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2023 11.10

《自然》杂志发表，科学岛团队破解钙钛矿电池寿命基因难题

中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所、中国科学院光伏与节能材料重点实验室潘旭研究员和田兴友研究员团队与韩国成均馆大学Nam-Gyu Park教授、华北电力大学戴松元教授合作，成功在反式钙钛矿太阳电池研究方面取得新突破。研究团队首次发现钙钛矿阳离子面外分布不均匀是影响电池性能的主要原因，并通过设计1-（苯磺酰基）吡咯（PSP）作为添加剂均匀化钙钛矿薄膜相分布，获得了26.1%的光电转换效率（PCE）。相关成果于2023年11月2日加速在线发表（AAP）在《自然》（Nature）杂志上。钙钛矿太阳电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于新概念太阳能电池，经过多年发展，传统的界面钝化及结晶调控方法很大程度上推动了电池效率的提升，但近年来相关研究中该电池效率的提升速度明显放缓，相关研究遇到了“瓶颈”。科研人员发现，钙钛矿薄膜内往往不可避免的会发生相分离现象，研究团队前期工作表明有效管理卤素相分离有助于提高器件性能（Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 2213932）。高效率钙钛矿材料往往通过采用纯碘体系下的阳离子掺杂组分获得，尤其是FA
2023 11.10

中国科学院合肥物质院科研成果入选共建“一带一路”科技创新合作十年成果展

11月6日至7日，首届“一带一路”科技交流大会在重庆举行。中国科学院合肥物质院副院长、等离子体所所长宋云涛应邀参加大会系列活动，等离子体所助力泰国建成并运行托卡马克实验装置入选共建“一带一路”科技创新合作十年成果展。本次大会以“共建创新之路，同促合作发展”为主题，围绕政府间科技合作、科技人文交流、产业创新发展等议题举办系列活动，来自80多个国家和国际组织的800余名嘉宾参会。作为大会重要活动之一，共建“一带一路”科技创新合作十年成果展同期举办。中国科学院合肥物质院等离子体所与泰国核技术研究所合作全面升级改造HT-6M装置，建成并运行泰国托卡马克1号装置的合作历程和创新成果，作为提高共建国家科学研究水平和创新能力的25项代表性案例之一，在“共同提升科研能力”展区以文字、图片、视频等形式全方位展示，受到与会党和国家领导人、政府官员、国际组织代表、国内外专家学者关注。泰国托卡马克1号装置的建成运行，是我国与共建“一带一路”国家深化科技往来、共同提升科研能力的一个缩影。未来，随着泰国托卡马克1号装置不断升级、改造，由此搭建起的科技创新平台会一步步推动泰国在核聚变应用领域的发展，促进其在开展学科
2023 11.10

中国科学院科学岛团队基于并联平板异质结策略构筑高效Sb2S3太阳电池

近日，中国科学院合肥物质院固体所王命泰研究员团队在新型太阳电池研究方面取得重要进展，提出了并联平板异质结（PPHJ）太阳电池策略，并创造Sb2S3太阳电池光电转换效率纪录（8.32%）。相关研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition上，相关技术已申请国家发明专利。当前，太阳电池大规模应用的瓶颈仍在于缺乏低成本、高效及稳定的光电转换材料体系和器件。人们通常将两个独立工作的平板异质结（PHJ）器件进行串联来制备高效太阳电池。然而，现行串联电池中，上下两个次级电池间需插入透明的载流子复合层进行连接，大大增加了材料选择和器件制备的复杂性。鉴于此，研究团队提出了并联平板异质结（PPHJ）太阳电池策略。PPHJ策略保留了传统串联多层PHJ制备的便捷性，但消除了串联及并联串联PHJ体系中载流子复合层和多重电极制备的困难和复杂性。基于PPHJ策略，研究团队首次制备了Sb2S3基PPHJ电池，并创造了新的Sb2S3太阳电池光电转换效率纪录（8.32%）。该研究为低成本和高效的部分或全无机太阳电池提供了新的设计概念。该工作得到了审稿人的高度评价，他们一致认
2023 11.10

