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2025 07.20

紫金山天文台“夸父一号”科学团队揭示高能C级太阳耀斑中的反常电子加速行为

7月5日，我国首颗综合性太阳观测专用卫星“夸父一号”（ASO-S）在轨运行满1000天，正在持续积累太阳活动第25周高峰期的太阳爆发观测数据（如图1）。近日，中国科学院紫金山天文台“夸父一号”科学团队利用硬X射线成像仪（HXI）载荷的观测数据，首次系统研究了高能C级耀斑（具有30 keV高能辐射的C级耀斑）的统计属性，发现了不同于传统认知的反常电子加速特性，为理解太阳爆发中的电子加速和能量释放机制提供了新视角。该发现是“夸父一号”卫星“一磁两暴”（太阳磁场、耀斑、日冕物质抛射及其本质关联）核心科学目标的重要进展。相关工作发表在国际著名天文期刊《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）。图 1 近几个太阳活动周的太阳黑子数变化。当前我们处于第25周的高峰期，这也正是ASO-S四年设计寿命的预期观测目标，记录到的X级大爆发已超过70个。背景图取自solarcyclescience.com。根据标准太阳爆发事件模型，磁绳结构的爆发引起磁重联过程，一方面加速粒子、加热等离子体，产生几乎覆盖全波段的辐射增强，即表现为耀斑；另一方面推动大尺度磁结构
2025 07.20

科学岛团队提出新方法制备高效钠硫电池

钠硫电池因其理论能量密度高（1274 Wh kg−1）以及钠和硫元素储量丰富等优点，受到广泛关注。近日，中国科学院合肥物质院强磁场中心王辉研究员、郑方才研究员在钠硫电池主族金属催化剂性能研究中取得突破。他们提出了轴向N配体调控钙（Ca）单原子位点电荷局域化策略，提升了钠硫电池的反应性能。相关研究成果发表在国际期刊《自然通讯》（Nature Communications）上。传统观点认为，主族金属因其具有离域的s/p带电子结构，对钠硫电池反应缺乏催化活性。因此，调控主族金属位点的配位环境是获得高活性钠硫电池催化剂的关键。针对这一科学问题，研究团队采用氨气热处理策略，成功制备出高活性Ca单原子催化剂。该策略通过向平面Ca−O−C单原子结构中引入轴向的N配位原子，调控了Ca单原子位点的p轨道电子结构，增强了Ca单原子与硫物种之间的p-p轨道杂化相互作用，揭示了Ca单原子对多硫化钠吸附−催化增强机制。基于该催化剂的钠硫电池展现出优异的电化学性能：在0.2 C的电流密度下循环100次后，电池容量仍依然保持1211 mAh g−1，并表现出优异的循环稳定性。该研究不仅为钠硫电池主族单原子催化剂的设
2025 07.20

广州能源所在新能源政策研究方面取得系列进展

近日，中国科学院广州能源研究所能源战略与碳资产研究中心蔡国田研究员团队在新能源政策研究方面取得系列进展。作为政策推动的新能源产业，我国风能产业自2006年《可再生能源法》实施以来得到长足发展。在政策驱动下，我国发展了本地化风能技术，建立了庞大的风能产业并嵌入全球价值链。近年来，随着可再生能源装机量迅速增长，能源电力难以及时消纳的问题凸显，且在难以直接电气化的长距离交通运输、重工业等领域仍面临严峻的脱碳挑战，因此发展可再生电力来源的绿氢产业被视为解决该难题的关键方案之一。政策作为驱动风能与氢能技术和产业发展的关键手段，在绿氢产业发展过程中，对技术创新的影响及作用机制仍不清楚，分析政策对技术创新的影响是推动新能源技术持续发展、进一步降低成本的有效途径。该研究构建了风能部件和氢能价值链不同环节的创新和政策的高分辨率一手数据库，分别覆盖1980-2020年间112个国家以及2010-2022年间67个国家，构建了包含政策、专利、工业竞争力、国际原油价格、知识产权生态、GDP、人口等方面的统计模型，深入分析了各类政策对不同风能部件、氢能价值链不同环节创新的异质性影响，揭示了变量之间的影响机制，通
2025 07.20

