科研进展

首页科研进展

2025 12.30

科学岛团队发现高能量密度压卡制冷新材料

近日，中国科学院合肥物质院固体所与浙江巨化装备工程集团有限公司、东莞理工学院、中国工程物理研究院核物理与化学研究所等合作，在塑性超离子导体材料 Ag2Te1-xSx中发现了高能量密度的压卡效应。该材料在单位压力下表现出的压卡性能显著优于目前已知的绝大多数无机压卡材料。相关研究成果以Colossal Barocaloric Strength in Plastic Ag2Te1-xSxwith High Density为题发表于Advanced Functional Materials上。制冷技术革新是人类文明进步的重要标志。当前广泛采用的气体压缩制冷技术依赖的制冷剂多为强温室气体，与全球绿色低碳发展趋势相悖，且经过上百年的发展，该技术能效已接近理论极限。相比之下，压卡制冷技术利用固态材料在等静压作用下的熵变或温变实现制冷，不仅环境友好，理论能效也更高，被认为是替代传统制冷方案的有效候选技术之一。然而，当前该领域研究多聚焦于提升材料的质量熵变，对体积熵变及其实际应用价值的关注相对不足。更高的体积熵变意味着实现相同制冷量所需的材料体积更小，将直接推动承载容器的小型化。研究团队通过有限元模拟证
2025 12.30

苏州纳米所在氮化镓低压射频器件领域取得新进展

近年来，5G通信应用向手机等移动终端场景深度拓展，对低压高性能射频功率放大器（PA）的需求日益迫切。氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）因其高电子饱和速率和优异的二维电子气（2DEG）输运特性，已成为实现高性能射频前端的理想选择。然而，常规GaN器件存在较高的膝点电压，严重制约了其在低压条件下的射频输出性能。针对这一问题，国际上的常规做法是采用强极化异质结（如InAlN/GaN、AlN/GaN等）以及“深度缩放”工艺路线，对加工精度要求较高。近日，苏州纳米所孙钱研究员团队成功研制出一种基于AlGaN/GaN异质结的硅基氮化镓“近无接入区”金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）器件，基于结构创新，在较为宽松的加工精度条件下，有效降低了膝点电压，并在低压应用中展现出卓越的直流与射频性能。研究团队通过将源漏极欧姆接触区域延伸至栅极边缘，并采用n⁺⁺-GaN二次外延技术，有效抑制了常规器件中由非栅控2DEG区域引入的接入区电阻，进而显著提升了器件的输出特性。该器件在550 nm栅长下，实现了2.11 A/mm的饱和电流密度、300 mS/mm的峰值跨导以及0.61
2025 12.30

金属所建立钛合金氢损伤阈值电位的安全服役判据取得重要进展

面向海洋强国战略需求，深海装备关键材料的性能优化已成为科技攻关重点。钛合金以其优异的力学性能和耐蚀性，广泛应用于深海苛刻环境（高静水压、低氧、长周期），主要归因于其表面自发形成的稳定且具有自修复能力的钝化膜。然而，尽管有这一优势，钛合金对氢致损伤仍具有显著的敏感性。在促进阴极极化的深海服役环境中（800~1000米深度氧浓度最低），这种风险变得尤为严峻。因此，探明深海环境下氢损伤的临界条件，揭示静水压力对氢损伤行为的物理化学影响机制，已成为国际海洋材料科学领域亟待突破的关键科学难题。针对这一重大需求，中国科学院金属研究所宋影伟研究员团队采用深海高压氢渗透原位测试技术，创新性地发现了“静水压力诱导氢损伤阈值电位正移”现象。研究团队通过构建“界面电场强度—析氢反应动力学—钝化膜理化特性”协同作用模型，成功破译了深海高压环境下钛合金氢损伤敏感性显著增加的物理机制。该研究的创新成果主要体现在：（1）首次量化了静水压力导致的氢致损伤阈值电位漂移规律（从常压的-0.41 V（SCE）正移至8 MPa下的-0.21 V（SCE））；（2）揭示了静水压力通过物理压缩双电层厚度、增强界面电场，进而指数级
2025 12.30

