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2025 10.30

金属所研究员求解出三维Z2格点规范理论精确解

我国科学家在多体相互作用理论取得重要研究进展。中国科学院金属研究所张志东研究员求出三维Z2格点规范理论的精确解。这是张志东研究员求解出铁磁性三维伊辛模型精确解之后取得的又一个重要成果。研究结果发表在国际学术刊物Open Physics23 (2025) 20250215。非阿贝尔规范理论在理解基本物理过程（如电弱相互作用的量子味动力学、强相互作用的量子色动力学）的中心地位，成为物理学具有广泛研究兴趣的焦点。著名科学家杨振宁和米尔斯在1954年建立非阿贝尔规范理论。在此基础上，格拉肖、温伯格和萨拉姆统一了电磁相互作用和弱相互作用，这里规范场为无质量光子，假定有质量的矢量介子为弱相互作用的媒介。在电弱理论中，通过希格斯机制利用自发对称性破缺引入质量。对于强相互作用理论，动力学模型必须满足在短距离条件可以忽视作用力，即所谓的渐进自由。从而，与夸克耦合的SU(3) 杨-米尔斯场（量子色动力学）提供了唯一与高能轻子-核子散射实验相容的理论框架。为了理解夸克禁闭的夸克模型，我们需要一个从弱短程力变成强长程力的理论。已知的理论中非阿贝尔杨-米尔斯规范理论是唯一具有这种特征的理论。但是，从来没有人能够
2025 10.30

苏州纳米所在谐振腔中利用定向离子迁移策略实现宽波段解耦调控

在智能光热管理和多波段光谱调控等前沿领域中，亟须对电磁波谱中可见光和长波红外等非相邻波段进行独立控制。然而，现有的大多数电致变色体系中，可见光颜色和红外发射率的调控往往是同步的、相互耦合的，这极大地限制了其在光热管理等复杂场景下的应用。中国科学院苏州纳米所研究团队提出了一种新型光谱解耦调节器（SDR），它基于可电化学重构的双层谐振腔结构，分别采用对离子响应特性不同的材料作为介电层和反射层。通过调控电压，实现离子定向迁移至不同功能层，调控材料光学属性，从而分别调控可见光颜色与红外发射率，达到“可见色-红外发射率自由组合”的效果。研究人员选用氧化钨（WO3）作为上层介电层/可见颜色调控功能层，并保持对长波红外透过；选择梯度致密化碳纳米管薄膜作为下层反射层/红外调控功能层。静态时，氧化钨和梯度致密化碳膜的反射表面构成布里-珀罗（FP）谐振腔，可以形成丰富的结构色（黄、橙、红、紫、蓝、青、绿等）；当施加电压时，利用离子穿过梯度致密化碳膜内部的多孔结构到达不同功能层的电化学过程，可实现颜色的大幅度且精细调控（红色→橙色→绿色等），可实现红外发射率的大幅度调控（ΔℇLWIR=0.57）。有趣的是这
2025 10.30

科学岛团队在CLAM与ODS钢连接技术研究方面取得新进展

近日，中国科学院合肥物质院核能安全所科研团队在核聚变结构材料的固态连接技术研究中取得新进展，揭示了热变形连接过程中界面氧化物演变与界面愈合机制，相关研究成果发表在材料科学领域知名期刊Materials Characterization（《材料表征》）上。中国低活化马氏体（CLAM）钢和氧化物弥散强化（ODS）合金均是聚变堆包层结构的核心候选材料。CLAM钢制备工艺成熟，但服役温度上限为550℃，而9Cr-ODS合金因其内部弥散分布的高密度纳米氧化物，具有更优异的高温力学性能和抗辐照性能，但目前其制备规模受限。因此，如何实现这两种异质材料的可靠连接对于制造可服役在较高温度且可规模化生产的聚变堆包层产能部件至关重要。传统熔焊技术易导致ODS合金中纳米氧化物的分解与粗化，严重影响接头性能。为解决该难题，科研人员创新采用热变形连接这一固态连接技术，系统研究了1050℃下不同变形量对CLAM钢与9Cr-ODS合金界面组织与氧化物的影响规律。结果表明，界面氧化物的成分、尺寸与形貌随变形量增加发生显著转变。5%变形量下存在的粗大Cr-Mn-Ti复合氧化物随变形增大逐步分解，并转变为更稳定的TiTaO
2025 10.30

