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2026 03.10

科学岛团队实现金属自旋超固态及其无氦-3极低温制冷突破

日前，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心、理论物理研究所与上海交通大学等组成的联合科研团队在阻挫磁性与极低温制冷领域取得重大突破。联合团队在三维磁性合金中，首次揭示了金属自旋超固态的存在，并建立其电子媒介间接交换与磁偶极作用协同驱动新机制。该阻挫磁性合金在极低温下同时展现巨大磁卡效应和超高热导率，打破了极低温磁制冷材料领域长期存在的性能瓶颈。这项研究不仅提供了一种无需依赖稀缺资源氦-3的全新金属制冷方案，还有望为我国量子计算、精密测量等前沿科技提供自主可控的“超级冰箱”。相关成果于2026年2月11日发表在《自然》（Nature）上。合肥物质院为该成果第一完成单位。引言：量子材料固态制冷极低温环境是量子计算、精密测量及大科学装置前沿研究必不可少的工作环境与关键支撑。当前，稀释制冷是目前提供极低温、大冷量制冷的主要技术。然而，氦-3属全球稀缺资源，且我国现阶段完全依赖进口，成为制约量子科技等相关前沿领域可持续发展的关键要素之一。因此，迫切需要发展不依赖氦-3的新型极低温固态制冷技术。以绝热去磁制冷为代表的无氦-3固态制冷技术，其核心制冷材料普遍存在导热性能低、导致制冷功率不足。传
2026 03.10

科学岛团队合作发现钙离子诱导的生物分子顺磁性起源新机制

近期，中国科学院合肥物质院强磁场中心张欣课题组与华东理工大学方海平教授，国科大温州研究院张峰教授、叶方富教授等团队合作，发现一种由钙离子诱导的不依赖于铁钴镍等传统磁性物质的生物分子顺磁性起源新机制，为生物分子的磁性动态变化提供了新视角。相关研究成果发表于Nature Materials。生物内禀磁性是介导磁场与生命体相互作用的物理基础。然而，在整体磁性微弱且动态复杂的生物体系中，人们对生物磁性的理解还十分有限。张欣课题组前期发现不同生理病理状态下的铁代谢和氧化还原异常会导致生物内禀磁性发生显著变化，并直接导致强磁场生物学效应的差异。然而，生物体中除铁和自由基外是否存在其他磁性调控机制并不清楚。张欣课题组与方海平、张峰和叶方富等团队合作，以常见的海藻酸水凝胶为例（图1a-e），发现常规条件下一个钙离子与两个羧基（-COO-）结合会形成经典的无净磁矩的“蛋盒”结构；但当钙离子相对浓度升高时，碳氧双键（-C=O）的π电子离域特性使钙与羧基耦合能量极大提高，单个钙与单个羧基形成相对稳定的“Alg-Ca”复合体，其钙离子只获得一个外层电子，存在未成对电子而呈顺磁性。并进一步证实了该机制普遍存在于
2026 03.10

金属所团队新型抗1200℃高温氧化热障涂层粘结层材料研制取得重要进展

航空发动机是工业皇冠上的明珠，其核心涡轮叶片必须在高温、高压、高转速的极端环境下长期稳定工作，这对材料的耐温与抗氧化能力构成了严峻挑战。随着现代航空发动机向更高推重比、更高热效率方向发展，涡轮前温度已突破1900℃，远超现有高温合金的承受极限。为此，在叶片表面涂覆热障涂层已成为必不可少的防护手段。在这一多层体系中，位于陶瓷面层与合金基体之间的“粘结层”尤为关键：它既要缓解因热膨胀系数不匹配引起的应力，也要通过自身氧化形成连续、致密的热生长氧化层（TGO），从而阻隔氧气向内扩散，保护基体免受高温腐蚀。自上世纪70年代起，NiCoCrAlY（常统称为MCrAlY）系列合金因其良好的相容性与出色的中高温抗氧化性能，成为热障涂层粘结层的首选材料。然而，该体系存在一个长期未能突破的瓶颈：当温度超过1100℃时，其氧化速率急剧上升，TGO快速增厚并容易发生剥落，最终导致涂层系统失效。数十年来，这一温度“天花板”始终制约着更高性能发动机的研制进程。面对下一代航空发动机对涡轮前温度提出的更高要求，亟待研制能够在1200℃乃至更高温度下稳定服役的新型粘结层材料。为解决上述难题，近期，中国科学院金属研究所
2026 03.10