科学岛团队在水系准固态锌离子电池研究方面取得新进展

近日，中国科学院紫金山天文台暗物质间接探测团组在类轴子粒子（ALPs）探测领域取得重要进展，利用高灵敏度X射线观测数据，显著提升类轴子-光子耦合强度上限，较此前的最佳限制提高了约两个数量级。该成果于2025年6月17日发表于《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett.)。近期，中国科学院合肥物质院固体所胡林华研究员团队在水系锌离子电池凝胶电解质研究方面取得新进展。科研人员利用尿素作为亲锌增溶剂，开发出具有高机械耐久性的醋酸锌凝胶电解质，组装成的软包电池具有高比容量和高韧性。相关成果发表在国际期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。水系锌离子电池因电解液泄漏和腐蚀问题导致实际应用受限，而准固态电解质因其流变稳定性和高柔韧性被视为解决方案。然而，当前对准固态电解质的研究普遍忽视成本与毒性控制，且抗疲劳性能亟待提升。理想的锌盐应具备低成本、环保和高水溶性，醋酸锌虽然符合成本和生态需求，但溶解性差，导致参与电化学反应的锌离子不足，进而限制电池容量与倍率性能。此外，由于“盐析”效应，高浓度的Ac⁻离子会极化水分子，进而增强
2025 07.20

紫金山天文台显著提升类轴子粒子耦合限制

近日，中国科学院紫金山天文台暗物质间接探测团组在类轴子粒子（ALPs）探测领域取得重要进展，利用高灵敏度X射线观测数据，显著提升类轴子-光子耦合强度上限，较此前的最佳限制提高了约两个数量级。该成果于2025年6月17日发表于《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett.)。类轴子粒子是一种假想的暗物质候选粒子，其核心特性是能与光和电子发生极微弱的相互作用。恒星核心如同高温高压的熔炉，可通过光子转化、光子聚变、康普顿散射以及轫致辐射等多种物理过程产生质量在千电子伏特（keV）量级的类轴子粒子。其中，运动速度较低的类轴子粒子会被恒星引力捕获，长期被束缚在恒星轨道附近形成“暗物质云”并不断积累。这些被“囚禁”的类轴子粒子随后会衰变成两个光子，其能量恰好等于类轴子质量的一半，在X射线波段表现为独特的单色谱线信号。此前，国际上多个研究团组通过分析太阳的数据，获得了对类轴子粒子的精确限制。范一中、蔡岳霖领衔的研究团队开展了系统地分析，指出尽管太阳有距离地球近易于探测的优点，但是由于辐射流量太高，一些高灵敏度的软X射线卫星无法对太阳进行观测。而南门二双星系统距离地球适中、年龄老，是探测keV类轴
2025 07.20

科学岛联合国际团队依托水冷磁体扫描力显微技术实现薄膜晶向高密读写新方法

近日，中国科学院合肥物质院强磁场中心陆轻铀课题组与英国华威大学彭威研究员、Marin Alexe教授及韩国浦项科技大学的Daesu Lee教授等国际团队合作，依托稳态强磁场实验装置（SHMFF）的水冷磁体扫描力显微镜及超导磁体SMA组合显微系统，在氧化物薄膜的铁弹性晶体取向调控领域取得重要进展。研究团队利用超锐针尖诱导的剪切应力，首次实现对氧化物薄膜中铁弹性畴的三维操控。相关研究成果在线发表于Nature Nanotechnology。铁性材料（如铁磁、铁电、铁弹）中复杂的畴结构及其诱导的局部异质性，为理解与优化材料的功能物性带来了挑战与机遇。铁弹材料作为铁性材料中最庞大的一类，其特征是晶格在机械应力下表现出具备弹性滞后的多取向态（孪晶）切换。在复杂氧化物中，铁弹序（晶体取向）常与其他自由度（如电荷、自旋、轨道等）强烈耦合，对材料的电子性质产生深远影响。然而，目前纳米尺度下对铁弹序的非易失性、非破坏性调控手段仍十分缺乏，这严重制约了相关基础研究和应用开发。研究团队以铁磁金属氧化物SrRuO3薄膜为研究对象，利用SHMFF水冷磁体平台开发的高灵敏磁力显微镜系统（MFM），在2-300 K
2025 07.11

长春应化所在钙钛矿光伏传输材料开发方面取得突破性进展

中国科学院长春应用化学研究所在钙钛矿光伏领域取得重要突破。研究团队成功开发出具有双自由基特性的有机自组装空穴传输分子，使钙钛矿光伏器件的效率、稳定性及大面积加工性实现突破。相关研究成果以“稳定、均匀的自组装有机双自由基分子用于钙钛矿光伏（Stable and uniform self-assembled organic diradical molecules for perovskite photovoltaics）”为题，于2025年7月11日在《科学》（Science）杂志上正式发表。《Science》杂志副主编Phil Szuromi评述道：“强给体-受体相互作用、共平面共轭和空间位阻的结合创造出双自由基自组装单层分子，作为钙钛矿太阳能电池的强大而高效的空穴传输材料。使用扫描电化学液池显微镜－薄层循环伏安法揭示了双自由基分子薄膜的空穴传输性能、稳定性和均匀性的提升。基于这些分子的微模组效率达到了23.6%，晶硅-钙钛矿串联电池达到了34.2%的认证效率。”钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本、可溶液加工、轻质可柔性、弱光响应强等优势，已成为清洁能源技术的重要研究方向之一。目前实验室
2025 06.18

