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2023 04.21

中科院苏州纳米所张凯团队等Nature Materials：黑磷及其合金单晶薄膜生长

近期，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张凯研究员与合作者在高质量黑磷薄膜的生长制备研究中取得重要进展，首次实现了在介质衬底上黑磷及其合金的高质量单晶薄膜制备。相关研究成果以Growth of single-crystal black phosphorus and its alloy films through sustained feedstock release为题，在《自然·材料》（Nature Materials）期刊在线发表。黑磷以其高载流子迁移率、宽广可调的直接带隙、原子层范德华集成等独特性质，成为了继硅等半导体材料之后，面向下一代电子、光电子应用的重要备选材料之一。与硅基芯片依赖于高质量单晶硅的制备类似，大面积高质量黑磷二维原子晶体薄膜的制备是其走向规模化集成应用的基础。由于黑磷晶相苛刻的形成条件，薄膜生长过程中成核与成核密度难以控制，现有方法制备的黑磷薄膜普遍为多晶结构，其晶体质量难以满足高性能器件的应用需求。近年来，尽管已有一些阶段性的进展被报道，包括张凯研究员团队对黑磷薄膜生长进行了持续探索，此前通过相变诱导成核的设计成功实现了介质衬底上黑磷薄膜的成核与异质外延
2023 04.21

中科院苏州纳米所赵志刚团队AM综述：共振腔增强的电致变色材料及器件

电致变色是电致变色材料的光学特性（透射率，反射率或吸收率）在电流或电压刺激下发生稳定、可逆变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。由于其独特的低能耗和光开关特性，广泛应用于显示器、智能窗户、防眩光后视镜以及电可调光学元件等领域。然而，传统的电致变色材料和器件通常存在着诸多缺陷，比如单调的颜色变化、较长的响应时间、复杂的器件结构和较差的循环寿命等，这限制了它们在更广泛领域应用中的发展。　　光学谐振腔在现代光子学中发挥着无处不在的作用，它们具有独特的能力，可以提供强大的光学约束和巨大的光-物质相互作用。近年来，多种类型的光学谐振腔，包括等离子体腔、米氏谐振腔、法布里-珀罗腔、光子晶体腔和混合腔，被引入电致变色材料和器件中以解决传统材料及器件的固有难题。它们可以在超薄的电致变色层中产生强烈的电磁近场增强，可以将电致变色材料在电致变色过程中微小的光学常数变化转化为高对比度的颜色变化，以此实现电致变色材料及器件的多色甚至全色调谐。然而，随着多彩电致变色技术的快速发展，仍然缺乏对这些新兴的共振腔增强的电致变色材料和器件的全面概述。因此，在这篇综述中，研究者重点介绍了基于不同类型光学谐振腔
2023 04.21

中科院合肥研究院科学岛团队在高压调控CrSiTe3结构和层间耦合方面取得新进展

近期，中科院合肥物质院固体所计算物理与量子材料研究部丁俊峰团队联合南开大学王维华教授等，实现了二维磁性材料CrSiTe3的高压结构及层间耦合调控，并利用超低频高压拉曼光谱阐明了其高压相的空间群信息。相关结果发表在Journal of Physical Chemistry Letters上。二维磁性材料因具有高度可调的物理性质以及在自旋电子学中的潜在应用价值，近年来引起了研究者的广泛关注。二维层状材料由于层间只靠微弱的范德瓦耳斯力(vdW)作用连接,可通过机械剥离法将其减薄至原子级厚度。具有磁各向异性的二维磁性材料,其物理性质与层数、堆叠形式等密切相关且可被多种外场调控。其中，CrSiTe3作为一种二维铁磁半导体，由CrTe6八面体单元形成六角蜂窝晶格,剥离后仍能保持长程磁序等诸多优异的物理性能，同时也是一种带隙可调的拓扑磁性材料。虽然，已有研究发现了CrSiTe3中压致超导电性和磁性的增强，但是其高压结构尚不清楚，这不利于分析和理解压力诱导的新奇现象和机制。为了解决这一难题，研究团队结合超低频高压拉曼光谱实验和第一性原理计算，明确了高压下CrSiTe3的结构。研究团队采用机械剥离法获得
2023 04.21

