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2026 03.31

科学岛团队在偏滤器热负荷控制与高性能台基兼容运行模式研究方面取得新进展

近日，中国科学院合肥物质院等离子体所徐国盛研究员团队及其合作者在偏滤器瞬态和稳态热负荷集成控制研究中取得重要进展。该研究首次在金属壁环境中，于分钟量级时间尺度上，演示了一种能够将偏滤器部分脱靶、无边缘局域模的高约束模式运行与高台基性能相结合的等离子体运行模式。这项研究结果以“Turbulence-Driven Edge-Localized-Mode-Free High-Confinement Mode with Divertor Detachment in a Metal-Wall Tokamak”为题发表在Physical Review Letters上。在下一代聚变装置中，偏滤器热负荷控制面临着挑战。一方面，偏滤器靶板需要承受极高的稳态热负荷；另一方面，在高约束模式下等离子体边界会产生一种称为边缘局域模（ELM）的周期性不稳定性，它所爆发产生的瞬态热负荷可能损伤装置内部件并引入杂质。通常通过注入轻杂质气体进入偏滤器脱靶状态来缓解其承受的稳态热负荷。然而，深度脱靶常常会冷却等离子体边缘的台基区域，导致性能下降。此前实现的无ELM运行往往伴随着台基性能的退化。因此，探索一种能同时实现偏
2026 03.31

科学岛团队在笼目超导体新型局域电子态研究中取得重要进展

近日，中国科学院合肥物质院、安徽大学、中国科学技术大学等组成的联合科研团队，在笼目超导体新奇量子态研究中取得重要进展。联合团队利用单原子杂质作为局域的“量子探测器”，借助扫描隧道谱学手段成功观测到两类特殊的低能准粒子态，为体系中可能存在的手性环路电流序以及自赋型拓扑超导态提供了关键的实验线索。相关研究成果以“Symmetry-broken Kondo screening and zero-energy mode in a kagome superconductor”为题，在线发表于Nature Physics。在钒基笼目超导体系CsV3Sb5中，由于其奇特的子晶格对称性及几何阻挫效应出现了丰富的量子物态和演生效应，近年来引起了领域的广泛关注。其中部分实验结果显示，该体系的电荷密度波态可能伴随着自发的时间反演对称性破缺，并且它的产生与领域内长期寻找的“环路电流序”有关。然而，该电子序对应的实验信号非常微弱，且对材料中的应力等外界刺激非常敏感，因此宏观尺度的测量结果尚存在较多争议。与此同时，该材料超导态的微观机制尚不明确，其正常态的拓扑属性是否可以在超导态诱导出奇异激发模式也有待进一步揭示
2026 03.31

金属所仿生材料研究取得系列进展

结构材料的性能不仅决定装备的工作深度、运行速度和负载能力等关键指标，更直接影响其服役安全性、可靠性及使用寿命。随着服役环境日趋极端、任务工况愈加复杂，结构材料在强度、韧性、阻尼、耐疲劳以及导电、耐热等多个方面性能要求不断提升，材料设计由满足单一性能指标为主转向多维性能的同步提升，结构-功能一体化需求日益凸显。然而，材料不同性能之间普遍存在相互制约关系：在力学性能层面，强度与韧性往往难以兼顾，强度的提高通常伴随着塑性和损伤容限的下降；同时，力学性能与电、热等功能之间也常相互制约，进一步加剧了材料综合性能协同提升的难度。与此同时，传统的成分设计、组织调控及常规复合等方法在材料性能提升方面已逐渐逼近理论或工程极限，难以从根本上突破结构-功能一体化所面临的约束。因此，亟需探索材料协同强韧化与结构-功能一体化的新原理与新方法。自然界中的贝壳、骨骼、竹子等生物材料虽然化学组成简单、形成条件温和，但在长期进化过程中形成了由宏观至原子尺度的复杂多尺度结构，从而展现出优异的综合性能，可为人造材料设计提供宝贵启示。近期，金属研究所材料疲劳与断裂研究部张哲峰研究员团队成员刘增乾研究员联合所内铝镁合金、特种复
2026 03.31