科学岛团队采用形貌诱导的细胞摄取增强策略提升单原子纳米酶的肿瘤治疗效果

近日，中国科学院合肥物质院强磁场中心王辉研究员团队与新加坡南洋理工大学赵彦利教授团队合作，依托稳态强磁场实验装置电子顺磁共振谱仪，成功构建出一种新型海胆状铜单原子纳米酶，并揭示了海胆针刺长度与细胞内吞效率及相应肿瘤催化治疗效果之间的构效关系，相关研究成果以Tuning the Needling Length of Copper Single-Atom Nanozyme for Enhanced Cellular Uptake and Chemodynamic Therapy为题，发表在国际期刊ACS Nano上。该研究采用多巴胺和氯化铜为前驱体，利用课题组发展的有机分子碳化-自还原策略，一步合成出海胆状铜单原子纳米酶(UCCSE)，并通过精细调控表面针刺长度进而优化其催化性能。在肿瘤微环境中，UCCSE同时展现出类过氧化物酶与类谷胱甘肽过氧化物酶活性：一方面催化内源性H2O2持续产生高活性的羟基自由基(•OH)，另一方面消耗细胞内还原性谷胱甘肽，抑制•OH被清除，从而放大氧化应激效应,提升化学动力学治疗效果。研究团队结合电子顺磁共振测量、米氏动力学分析及理论计算等多种手段进一步证实了U
2025 12.30

金属所柔性单通道多功能热电半导体传感器件研究取得重要新进展

近年来，微型化、柔性化、智能化等多功能集成电子器件在人工智能、生物医疗、集成电路等领域取得了显著的发展。其中，能够同时感知触觉和温度的柔性应力/应变-温度传感器，因其在电子皮肤、柔性传感器等发展中的关键作用而受到广泛关注。传统的应力/应变-温度传感器的设计策略主要是将两种具有应力/应变和温度传感功能（热电/热释电和压电/压阻效应等）的材料集成构建成叠层结构的传感器件。然而，此类器件通常以“一对一”模式运行，结构设计和数据采集复杂，且需要外部电源驱动，其长期稳定监测的可靠性不佳。此外，大多数关于应变传感的研究往往忽视了应变率传感（施加应变的速率）的重要作用，这是动态场景中的关键因素。即使在相同的应变大小下，由于应变和应变率相互耦合，应变率的变化也会显著影响材料的应变响应特性。传统传感器无法通过单一材料和简单结构来实现对多参数变量的实时监测，既实现材料的多功能化传感具有很大挑战。近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心邰凯平研究员带领团队研制出一种基于碲纳米线（Te-NWs）热电-压电耦合效应的柔性、单通道、应变/应变率-温度多模态传感器。研究人员通过材料调控和结构设计克服了以往
2025 11.30

紫金山天文台揭示镜像模激发的能量来源

近期，中国科学院紫金山天文台领衔的联合研究团队，提出一套可定量描述波粒相互作用的理论，解决了等离子体物理学的一个基础问题——镜像模激发的能量源自何种粒子。该理论明确指出，非共振粒子是镜像模激发的能量来源。该研究成果以“Free Energy Source of the Mirror Instability: Nonresonant Particles”为题于2025年10月27日发表在国际学术期刊《Physical Review Letters》上。镜像不稳定性是一类基本的等离子体不稳定性，常见于热压与磁压的比值较高的等离子体环境，如太阳风、日球层与行星磁鞘以及星系团内介质等。在空间和天体等离子体中，镜像不稳定性具有两个重要作用：一是限制温度分布，二是放大局部磁场。因此，它如同一个关键的“调节器”，有效塑造着空间和天体等离子体环境。在20世纪五六十年代等离子体物理学建立初期，S. Chandrasekhar、R. Z. Sagdeev和A. Hasegawa等学者在研究镜像不稳定性时发现，磁流体模型和动理论模型下的不稳定性增长率存在显著差异，由此引发了关于其物理本质的长期争议：磁流体模
2025 11.30

中国科学院燃烧等离子体国际科学计划项目启动同步发布BEST研究计划

11月24日，中国科学院燃烧等离子体国际科学计划项目在合肥启动，同步面向国际聚变界发布紧凑型聚变能实验装置BEST研究计划。国际科学计划由中国科学院国际合作局专项支持、中国科学院合肥物质院等离子体所承担实施，拟通过设立开放科研基金、组织国际学术会议、搭建联合实验平台、吸引外籍人才来华合作、建设国际化人才队伍等方式，进一步整合国际聚变领域合作资源，凝聚国际聚变科学家智慧力量，围绕聚变物理前沿问题开展合作研究，解决聚变能研发的共性挑战。会上，中国科学院合肥物质院等离子体所联合欧洲聚变研究团队面向全球共同发布BEST研究计划。来自中、法、英、德、意等10多个国家的聚变科学家共同签署《合肥聚变宣言》，倡议以开放共享、合作共赢精神，鼓励聚变领域的科研人员到合肥开展聚变合作研究，共同开创聚变能源未来，实现人类终极能源梦想。转载自：https://www.hf.cas.cn/zhxw/jrtt/202511/t20251125_8016701.html
2025 11.30