中科院合肥研究院科学岛团队发现同时携带APC和MLH1胚系突变的结直肠癌体细胞突变特征

近日，中国科学院合肥肿瘤医院肿瘤转化医学研究中心与安徽医科大学第二附属医院普外科合作发现一例罕见的同时携带APC和MLH1胚系突变的结直肠癌患者，并且研究了其肿瘤的体细胞突变特征，相关研究结果发表在遗传学领域知名期刊Genes Diseases。大约10%的结直肠癌是由于遗传的癌症易感基因突变导致。最常见的遗传性结直肠癌是家族性腺瘤性息肉病（Familial adenomatous polyposis）和遗传性非息肉性结直肠癌（Hereditary nonpolyposis colorectal cancer）。它们分别是由APC基因和错配修复基因（MLH1，MSH2，MSH6和PMS2）胚系突变引起，APC基因突变和错配修复基因突变同时遗传非常罕见。在这项研究中，项目合作团队在一个结直肠癌家族中通过全外显子组测序发现了一例20岁患有结直肠癌和多发性息肉病的患者同时携带APC和MHL1基因胚系突变。研究团队进一步解析了该患者结直肠癌体细胞突变的特征，该患者肿瘤表现出高度的体细胞突变负荷（TMB），主要是碱基C-T的转换和5碱基的InDels。由于肿瘤体细胞突变特征与年龄相关，因此推论
2023 04.21

中科院合肥研究院科学岛团队发展双模态传感策略用于氨基甲酸酯类农残可视化快速检测

近期，中科院合肥物质院固体所蒋长龙研究员团队在可视化检测环境中的西维因检测研究方面取得新进展。相关研究成果作为主封面发表在国际著名期刊ACS Sustainable Chemistry Engineering上。西维因作为一种有效的广谱氨基甲酸酯杀虫剂，已广泛用于防治农作物害虫。然而，过量使用或错误的使用方式会导致西维因残留，西维因在土壤、水果、粮食等介质中留存时间长，且易通过呼吸道和皮肤接触进入人体内，会对人体造成严重危害。因此，西维因残留的检测研究引起了极大的关注。近年来，农药残留的定性定量检测仍然侧重于仪器检测，如表面增强拉曼光谱、电化学分析、色谱等，但这些技术由于检测耗时长和复杂的样品预处理，不能满足现场快速检测需求，限制了它们的实际应用。因此，开发便携式和可靠的实时分析方法来检测西维因残留，对环境污染物监测和农业食品安全具有重要意义。为此，研究人员利用氨基修饰的金纳米颗粒、硅量子点和碲化镉量子点作为传感中心，设计了一种双模态（比色-比率荧光）传感体系，能够可视化定量检测痕量西维因残留。当西维因进入传感体系后，会通过静电效应触发金纳米颗粒团聚，导致紫外可见吸收光谱变化，伴随着
2023 04.21

中科院广州能源所在过冷解除过程中冰晶演化规律研究方面获得进展

近日，中国科学院广州能源研究所储能技术研究室冯自平研究员团队在中科院先导专项课题等支持下，在过冷解除过程中冰晶演化研究方面取得进展。相关成果以Investigation on the evolution of ice particles and ice slurry flow characteristics during subcooling release为题发表于传热传质领域国际学术期刊International Journal of Heat and Mass Transfer。冰浆（ice slurry）是一种由冰晶和水或水溶液组成的二元溶液，具有良好的换热特性和独特的流动特性，在冷能储存和运输方面具有显著优势。可控过冷相变技术是实现高效快速连续制冰浆的关键，本研究创新地采用数值模拟的方式研究过冷驱动下冰浆中冰晶粒径的演化规律。储能技术研究室基于该研究搭建的过冷式冰浆实验平台，能够实现高效连续制取冰浆。研究基于计算流体力学，将数群平衡模型（Population Balance Model, PBM）与Euler-Euler两相流模型耦合，探究了过冷水冰浆在水平直管中的冰粒演化及
2023 04.21

中科院广州能源研究所超长重力热管产出蒸气直驱地热发电系统试车成功

近期，中国科学院广州能源研究所蒋方明团队在中科院先导专项课题等支持下，完成了世界首创热管产出蒸汽直驱汽轮机地热发电系统的设计，在河北省雄安新区安新县开展了超长重力热管蒸气直驱地热能发电系统的场地实验研究，并于3月23日至26日成功进行了72小时发电试车。地热能稳定可靠，不受气候变化和昼夜交替等的影响，可用作电力系统的基础负荷。目前主要的地热发电技术手段限于地热水闪蒸式发电或有机朗肯循环（ORC）发电两种方式，但地热水闪蒸和有机工质蒸发过程均会导致损失，且地热卤水容易在闪蒸器、ORC蒸发器中结垢。相较于传统技术，蒋方明团队原创技术成果超长重力热管SLGHP（中）深层地热开采系统产出的饱和蒸气，可用于直接驱动汽轮机进行发电，能够有效避免中间过程的损失及腐蚀结垢问题。超长重力热管中（深）层地热开采系统已在多地成功开展了场地实验或示范。河北省雄安新区的场地示范为蒋方明团队联合中国地质科学院水文地质环境地质研究所王贵玲团队共建，2021年至2022年期间完成了目前世界最长（4150米）热管的研发和地热开采系统建设，产出地层平均温度约81℃、地面获得最高温度78℃的氨蒸汽；长时平均采热量可以超过1
2023 03.24