科学岛团队在原子尺度磁表征技术方面取得重要进展

近期，中国科学院合肥物质院强磁场中心、安徽大学、德国于利希研究中心、武汉理工大学等团队合作，在磁性表征技术领域实现重大突破，开发出一种能在原子尺度上解析反铁磁序的原创性表征方法，相关研究成果以“Magnetic circular dichroism imaging of atomic-scale antiferromagnetic order at a buried interface”为题，发表于Nature Nanotechnology。反铁磁材料因其相邻原子磁矩反平行排列、净磁化强度为零，具备抗外场干扰能力强、响应速度快等特性，被视为高速高密度信息存储与自旋电子器件的理想候选材料。然而，其零净磁化特征使传统磁性表征手段面临严峻挑战。目前，反铁磁序的研究主要依赖于散裂中子源和同步辐射光源等大科学装置，但存在空间分辨率有限、依赖宏观有序结构、难以用于微区与界面研究等瓶颈。针对上述难题，研究团队聚焦于显微方法与磁性表征技术的原始创新，基于球差校正透射电镜，提出并实现了原子柱分辨电子磁圆二色谱（EMCD）测量技术。该技术的核心突破在于，利用磁性原子柱两侧电子能量损失谱（EELS）信号的手
2026 03.31

苏州纳米所在光驱动低碳烷烃氧化方面取得进展

页岩气（甲烷、乙烷和丙烷的低碳烷烃混合物）勘探与开发所取得的重大进展，为摆脱石油依赖，实现高附加值化学品生产提供了可能，对缓解当前能源与环境危机具有重要意义。然而，传统热催化低碳烷烃转化需在高温下进行，导致能耗高、积碳严重及催化剂烧结等问题。因此，开发温和条件下可持续的乙烷脱氢制乙烯策略具有重要意义。光催化为太阳能向化学能的可持续温和转化提供了极具吸引力的策略，但如何实现光驱动低碳烷烃高效转化面临巨大挑战，例如光生电子空穴复合、产物选择性低等。针对上述问题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所徐勇研究员课题组利用负载Ni纳米颗粒的ZnO纳米网（Ni/ZnO NM），在低浓度O2条件下，成功实现了太阳光驱动的页岩气向醇类的温和转化。机理研究表明，金属-半导体强相互作用（SMSI）诱导电子从ZnO NM向Ni转移，形成了富电子的Ni位点和缺电子的氧空位（Vo）。在光照下，富电子的Ni位点和缺电子的Vo分别作为光生空穴和电子的受体，促进载流子分离，同时实现光还原与光氧化反应的空间解耦，提升烷烃氧化的催化性能和选择性。由丙烷光催化氧化生成的异丙醇产率达7.1 mmol g-1 h-1，选择性
2026 03.31

长春应化所在纯红光钙钛矿发光二极管（PeLED）的高效发光研究中取得重要进展

中国科学院长春应用化学研究所在纯红光钙钛矿发光二极管（PeLED）的高效发光研究中取得重要进展。秦川江研究团队提出了一种新型配体工程策略，通过调控结晶动力学，在薄膜中原位构筑了高度取向的准二维钙钛矿纳米片，实现了光学跃迁偶极矩（TDM）的高度水平取向，首次将635 nm纯红光PeLED的外量子效率（EQE）提升至31.2%。相关研究成果以“In-situ formation of oriented perovskite nanosheets with tailored optical dipoles enabling 30% EQE in pure-red LEDs”为题，发表于国际权威光学期刊《Light: Science Applications》。低维钙钛矿材料凭借其量子限域效应以及各向异性的光学特性，成为突破发光效率限制的一条极具潜力的途径。以往研究显示，传统的钙钛矿纳米片结构实现策略采用先合成后成膜的方式，所合成的胶体钙钛矿纳米片在悬浮液中能够展现出接近100%的发光量子产率，但将这些溶液相纳米片集成到功能薄膜中时，不仅难以精准控制晶体取向，而且配体引发的晶格畸变和层间不匹
2026 03.31

金属所在亚纳米金属Pd双原子催化加氢研究取得新进展

乙烯作为年产量超2亿吨的大宗化学品，广泛应用于聚烯烃工业。目前乙烯主要来源于石脑油蒸汽裂解工艺。该工艺所得的富乙烯原料气中含有少量的乙炔（0.5-3%）杂质会严重毒化下游乙烯聚合的Ziegler-Natta催化剂，导致催化剂寿命以及产品质量降低。工业上主要是通过乙炔半加氢工艺对富乙烯原料气进行净化，脱除乙炔。然而，由于乙烯过度加氢生产乙烷在热力学上更具优势，导致乙炔半加氢反应表现出高活性和高乙烯选择性难以兼得。目前，金属Pd纳米颗粒催化剂虽具有优异的乙炔加氢活性，但乙烯选择性极差，原料气中乙烯被大量消耗生成廉价的乙烷。金属Pd单原子催化剂由于活性位点的孤立分散，展现了优异的乙烯选择性；但是由于偏氧化态的Pd单原子上氢气解离活化能力较差，同时由于反应物分子间的竞争吸附，导致金属Pd单原子上乙炔半加氢的活性低。因此，开发高活性高选择性的乙炔半加氢催化剂仍面临巨大挑战。近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心刘洪阳研究员、特别研究助理洪峰博士与北京大学马丁院士团队、重庆大学孙耿副教授团队合作，成功在富缺陷石墨烯载体（ND@G）上构建了原子级分散的Pd2双原子催化剂（Pd2/ND@G
2026 03.31