苏州纳米所二维半导体纳米空隙谐振发光器件研究获进展

随着高分辨率、高亮度发光显示技术需求的日益增长，推动发光器件尺寸迈向微米甚至纳米级已成为迫切需求。二维半导体作为极具潜力的纳米发光材料，虽拥有优异的激子发光特性，却因其原子级厚度导致光与物质相互作用极弱，发光效率受限。传统上通过集成金属或介质纳米结构来增强发光的方法，往往面临器件尺寸过大、视场角太小或引入界面缺陷、介电屏蔽效应等问题，严重制约了发光性能。针对上述问题，中国科学院苏州纳米所张兴旺团队通过对单层二硫化钨与硅基纳米米氏空隙（Mie Void）谐振腔的集成，成功构建出一种新型二维半导体纳米激子发光器件。该结构利用纳米空隙谐振腔中局域化的空气模式，有效隔绝了周围高折射率材料引起的色散与损耗。同时，二维半导体在纳米空隙上方处于悬空状态，从根本上解决了界面接触导致的发光抑制难题。此外，纳米空隙谐振腔中形成的强局域电场发布能够与悬空的二维半导体高效耦合，从而将激子发光强度提升了两个量级，并显著增大了发光角度范围。最终在实验上实现了高分辨率、宽视场的发光显示器件，有望推动基于二维半导体的纳米发光显示技术的发展。该工作以Mie-Void-Enabled WS2 Excitonic Emit
2026 03.10

金属所在纳米金属三维晶界结构表征研究取得新进展

晶界作为多晶金属中最重要的界面缺陷之一，对材料的力学性能、热稳定性以及扩散行为具有决定性作用。随着晶粒尺寸降低至纳米尺度，晶界体积分数显著增加，其结构特征和演化行为在很大程度上决定了纳米晶金属的稳定性和性能。然而，晶界在三维空间中的几何形貌和晶体学特征长期难以直接解析。传统的扫描电子显微镜或透射电子显微镜等表征方法只能提供二维投影或表面信息，难以准确获得晶界在三维空间中的真实结构，这在很大程度上限制了对纳米晶金属结构演化机制的深入理解。近日，中国科学院金属研究所李秀艳研究员与杜奎研究员合作，在纳米金属三维晶界结构表征方面取得进展。研究团队发展了一种暗场电子层析成像方法（Dark-Field Electron Tomography for Nanograins，DFET-Nano），实现了纳米晶粒三维形貌与晶体学取向的同步重构，并能够定量解析晶界面取向及其曲率特征。相关研究成果以“Revealing grain boundary plane and curvature of nanostructured metals in three-dimensional space with sub
2026 03.10

苏州医工所在安全型高频纳秒脉冲消融系统研制方面取得新进展

近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所（以下简称“苏州医工所”）生物电课题组在纳秒脉冲电场消融（nsPFA）技术领域取得重要进展。团队提出了一种模块化、本质安全型的高频双极纳秒脉冲发生器拓扑架构，有效解决了复杂动态生物负载下的能量稳定投送与系统安全性难题。相关研究成果以 “A Modular, Inherently Safe High-Frequency Bipolar Nanosecond Pulse Generator for Complex Dynamic Biological Loads” 为题，发表于电力电子领域国际顶级期刊《IEEE Transactions on Power Electronics》 (IEEE TPEL, 中国科学院一区 TOP, IF=6.5) 。纳秒脉冲电场消融（nsPFA）作为一种前沿非热消融技术，因其脉宽极窄，几乎消除了微秒级脉冲固有的严重神经肌肉刺激，在无需全麻的情况下即可进行房颤治疗和肿瘤消融，已临床应用中展现出显著优势。然而，从微秒级向纳秒级的跨越对脉冲发生器提出了严苛挑战。一方面是安全与性能的矛盾，临床要求设备具备数千伏高压与纳秒级
2026 03.10

