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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
2023 03.24

中科院紫金山天文台提前两周预警30米级近地小行星飞掠地月系统

2023年2月27日，国际小行星中心（MPC）发布公告，确认中国科学院紫金山天文台（紫台）新发现的近地小行星2023 DU是一颗直径约30米的Apollo型近地小行星，也是我国在2023年发现的第一颗近地小行星，该小行星于北京时间3月5日近距离飞掠地月系统。2023 DU是在2023年2月20日被紫台近地天体望远镜首次观测到的，当时该目标为视亮度20.8等、视运动速度0.535度/天的快速移动小天体，急需更多跟踪观测来精测测定轨道。紫台将数据共享至MPC，发起其他观测设备的后随观测，但并未引起足够重视。2月22日、25日，近地天体望远镜持续对该目标进行跟踪观测，当时该目标已经增亮4倍，视运动速度已达1.471度/天，正在朝着地球方向快速运动。此时该目标才被国际关注并开展了后随观测。紫台也驱动姚安观测站的80厘米望远镜和星明天文台60厘米望远镜对该目标进行跟踪。2月27日，该目标的轨道最终得以确定，预报表明该近地小行星于北京时间3月5日9时45分，在3.3倍地月距离以11.74公里/秒的相对速度飞掠。3月1日，MPC还公布了三颗紫台发现的近地小行星（2023 DM1、2023 DO1、2
2023 03.24

中科院合肥研究院科学岛团队设计出一种检测铅离子的高灵敏度电化学传感器

近期，中科院合肥物质院智能所吴正岩和张嘉团队设计出一种可检测铅离子（Pb2+）的便携式电化学传感器，实现了铅离子的精准和便捷检测。相关研究成果已被电化学分析领域权威期刊Journal of Electroanalytical Chemistry接收发表。　　重金属离子对环境的污染被认为是全世界最严重的环境问题之一。铅离子作为一种高毒性的重金属离子，排放到环境中可造成较严重的污染，被动植物吸收后，通过食物链进入人体，会显著影响人体的健康，因此对铅离子的检测也受到越来越多的关注。然而，传统的检测方法具有样品预处理过程复杂、耗时长和仪器昂贵等缺点，研发特异性高、灵敏便捷、检测步骤简单的铅离子检测方法尤为迫切。　　针对此类问题，课题组开发出基于钴掺杂的普鲁士蓝结合MXene材料的便携式电化学传感器。该传感器可以检测纳摩尔浓度的铅离子，同时也展现出较高的抗干扰能力，良好的稳定性，并在瓶装水、自来水和湖水等真实样品检测中均表现出出色的铅离子检测性能。　　该研究工作得到国家自然科学基金和安徽省科技重大专项的资助与支持。　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jelec
2023 03.24

中科院广州能源研究所在地热储能方面取得新进展

《“十四五”能源领域科技创新规划》和《“十四五”新型储能发展实施方案》提出，通过消纳风光等可再生能源以实现能源系统稳定输出。地热储能具有高能量储存容量和高储能效率的优势，能大规模消纳非稳定可再生能源并有效解决季节性供需不匹配问题，可作为长时储能和系统调峰的首选。地热储能主要分为岩土储能和含水层储能，岩土储能不受水文地质条件限制，含水层储能则存储温度更高、规模更大，均是国内外储能技术研究的热点。然而，现有的岩土储能和含水层储能系统都避免不了热损失或热突破导致的储能效率低的问题，限制了其大规模应用。针对地热岩土储能效率衰减问题，中国科学院广州能源研究所地热能研究室龚宇烈团队依托青岛即墨鼎泰丰中深层地热供暖站，开展了基于消纳太阳能的中深层同轴套管岩土储能技术的研究。针对地热含水层长时储能技术瓶颈，联合中国科学院地质与地球物理研究所庞忠和团队，研发了基于消纳风光等不稳定间歇性能源的中深层地热含水层储/供能系统关键技术，并依托雄安新区容城领秀城地热供暖站进行了现场试验验证。在岩土储能方面，国内外研究结果表明：中深层同轴套管换热系统的传热和流动性能直接影响取热系统的供热效率，随着供暖周期增加存在热
2023 03.18

中科院金属所传统反铁电PbZrO3材料中发现亚铁电相

PbZrO3一直被认为是一类典型的反铁电材料，但由于制备和研究手段的限制，学界长期对其反铁电电偶极子的特性以及相关的铁电-反铁电相变过程缺乏直接认识，尤其对原子尺度的相关特性认识非常不足，严重阻碍了相关新型高性能储能材料的设计和研发。近年来，随着研究尺度的深入和研究手段精密性的提高，人们陆续在PbZrO3基的反铁电材料中发现了多种特殊非公度极化调制结构。此外，2021年的最新理论预测表明，在PbZrO3中可能存在一个比反铁电态更稳定的亚铁电态，且该亚铁电态可能是尚未被人们认知的反铁电和铁电物相的重要中间相，认为该亚铁电相对认识反铁电材料的物理基础极为重要。这些研究表明，PbZrO3中的电偶极子有可能与复杂的局部环境耦合，产生重新排列进而诱导出新的极化调制结构。为了对反铁电材料的基本物理性质有更系统的认识以及优化相关高性能储能材料的研发，有针对性的设计并制备材料，在原子尺度解析PbZrO3的潜在相结构与相变过程成为重要课题。　　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结构与缺陷研究部博士生姜如建同学在朱银莲研究员、唐云龙研究员等人指导下，在PbZrO3薄膜中成功观测到一种

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