科学岛联合国际团队依托水冷磁体扫描力显微技术实现薄膜晶向高密读写新方法

近日，中国科学院合肥物质院强磁场中心陆轻铀课题组与英国华威大学彭威研究员、Marin Alexe教授及韩国浦项科技大学的Daesu Lee教授等国际团队合作，依托稳态强磁场实验装置（SHMFF）的水冷磁体扫描力显微镜及超导磁体SMA组合显微系统，在氧化物薄膜的铁弹性晶体取向调控领域取得重要进展。研究团队利用超锐针尖诱导的剪切应力，首次实现对氧化物薄膜中铁弹性畴的三维操控。相关研究成果在线发表于Nature Nanotechnology。铁性材料（如铁磁、铁电、铁弹）中复杂的畴结构及其诱导的局部异质性，为理解与优化材料的功能物性带来了挑战与机遇。铁弹材料作为铁性材料中最庞大的一类，其特征是晶格在机械应力下表现出具备弹性滞后的多取向态（孪晶）切换。在复杂氧化物中，铁弹序（晶体取向）常与其他自由度（如电荷、自旋、轨道等）强烈耦合，对材料的电子性质产生深远影响。然而，目前纳米尺度下对铁弹序的非易失性、非破坏性调控手段仍十分缺乏，这严重制约了相关基础研究和应用开发。研究团队以铁磁金属氧化物SrRuO3薄膜为研究对象，利用SHMFF水冷磁体平台开发的高灵敏磁力显微镜系统（MFM），在2-300 K
2025 06.18

紫金山天文台等揭示原行星盘中四种流体不稳定性共存机制下的星子形成

近日，中国科学院紫金山天文台与清华大学高等研究院合作，通过高分辨率三维全局多流体模拟，揭示了原行星盘中四种流体不稳定性共存并协同作用，可在真实的湍流背景下有效促进尘埃汇聚，进而驱动星子形成。该项成果以两篇论文形式，于2025年6月9日分别发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）和《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）。原行星盘是行星形成的摇篮，而行星形成过程中尘埃的聚集和演化深受盘内动力学环境的影响。但当前的行星形成模型在描述星子的形成过程中仍存在较大不确定性。星子是行星形成过程中的关键中间体，由细小尘埃颗粒和固态冰雪物质聚集而成，通常尺度为103至105米，它们被认为是行星胚胎的前身。星子通过相互引力作用碰撞和并合，最终形成原始行星或行星的内核。但在“米级障碍”限制下，厘米级尘埃颗粒因范德华力太弱而粘附不足、受气体压强作用而径向漂移，或尘埃自身碰撞碎裂，难以继续增长形成星子。经典理论和数值模拟研究发现，穿流不稳定性（Streaming Instability,SI）可在气体-尘埃相互作用下在局
2025 06.18

苏州医工所尹焕才团队在基于SERS技术的免疫层析传感领域取得进展

血栓调节蛋白（TM）是反映内皮功能障碍的关键生物标志物，但当前尚缺乏简便且快速的检测手段，例如免疫层析法（ICA）。基于常规金纳米颗粒（AuNPs）的比色ICA因灵敏度不足，无法实现对痕量生物标志物的有效检测。研究表明，表面增强拉曼光谱（SERS）技术具有超高灵敏度，可显著提升ICA的传感性能。然而，传统等离子体纳米颗粒的比表面积较小，限制了抗体结合位点，不利于检测灵敏度的进一步提高。因此，开发兼具优异SERS活性与高效抗体偶联能力的新型纳米材料，对提高免疫层析分析性能具有重要意义。近日，苏州医工所尹焕才研究员团队提出了一种“配体辅助核-腔-冠立方等离子体结构”（RCmC），用于替代传统金纳米颗粒，以构建新型免疫层析定量方法，实现TM的快速、超灵敏视觉/光学/SERS三模式检测。该RCmC纳米结构以立方纳米笼为框架，内部封装各向异性的金纳米棒（AuNR）及拉曼报告分子对巯基苯甲酸（p-MBA），外部则原位生长粗糙的金纳米冠。与此同时，研究团队首次利用十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）配体的疏水相互作用，进一步增强纳米颗粒与抗体的结合。与传统AuNPs体系相比，CTAC辅助的RCmC颗粒将

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