长春应化所在手性金纳米晶与手性光学响应调控研究中取得重要进展

中国科学院长春应用化学研究所在手性金属纳米晶的精准结构调控及其手性光学性质调制领域取得重要进展。牛文新团队成功发展了一种基于表面活性剂层工程的调控策略，在不改变手性诱导剂构型的前提下，实现了螺旋金纳米晶生长路径的可控切换及其手性光学响应的定向反转，为手性等离激元纳米材料的设计与调控提供了新的研究思路。相关研究成果以“Surfactant-Layer Engineering Enables Growth Pathway Switching and Reversal of Chiroptical Activity in Helicoid Gold Nanocrystals”为题，发表于国际权威期刊《Journal of the American Chemical Society》。手性纳米结构中，几何构型与光–物质相互作用之间的耦合关系是决定其光学响应的重要因素。螺旋金纳米晶因其三维不对称结构能够约束等离激元振荡轨迹，被认为是研究手性等离激元效应的典型模型体系。然而，现有螺旋金纳米晶的合成方法通常依赖手性诱导剂的对映体构型来调控其手性形态与光学信号，普遍面临手性分子来源受限、成本高以及难以
2026 03.10

长春应化所在神经化学信号动态监测领域取得重要突破

中国科学院长春应用化学研究所在脑胶质瘤发病过程中神经化学信号精准动态监测领域取得重要进展。逯乐慧研究员团队的刘辰博士与湖南大学刘艳岚教授合作构建了一种基于高选择性传感平台的植入式神经探针，结合磁共振成像（MRI）的空间分辨能力与脑电记录（EEG）的功能解析，实现了胶质母细胞瘤（GBM）浸润脑区内多巴胺（DA）动态的原位、长期监测。相关研究成果以Carbon-Coordinated Cobalt Electrochemical Nanoplatform Enables in Vivo Selective Monitoring of Neurochemical Dysregulation in Glioblastoma-Infiltrated Brain为题，发表于国际权威化学期刊《Journal of the American Chemical Society》。植入式神经探针作为脑机接口的核心前端元件，其信号捕获能力直接决定了脑机交互的精度与可靠性。然而，当面对胶质母细胞瘤这一致命的原发性恶性脑肿瘤时，植入式脑机接口面临严峻挑战：肿瘤微环境中复杂的化学成分（高浓度抗坏血酸AA、氧化应激
2026 03.10

苏州纳米所水凝胶的热管理机制与应用取得进展

在全球能源需求持续增长与低碳转型的背景下，发展高效、自适应且可持续的热管理技术已成为多领域的挑战。水在自然界中具有独特而重要的热物理特性，凭借其较高的比热容和汽化潜热，水在调控环境温度、维持人体热平衡以及缓解热波动等方面发挥着关键作用。然而，水的直接应用在工程场景中往往受到结构稳定性、可控性和持续性的限制，如何在材料层面高效利用水的热调节能力，是热管理领域关注有待突破的问题。近年来，水凝胶作为一种由三维高分子网络与大量水分构成的软物质体系，为水基热管理提供了新的材料途径。水凝胶能够在保持高含水量的同时，实现对水分分布、迁移与相变行为的有效调控，在蒸发致冷、热储存、导热调节和辐射制冷等多个方面展现出独特优势，从而解决可穿戴热管理、建筑节能、器件散热等领域的热调控瓶颈。为此，围绕水凝胶在热管理领域的基础科学问题与应用探索，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王锦研究员等近年来开展了系统研究。团队此前探索了水凝胶在光热转换热管理与相关场景中的应用，阐明了水凝胶通过光热/相变转化和结构设计实现多机制协同热调控的基本规律(Sci. China Mater.2025, 68, 2014–2023
2026 03.10

SHMFF用户表面卤素钝化赋能超稳定高效光活化甲醇

近日，稳态强磁场实验装置(SHMFF)用户中国科学技术大学谢毅院士、张晓东教授团队提出了一种表面卤素（Cl、Br和I）钝化策略以提高光催化剂稳定性。该策略可提供抵御化学侵蚀的保护屏障，防止氧化和还原性的表面降解。相关成果以“Surface Halogen Passivation Enables Ultra-Stable Metal Sulfide for Efficient Methanol Photoactivation”为题发表于Journal of the American Chemical Society。SHMFF所属电子顺磁共振谱仪（EPR）从自由基机制和材料稳定性两个层面，为该研究光催化性能提升提供了关键实验证据。图1. 卤素钝化的催化剂近年来，过渡金属硫化物因其在光催化小分子活化制备高附加值化学品方面的潜力而备受关注，但其实际应用受制于严重的光腐蚀问题：光生电子和空穴分别攻击金属离子和硫离子，导致催化剂表面离子溶出、结构崩塌和快速失活。尽管已有贵金属沉积、有机配体修饰等保护策略，但这些方法往往成本高昂或牺牲催化活性。基于此，研究团队提出了一种表面卤素（Cl、Br和I）钝

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