中国科学院紫金山天文台揭示红矮星周围类地行星的逆向自转机制

近期，中国科学院紫金山天文台季江徽课题组与合作者的研究揭示了围绕红矮星运行的类地行星逆向自转成因，评估了密近双星系统中类地行星自转轴翻转概率，该项研究为了解类地行星演化及宜居性提供了新的理论依据。相关结果已在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上发表。行星自转轴倾角θp是指行星赤道面与公转轨道面的夹角。在太阳系中，天王星的自转轴几乎躺在轨道平面上，倾角约为98°，而金星则是逆向自转，其自转轴倾角为177°。这些行星的高自转轴倾角为理解太阳系演化历史提供了关键线索，同时有助于深入了解行星物理特性与气候长期演变。类似地，可推测已发现的5500余颗系外行星亦可呈现复杂多样的自转状态，那么它们是否也会发生逆向自转？行星自转轴翻转的演化机制又是如何？在本项工作中，研究人员基于长期摄动与潮汐演化综合模型，利用数值模拟来研究系外行星自转轴倾角的长期演化。针对红矮星周围的类地行星，在广泛的参数空间中研究了Eccentric Kozai - Lidov（EKL）长期共振与平衡潮模型之间的耦合效应，发现在系统总角动量守恒的前提下，行星自转轴倾角θp会有两种演化情形。第一
2023 11.10

中国科学院长春应化所：“一次性塑料包装绿色替代与低成本制造技术”项目获科技部国家重点研发计划立项资助

由中国科学院长春应用化学研究所牵头承担的国家重点研发计划“循环经济关键技术与装备”重点专项“一次性塑料包装绿色替代与低成本制造技术”项目近日获得科技部资助，立项经费为2198.2万元。该项目负责人为长春应化所边新超研究员，并联合广东工业大学、北京师范大学、四川大学等高校与科研院所共同组成了在生物可降解塑料领域具有深厚研究积累和广泛影响的高水平团队。生物可降解塑料包装代替传统一次性塑料包装是解决“白色污染”的重要途径之一，然而推广生物可降解塑料还面临资源环境影响不清、降解机理不明、制造成本偏高等难题。亟需建立一次性塑料包装绿色替代和低成本制造的新方法新技术，开展工程示范。该项目面向塑料污染治理的国家重大需求和一次性塑料包装绿色替代的关键难题，揭示生物可降解塑料包装全生命周期资源环境影响规律，阐明其在典型环境下降解行为，建立调控策略，实现生物可降解塑料及制品的低成本制造，为我国塑料污染治理战略提供有力支撑。
2023 11.07

中国科学院紫金山天文台揭示天问二号探测目标2016 HO3的轨道特性

近期，中国科学院紫金山天文台季江徽课题组利用光学观测数据与自主研发的精密定轨软件，揭示了天问二号任务探测目标近地小行星(469219) Kamooalewa (简称为2016 HO3)的轨道特性与误差传播规律，并估算了其雅尔科夫斯基效应。该项成果对天问二号任务的实施及科学目标的实现具有重要的科学价值，论文于近期发表在《天文学杂志》（The Astronomical Journal）。图1 近地小行星2016 HO3的轨道、地心距与视星等变化特征近地小行星的轨道与地球轨道接近或相交，存在与地球相撞的潜在风险，因此可能会对地球环境及其生物圈带来显著影响。迄今，天文学家已发现了33,028颗近地天体，其中直径大于140米且距离地球轨道小于750万千米的潜在威胁天体约有2270颗，对地球构成了最直接的威胁。另一方面，小行星是太阳系的“活化石”，记录了“婴儿期”太阳系的关键信息，蕴含了地球生命起源的重要线索，具有重要的科学研究价值。近地小行星2016 HO3，由美国夏威夷泛星计划望远镜于2016年4月27日发现，据估其直径约为40米，自转周期约28分钟。研究发现，这颗快速自转且尺寸不大的“太空岩
2023 11.07

中国科学院紫金山天文台利用LHAASO精确测量银盘超高能弥散伽马辐射

中国科学院紫金山天文台（紫台）领衔的分析团队利用高海拔宇宙线观测站（LHAASO）的观测数据，测量了来自银盘的超高能段（10 TeV - 1 PeV）弥散伽马射线辐射。这是目前在超高能段对银盘面进行的最精确的测量，并且是世界上首次在该能段对外银道面区域给出测量结果。该研究成果以Measurement of ultra-high-energy diffuse gamma-ray emission of the Galactic plane from 10 TeV to 1 PeV with LHAASO-KM2A为题，于2023年10 月9日发表于《物理评论快报》并被选为“编辑推荐”。美国物理学会Physics网站也发表评论文章介绍了该结果。宇宙线的起源和传播是物理学和天文学领域的重大前沿课题。银河系弥散伽马射线主要产生于宇宙线和星际物质以及星际辐射场的相互作用，因而是研究宇宙线起源和传播的重要手段。由于宇宙线电子在银河系磁场和辐射场中快速冷却，超高能段的弥散伽马射线被认为主要来自于宇宙线原子核和物质的非弹性碰撞，进而可以直接探索核素宇宙线的分布，因此其被认为是粒子天体物理研究中最为重要
2023 11.07