抑制催化材料非晶化实现大电流解水制氢与生物质高值转化耦合

甘油氧化作为生物质平台分子增值的重要途径，其氧化产物广泛应用于制药、食品、化妆品和纺织等行业。然而，传统热催化甘油氧化过程依赖高温高压的反应条件，使用有毒氧化剂和溶剂，污染大、能耗高，限制了其可持续发展。面对国家“双碳”战略目标及绿色发展的迫切需求，电催化甘油氧化（GOR）技术应运而生。该技术以水为氧化剂，以绿色电能为能量输入，不仅为甘油绿色氧化升级提供了新路径，还可替代电解水制氢过程中的高能耗析氧反应，降低系统能耗，实现在生产高值化学品的同时高效制备绿氢，具有显著的科学研究价值与应用前景。过渡金属氧化物（如Co3O4、NiO等）因其催化性能优异和成本较低，成为GOR反应中常用的催化材料。然而，在面向氢能产业所需的工业级电流密度（500 mA cm−2）下进行GOR时，这类材料表面易发生氧化非晶化，进而引发析氧副反应，降低目标产物的法拉第效率。这一科学挑战严重制约了GOR技术在氢能产业中的规模化应用。针对该挑战，中国科学院金属研究所太阳能与氢能材料研究团队提出了一种通过引入Cu2+抑制过渡金属氧化物表面非晶化的新策略（Cu-GOR）。相关研究结果表明，在电解液中添加微量Cu2+（相当于
2025 10.30

科学岛团队在烟气气溶胶粒径分布和分子结构在线表征方面取得新进展

近日，合肥物质院安光所基础科学研究中心质谱技术及应用研究团队在卷烟烟气气溶胶粒径分布和分子结构在线表征方面取得重要进展，相关研究论文以“卷烟烟气气溶胶粒径分布与分子结构的在线表征及其暴露风险评估”为题发表于国际知名期刊Journal of Hazardous Materials上（IF = 11.3）。卷烟烟气气溶胶对人类健康构成严重威胁，其粒径、浓度及化学组成是影响暴露风险的核心因素。研究人员采用快速响应粒径分析仪（DMS500）和多路径颗粒剂量沉积模型（MPPD），依托自主研制的高性能真空紫外光电离气溶胶质谱仪（VUV-PIAMS），结合合肥同步辐射光源，实现了卷烟烟气气溶胶从粒径分布表征到分子结构探测的全面分析。结果表明，卷烟烟气颗粒物呈现小粒径、高浓度等特征，单次抽吸烟气颗粒物在人体呼吸道的沉积总量可达1010particles。其中，小于70 nm超细颗粒物的单次抽吸沉积量可达109particles，且支气管是其暴露的主要靶区。通过同步辐射光电离质谱检测技术，首次实现了卷烟烟气气溶胶颗粒物中同分异构体的在线检测区分，并同时鉴定出包括羰基化合物、生物碱、多环芳烃、有机酸等多类
2025 10.30

科学岛团队在新型稀土氧化物强化CLAM钢研究方面取得新进展

近日，中国科学院合肥物质院核能安全技术研究所科研人员在中国低活化马氏体（CLAM）钢中引入稀土铈（Ce）与镨（Pr）氧化物，显著提升了材料的力学性能。该研究成果已发表于核材料领域权威期刊Journal of Nuclear Materials（《核材料杂志》）。CLAM钢因其良好的机械性能和相对成熟的制备工艺，被视作聚变堆包层的主要候选结构材料之一，但其在高温下的强度与抗蠕变性能有待进一步提升。氧化物弥散强化（ODS）是提高钢材料高温性能的有效策略。目前富钇（Y）氧化物作为强化相的作用已得到广泛验证，但其他稀土氧化物在钢材料强化方面的潜力尚缺乏系统研究。本研究采用机械合金化与放电等离子烧结技术，制备了分别含富Ce和富Pr氧化物的两种ODS-CLAM钢样品，并系统分析了其微观结构演变及力学行为。实验结果表明，两种稀土氧化物均可有效促进晶粒细化，并在钢基体中形成高密度的纳米氧化物颗粒。进一步的界面分析表明，纳米颗粒与基体之间存在特定的共格界面及晶体学取向关系。在提升力学性能方面，富Pr氧化物表现出更明显的强度提升效果，而富Ce氧化物则在提升材料强度与塑性之间实现了良好的协同优化。该研究结果
2025 10.30