中科院苏州纳米所吴晓东团队许晶晶等在具有超快锂离子传输动力学与宽温性能的高能量密度锂金属电池研究方面取得进展

高能量密度锂金属电池被视为下一代极具前景的储能器件之一，在电动汽车、航天航空等领域有着潜在应用价值。然而，目前商用碳酸酯电解液一般具有高熔点、低温下粘度较大和低温下Li+传输和电荷转移动力学缓慢等缺点，严重限制了锂金属电池在低温下的应用。同时，面对以高镍（LiNixCoyMnzO2 (x≥0.9)）为代表的高能量密度三元层状正极材料，商业电解液中的LiPF6易分解产生氢氟酸并发生界面腐蚀，造成Li+/Ni2+阳离子混排、氧空位缺陷的形成和过渡金属离子溶解等现象。因此开发适用于高镍LiNixCoyMnzO2 (x≥0.9)/Li电池的新型低温电解液十分迫切。　　针对以上问题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所吴晓东团队许晶晶项目研究员指导学生韩然、王志诚从调控锂离子溶剂化结构的角度出发，采用高浓度二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）搭配低粘度高介电常数乙酸乙酯（EA）和成膜添加剂氟代碳酸乙烯酯（FEC），成功制备出了一种可应用于宽温度范围（-60-60 ℃）和高电流密度锂金属电池体系的新型电解液（2.4m-DEF），通过傅里叶红外光谱（FT-IR）和DFT理论模拟计算，验证了电解液中主要
2023 03.24

中科院紫金山天文台等基于嫦娥五号样品研究揭示月球年轻火山活动奥秘

近日，中科院紫金山天文台天体化学团队联合中国科学技术大学、美国佛罗里达大学、中国地质大学（武汉）和中科院南京地质古生物研究所，对我国返回的嫦娥五号月球样品开展了详细的岩相学、矿物学、微量元素地球化学和Fe-Mg-Sr同位素分析，揭示了嫦娥五号样品月幔源区特性和月球年轻火山活动奥秘。研究结果发表在国际天文期刊TheAstrophysical Journal Letters上。月球是人类深空探测的“前哨站”。2020年12月，我国首次地外采样返回任务“嫦娥五号”成功返回了月球正面风暴洋北部的样品1731克。新研究成果随之竞相涌现，其中关于月球在20亿年前仍有火山活动的结论更是刷新了我们此前对于这颗具有高表面积与体积比星球的认知。基于嫦娥五号样品研究其月幔源区性质对于理解月球年轻火山活动的驱动机制至关重要。研究团队对两个玄武岩岩屑样品（编号CE5C0800YJYX038）开展了三维CT扫描，确认岩屑样品是玄武岩岩屑，不是撞击熔体。选取部分样品制成光片，开展详细的岩相学和矿物学原位分析，剩余样品溶解开展主微量元素和Fe-Mg-Sr同位素分析。结果表明，组成两个玄武岩岩屑的辉石、橄榄石和长石等的
2023 03.24

中科院紫金山天文台牵头完成中国南极科学考察太赫兹实验

中国第39次南极科学考察期间，中国科学院紫金山天文台牵头完成了南极内陆太赫兹天文试观测和通信收发等实验。紫金山天文台科考队员已乘坐极地考察船离开南极中山站，返航回国。中国南极昆仑站所在的冰穹A是独一无二的地面太赫兹天文观测优良台址，也是具有重要战略意义的科学考察地。中国第39次南极科学考察队于2022年10月先后随“雪龙2”号和“雪龙”号极地考察船从上海出发赴南极，并在时隔三年后再次派遣内陆队赴昆仑站、泰山站考察。紫金山天文台科研人员参加了此次南极内陆科学考察，携带一套我国自主研发的南极太赫兹探测实验系统，包括太赫兹超导接收机、太赫兹信号源、低温制冷机和小型高精度天线等自主研制的关键核心设备。科研人员分别在昆仑站和泰山站开展了太赫兹天文试观测和通信收发演示实验，首次实现我国自主研制太赫兹探测设备在南极内陆极端环境下的成功运行，并精确测定冰穹A地区0.5THz观测窗口大气透过率，进一步完善了前期太赫兹天文台址测量结果，对未来南极内陆太赫兹天文观测具有指导意义。本次实验还首次实现南极内陆地区公里级0.5THz频段太赫兹信号收发实验，为今后在南极深入开展下一代通信技术研究和实验验证奠定了基础

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