中国科学院广州能源所在菌群重组解除餐厨垃圾厌氧发酵酸抑制机理方面取得进展

高负荷餐厨垃圾在厌氧消化过程中往往伴随挥发性脂肪酸(VFAs)累积，而高浓度VFAs则将严重抑制底物的降解和甲烷的产生，被认为是导致系统性能下降甚至反应体系崩溃的重要因素。鉴于厌氧消化的本质是水解菌、产酸菌、产乙酸菌和产甲烷菌等多种微生物协同降解有机物生产甲烷的过程，从微生物的角度解析VFAs抑制机制有助于从源头查明失稳原因。目前鲜有文献介绍关于厌氧消化VFAs抑制的生物学机理的研究及从源头改善VFAs抑制问题的方法。近期，中国科学院广州能源研究所研究人员通过逐步提高有机负荷诱导VFAs累积，分析了VFAs胁迫下微生物菌群结构演变特征，并着重阐述了高浓度VFAs下细菌和产甲烷菌对压力环境的差异性响应。在此基础上，利用驯化获得的耐酸产甲烷菌系对VFAs抑制厌氧消化反应器进行菌群定向重组，评价其人工调控效果，并揭示菌群重组强化VFAs抑制产甲烷过程机理。图1. VFAs累积对细菌和产甲烷菌代谢的影响。研究发现，随着有机负荷的逐步提高，累积的VFAs降低了丙酸盐氧化产乙酸菌及产甲烷菌的丰度，并允许水解酸化细菌占主导地位，有序的微生物代谢网络失衡，从而扰乱了甲烷的产生过程。宏基因组技术分析结果
2023 10.27

中国科学院苏州纳米所李清文团队成功实现>7GPa碳纳米管纤维制备

苏州纳米所李清文团队成功实现7GPa碳纳米管纤维制备碳纳米管纤维（Carbon nanotube fiber,CNTF）是由大量一维碳纳米管组装而成的宏观纤维材料，其碳纳米管组装单元（CNT）在理论上具备超高的力学与电学性能，使得碳纳米管纤维展现出兼具金属纤维、高分子纤维及碳纤维的综合性优势。在多种碳纳米管纤维常用制备方法中，浮动催化直接纺丝法（floatingcatalysis chemical vapor deposition, FCCVD）由于具有极高的制备效率，被认为是碳纳米管纤维宏量制备的关键技术。然而，该方法制备的碳纳米管纤维存在着大量的碳纳米管弯曲、缠结及管间孔隙等缺陷，限制了纤维性能的充分发挥以及实际应用。为此，研究人员通过多种后处理手段进行浮动催化碳纳米管纤维的性能增强研究。总体而言，现有后处理手段往往只着重关注纤维中的某一类型缺陷，且关于纤维微观结构变化对纤维载荷传递与性能的影响机理尚不明晰，阻碍了碳纳米管纤维性能的进一步提升。因此，发展出可同时实现纤维再取向及致密化的综合后处理技术，已然成为高性能碳纳米管纤维研究与应用领域的关键。本工作中，中国科学院苏州纳米所李清
2023 10.27

中国科学院苏州纳米所康黎星等在碳纳米管限域合成一维磁性原子链研究方面取得新进展

低维磁性材料由于其特殊的磁学性质，在基础理论发展和自旋电子器件应用均有重要研究价值，因而引起了研究人员的广泛兴趣。二维磁性材料研究在过去的十多年里取得了长足进展，如铬基卤化物范德瓦尔斯磁体CrX3（X=I、Br、Cl）具有高度可调的磁性能，表现出明显的层数依赖。然而，这些奇妙的特性能否从二维延续到一维是一个极具吸引力和挑战性的问题。合成高质量一维磁性原子链是研究其物理特性的重要前提。然而，将二维宏观尺寸缩小到一维原子链，必然会导致卷曲和不稳定，这使得合成和表征非常具有挑战性。针对上述问题，中国科学院苏州纳米所康黎星研究员等人采用碘辅助真空化学气相传输（I-VCVT）方法，以碳纳米管为模板，在其空腔内部高效率地制备了高质量一维CrCl3原子链，并在光谱研究中发现了一维原子链结构与碳纳米管之间的电荷转移。对该体系动态磁性的全面研究发现，一维CrCl3原子链在3 K左右存在自旋玻璃态冻结。该工作为控制合成一维磁性原子链提供了一个有效的策略，其丰富的磁学性质提供了物质基础充分研究其内在物理机制，也为未来开发基于一维磁性的自旋电子器件提供了基础。图1.一维CrCl3原子链的合成方法示意图和结构图

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