾若生，广西大学，中国 何颂贤，香港城市大学，中国香港 Takeshi Yanagida，东京大学，日本 阙郁伦，国立清华大学，中国台湾 袁荃，湖南大学，中国 特刊涵盖主题 Low-dimensional nanostructures are of particular interest with respect to their potential applications in highly integrated devices and systems. On-structure synthesis of nanowires or 2D materials with radially or axially modulated compositions along a single structure by...

本篇综述论文来自上海交通大学蔡伟伟特别研究员课题组和浙江大学吴学成教授课题组，文章系统综述了数字全息成像技术在复杂多相流动领域的最新研究进展及应用，为学术界和工业界全面了解各类复杂多相流动过程，进行各类故障诊断或状态评估，提供理论依据及参考价值。 文章介绍 Recent advances and applications of digital holography in multiphase reactive/non-reactive flows: a review 黄建青，蔡伟伟，吴迎春，吴学成 通讯作者： ■  蔡伟伟，上海交通大学   本文围绕全息技术在多相流领域的应用这一主题，从以下几方面总结并评述了近二十年来的研究进展： 在光路搭建方面，将全息成像技术和其他光学测量技术，如层析成像、拉曼散射、米氏散射、比色法测温（见图一）等，集成在同一套系统里，是该技术近年来的一个重要发展趋势，可提高测量精度或同步获得待测目标场的更多信息。 在图像后处理方面，更多全息重建算法和自动聚焦算法被提出（见表一），其中，数据驱动的算法（以深度学习为代表）表现出明显优于传统算法的计算效率，有望实现多相流场的在线诊断和实时调控。 在应用方面，全息技术已被用于极端环境下的颗粒场测量，如固体火箭推进剂的燃烧，金属粉末或煤粉的燃烧，以及超声速流场。 最后，本文也针对记录距离、颗粒浓度、火焰干扰等关键问题进行了详细讨论，为在实际应用中开展全息实验提供了重要 的参考价值。 图一：全息成像与比色法测温集成系统用于表征固体火箭推进剂的燃烧特性。 表1. Representative autofocusing methods in digital holography. 研究背景： 多相流场广泛存在于各类生产生活场景中，如电站煤粉燃烧，发动机燃油喷雾等，多物理化学过程及多相物质相互作用的耦合，使得多相流场的研究充满挑战。通过非接触式的光学测试技术，表征多相流场中粒子（如固体颗粒，液滴，气泡等）的形貌及运动特性，对研究粒子间的相互作用具有重要意义。数字全息成像技术在这方面具有独特优势：1）可显著拓展景深；2）同步获得目标光场的振幅和相位；3）多参数同步测量（如粒子形貌，粒径，三维分布，三维速度等），因此，全息技术广泛应用于各类多相流场。本篇综述将系统地介绍全息技术在光路和算法方面的最新进展，及在液滴，喷雾，推进剂燃烧，煤粉燃烧等领域的应用情况。 作者介绍 黄建青  上海交通大学 ● 黄建青（第一作者），上海交通大学机械与动力工程学院在读博士生，致力于先进光学诊断技术和金属粉末燃烧特性方面的研究，在Combustion and Flame, Journal of Fluid Mechanics等期刊发表SCI 检索论文16篇。 蔡伟伟  研究员 上海交通大学 ● 蔡伟伟（通讯作者），上海交通大学机械与动力工程学院特别研究员、博士生导师。致力于计算成像与燃烧诊断技术的交叉与融合，形成了具有特色的热物性与热物理测试研究方向。近年来，相继在Science、PECS等期刊发表论文90余篇。2016年入选国家高层次人才引进计划、2018年获得德国埃尔朗根高等光学研究院青年科学家奖。 期刊介绍 Measurement Science and Technology...

本篇研究来自南京信息工程大学尹志聪教授课题组，研究概述了： “暖北极-冷欧亚”模态在2020/21冬季东亚破纪录寒潮中有很大贡献，其影响是单独的欧亚冷所不能比拟的。年际尺度上的关系也是如此。 “暖北极-冷欧亚”的次季节反转对前冬持续冷事件和后冬持续暖事件有显著的调控作用。 寒潮路径中的地表温度反转对随后春季中国北方的超级沙尘暴起到决定性作用。 文章介绍 2020/21 record-breaking cold waves in east of China enhanced by the ‘Warm Arctic-Cold Siberia’ pattern 张艺佳，尹志聪，王会军，贺圣平 通讯作者： ■  尹志聪 南京信息工程大学 2020年12月下旬，中高纬地表气温呈现显著的“暖北极-冷欧亚”模态（WACS）温度异常。1月3日，巴伦支海–喀拉海与西伯利亚的温度异常差值高达20°C，为2020/21冬季的峰值。随着经向温度梯度的减小，大气斜压性相应减弱。持续维持的乌拉尔山高压和贝加尔湖深槽有效地输送了强冷空气南下，入侵中国东部 （图1）。四天后，中国东部经历了8℃以上的强烈降温，60个站点气温创新低。同年冬季的2月中下旬，中高纬呈现显著的“冷北极-暖欧亚”模态，与前冬相反的大气环流异常带来的暖平流，造成中国东部发生持续的破纪录的暖事件（图1）。WACS显著的次季节反转对前冬持续冷事件和后冬持续暖事件有显著的调控作用。 图1.  2020/21冬季中国东部逐日气温变化及距平 WACS指数与滞后四天的中国东部气温相关性最强。在1月的冷事件和2月的暖事件中，中国东部气温的最大响应均发生在WACS达到最强的第4天。在WACS模态下，中国东部气温显著下降并延伸至最南端，其对中国东部温度的调控显著强于单独北极暖或欧亚冷的影响。在年际变化尺度上，中国东部的冬季平均地表气温同样对WACS有显著的降温响应。当北极和欧亚同一方向变化时，对冬季平均气温没有显著影响。中高纬温度差异在年际尺度上也是影响冬季中国东部温度变化更有效的信号， 并且在CMIP6模式中得到了验证。 研究背景 极端寒潮是灾难性的天气事件，严重危害农业、交通和人类健康。2020年12月28日，国家气象中心发布了近五年来首次寒潮橙色预警。整个东部气温急剧下降，1750000 km2的地表气温下降超过12°C，60个气象观测站的最低气温突破历史极值，促成了破纪录的寒潮。同年冬季2月，中国东部转为回暖， 气温上升6-10°C。至21日气温比气候平均显著增高7.5°C，导致494个气象观测站超过同期历史最高纪录。在破纪录冷事件和暖事件前，“暖北极-冷欧亚”及其相反的“冷北极-暖欧亚”模态作为显著的前兆信号出现。 作者介绍 尹志聪  教授 南京信息工程大学 ●尹志聪，南京信息工程大学大气科学学院教授，主要研究方向为中高纬气候系统变异影响灾害天气的机制、短期气候预测。发表学术论文52篇，其中30篇第一/通讯作者论文发表在National Science Review、Journal of Climate、Atmospheric Chemistry and Physics、Environmental Research Letter等SCI一区和二区期刊。 期刊介绍 Environmental Research Letters ● 2020年影响因子：6.793 Environmental...