苏州纳米所纳米加工平台在InP基半导体激光器领域取得新进展

InP基半导体激光器具有光纤传输损耗小、受外界环境干扰小、对人眼安全等优点而广泛应用于光纤通信、数据中心、5G网络、卫星通信、激光雷达等领域。近期，苏州纳米所纳米加工平台基于在InP材料外延、器件设计、器件制备等方面的积累在InP基半导体激光器领域取得了重要进展。进展1：低阈值高功率单模激光器DFB激光器因其窄线宽、高边模抑制比和低相位噪声优势已成为光纤通信、数据中心光交换、5G网络等系统的核心激光源，降低阈值对提升能效和集成度至关重要。采用非对称耦合的光栅结构，通过打破镜像对称性使奇偶模式发生耦合，形成四阶带边简并态以增强局域光子态密度，从而有效降低了阈值电流。所制备器件实现了1550 nm波段稳定的单纵模输出，阈值电流密度由2.41 kA/cm²降至1.88 kA/cm²（降低22%），同时保持90 mW以上的高功率输出。相关成果以Degenerate band edge laser with enhanced local density of optical states for threshold reduction为题发表于Optics Express上，博士研究生郭誉钧为第
2025 11.30

金属所原子尺度结构转变精准操控的原位电子显微学研究

原子级制造是国家重点布局的未来产业方向之一，原子尺度结构转变的精准操控与实时观测属于原子级制造领域的基础科学问题。近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室联合松山湖材料实验室研究团队，在该领域取得重要突破。以透射电子显微学方法为主，他们利用扫描透射高能电子束，不仅实时捕捉到KTaO₃晶体中Ta原子的动态运动，更成功诱导其结构精准转变为钨青铜K₆Ta₁₀.₈O₃₀，揭示了转变的关键调控参数。成果以“In-Situ Observation of Atom Motion and Manipulation of Structural Transformation”为题发表于《Advanced Materials》杂志，为原子尺度“造得准”与“看得清”奠定了重要科学基础。他们通过精确调控电子束剂量与位移，利用“knock-on”效应选择性“踢出”KTaO₃中的钾、氧原子形成空位，进而驱动较重的钽原子迁移。这种协同原子运动最终促使材料从钙钛矿结构KTaO₃转变为四方钨青铜结构K₆Ta₁₀.₈O₃₀。新结构在常温环境下稳定存在，显示出该方法在原子加工方面的广阔前景。结合低剂量相位衬度成像与密
2025 11.30

金属所闪速退火新策略实现晶圆级弛豫反铁电储能薄膜电容器

电介质储能电容器凭借高功率密度、超快充放电速度和长循环寿命等优势，被广泛应用于脉冲激光器、新能源汽车等高功率电子设备。然而，如何在维持高储能密度与效率的同时，进一步提升其温度稳定性，仍然是当前面临的关键挑战。目前，主流策略是通过多相复合、化学掺杂或缺陷工程等方法引入纳米畴结构，旨在诱导弛豫铁电或弛豫反铁电特性以优化储能性能。但这类方法的工艺通常较为复杂，制约了高性能电介质储能薄膜的大规模制备。针对上述挑战，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心胡卫进研究员团队创新性地提出利用超快结晶过程 “锁定” 高温纳米铁电/反铁电畴，以制备高性能弛豫铁电或反铁电薄膜的新思路。研究团队据此成功开发出升降温速率达每秒1000 ℃的“闪速退火”工艺，并凭借它，仅用1秒就完成了锆酸铅 (PbZrO3) 弛豫反铁电薄膜的结晶 (图1)。相关薄膜电容器展现出了良好的储能性能和出色的热稳定性。该成果以“闪速退火构筑晶圆级弛豫反铁电薄膜以提升储能性能 (Flash annealing-engineered wafer-scale relaxor antiferroelectrics for enhanced

每页 10 记录总共 796 记录
第一页 <<上一页下一页>> 尾页
页码 17/80 跳转到