苏州纳米所提出芳纶胶体气凝胶薄膜的电操纵制备策略

气凝胶是一类通过溶胶-凝胶转变合成的超轻纳米多孔材料，具有极低的密度、极高的比表面积和优异的热绝缘性能，在能源、环境、航空航天和生物医学等领域展现出广阔的应用前景。然而，传统化学诱导的溶胶-凝胶过程中分子/溶胶前驱体无规随机组装，致使气凝胶的微观结构和宏观性能调控面临巨大挑战。因此，通过在溶胶-凝胶过程中引入外部物理场（如电场、磁场、声场等），对高性能分子/溶胶前驱体进行人为操控，将有望实现从微观到宏观尺度上的结构可编程性与性能优化，为新一代高性能气凝胶材料的理性设计与应用开辟新的可能。鉴于此，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张学同研究员团队提出了一种电场操控（Electro-manipulating,EM）新策略，结合电泳组装与电化学凝胶化技术，实现对带负电芳纶纳米纤维运动、取向及凝胶化过程的精准控制，从而制造出结构明确的微/宏观芳纶胶体气凝胶薄膜（图1）。该工作以Electro-manipulating of negative-charged aramid nanofibers towards micro-to-macro scale colloidal aerogel fi
2025 10.30

科学岛团队开发新型上转换纳米粒子实现高灵敏荧光检测

近日，中国科学院合肥物质院健康所/合肥肿瘤医院王宏志研究员、洪波研究员与中国科学技术大学附属第一医院徐傲副主任医师合作，发现WWOX基因胚系失活突变促进甲状腺癌发生发展。该研究提供了功能机制证据，从机制上连通了WWOX遗传变异与甲状腺癌的临床进程。相关研究成果以题为“Genetic and Functional Evidence Links Germline Biallelic Inactivating Variants in WWOX to Histological Mixed-Type Thyroid Cancer”发表于国际权威期刊Advanced Science （DOI：10.1002/advs.202507602）。WWOX基因位于人类第16号染色体的FRA16D脆性位点，其在多种癌症中频繁发生基因缺失，被视为一个抑癌基因。然而，WWOX 基因胚系失活突变已经被报导引起一种遗传性神经系统疾病-WWOX相关癫痫脑病综合征（WOREE综合征）。值得注意的是，至今鲜有研究报道在癌症中存在WWOX功能失活突变。正因如此，尽管WWOX被普遍认为是一个抑癌基因，但它实际上缺乏典型抑癌基
2025 10.20

苏州纳米所在机光伏电池湿热和冷热循环极端环境稳定性研究中取得突破

有机太阳光伏电池（OPV）因其质轻、柔性、可溶液加工等独特优势，在近太空、建筑一体化、物联网等领域展现出巨大应用潜力。然而，相较于晶硅电池，OPV器件的长期运行稳定性，尤其是在严苛环境（如高温高湿、冷热交替循环）下的可靠性，尚未得到充分验证。随着有机光伏电池效率的逐步提升，提升器件的本征与环境稳定性是亟待解决的重大问题。在前期OPV稳定性研究工作积累的基础上（Molecules28,6856 (2023)，Chem. Eng. J.503,158694 (2025)，ACS Appl. Mater. Interfaces17,15456-15467 (2025)），中国科学院苏州纳米所印刷薄膜光伏实验室针对有机光伏电池湿热和冷热循环极端环境稳定性提升需求，提出了从材料本征热稳定性筛选、器件功能界面优化、器件封装方法开发三个方面同步优化的系统解决策略（图1），首次实现高效率有机光伏电池在85℃/85%RH湿热条件以及-40℃至85℃的热循环条件下的优异稳定性结果，证实了高效有机光伏电池的湿热及冷热循环可靠性。图1：有机太阳能电池稳定性策略图2：有机光伏聚合物共混膜热稳定性分析在定量表征有
2025 10.03

金属所激子自发解离增强氮化碳聚合物半导体光解水制氢

具有光催化全分解水（OWS）制氢性能的廉价光催化材料是构建可规模化绿氢制取路线的关键。在已被报道材料中，聚三嗪酰亚胺（PTI）作为一种碳氮聚合物半导体，因其低成本、环境友好等特性，被认为具有开展低成本规模化全分解水制氢巨大潜力。尽管领域内尝试通过调节结构和成分来增强PTI的光催化性能，但其OWS性能仍然落后于无机半导体。追溯根本原因，是PTI材料的聚合物属性导致其相比传统无机半导体材料具有两个关键缺陷。一方面，由于碳氮骨架中能态局域性较强，聚三嗪酰亚胺的激子结合能高（此前报道值最低为43 meV，明显高于室温下扰动能25.7 meV），因此其内部产生的光生电子空穴难以解离成为自由电荷，而是形成束缚态激子，导致光生电子空穴复合几率高。另一方面，作为高晶态聚合物，聚三嗪酰亚胺的碳氮骨架具有高度对称性，缺乏各向异性电荷传输和空间分离的能力，氧化和还原位点重合，导致产生的氢气和氧气容易发生副反应。实际上，这两个关键缺陷也是包括聚三嗪酰亚胺在内的聚合物型半导体光能转换材料广泛面临的共性科学挑战。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太阳能与氢能材料研究团队提出了一种通过晶格工

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