广州能源所在微藻附着培养载体筛选方面研究取得进展

微藻附着（生物膜）培养是一项具有广泛前景的可持续生物质生产技术，与传统悬浮培养相比具有光合效率更高、生物质产量更大、采收成本更低等优点，受到广泛关注。该技术在工业化应用中仍面临两大主要挑战：一是适宜载体的筛选仍以经验为主，缺乏基于机理的预测性理论框架；二是现有载体筛选与评价多在水平放置条件下开展，忽略了载体表面取向对微藻附着性能的影响。近期，中国科学院广州能源研究所研究人员构建了一垂直微藻生物膜培养系统，以蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）与五种常见的载体材料（聚酯纤维、聚氨酯、尼龙、聚氯乙烯和聚丙烯）为对象，系统研究了界面热力学和胞外聚合物（EPS）在微藻附着与生物膜生长中的作用，并为垂直微藻生物膜的长期培养筛选出合适载体。研究结果表明，基于XDLVO理论，以载体表面疏水性为主导的Lewis酸碱相互作用决定了微藻与载体之间的界面能。这为载体的筛选与改性提供了理论依据。在生物膜生长过程中，蛋白核小球藻适应性地采取富含蛋白质的EPS分泌策略，以在适配性较差的载体上提升生物膜稳定性，但EPS分泌与生物膜生长之间存在资源权衡，理想载体应在降低界面能垒的同时，减少对适应
2026 03.31

广州能源所在高碳数酚类催化提质研究方面取得进展

近日，中国科学院广州能源研究所、华中科技大学在双酚A加氢脱氧制备双环烷烃的抗结焦催化剂构筑及加氢机制研究方面取得新进展。目前，废旧风机叶片、线路板中环氧树脂热解衍生的高碳数酚类难以高质利用。将高碳数酚类化合物（如双酚A）加氢脱氧为多环烷烃能有效提升燃料的能量密度，但该过程面临着抑制C-C键断裂和催化剂结焦的挑战。传统的微孔分子筛由于对大分子的传质能力有限，容易促进孔内发生二次副反应并导致结焦。为解决这一问题，研究团队设计并制备了一种负载钌的短介孔纳米片ZSM-5催化剂，该结构显著提高了反应物与金属/酸性位点接触的可及性，并加速了高碳数酚类物质的扩散。实验结果表明，该独特的纳米片结构结合适宜的布朗斯台德酸度，实现了由双酚A向2,2-二环己基丙烷的高效转化，产率达96.30%，同时有效抑制了C-C键的断裂和催化剂结焦。此外，研究团队利用环境透射电镜捕捉了Ru金属在原子尺度的瞬时变化，并结合密度泛函理论计算，揭示了其在不同加氢反应阶段的动态演变规律。该加氢脱氧（HDO）策略及机制探究为抗结焦催化剂的设计及在高碳数酚类化合物HDO过程中避免C-C键断裂提供了新思路，可广泛应用于废树脂和木质素热
2026 03.31

金属所提出并构建一种可调控电阻的新型器件—铁电阀

自旋阀是一类通过调控铁磁层中自旋取向实现电阻调制的多层薄膜器件，通常由交替堆叠的铁磁性与非磁性金属层构成，为高集成度、高性能自旋电子技术的发展提供了关键支撑，在磁存储、磁传感及自旋电子学等领域展现出重要应用价值。鉴于铁电性与铁磁性在物理概念与宏观响应行为上具有高度类比性，构建一种结构类比自旋阀、可通过调控相邻铁电层极化方向来实现电阻调控的“铁电阀”（Ferroelectric Valve）器件，具有重要的科学意义与应用前景。近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心材料显微科学研究部陈春林研究员团队创新性地设计出一种由铁电层/导电层/铁电层构成的三明治型铁电阀结构，并系统研究了其在铁电层极化平行与反平行两种构型下的原子尺度界面结构、局域电子结构及电阻态特性。相关研究成果以“Design of Ferroelectric Valve: A Spin-Valve-Analogous Structure for Modulating Electrical Resistance”为题发表于Advanced Materials杂志上。金属所乔贝贝博士、孙子益（23级博士研究生）及张盛（2

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