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2025 03.05

科学岛团队基于三维分布界面异质诱导策略制备高效Sb2S3太阳电池

近日，中国科学院合肥物质院固体所能源材料与器件制造研究部王命泰和陈冲研究员团队在三硫化锑（Sb2S3）太阳电池研究方面取得重要进展，提出了三维分布界面硒化铅（PbSe）诱导Sb2S3结晶及界面能带优化的策略，实现了Sb2S3太阳电池高效的光电转换效率（8.06%）。相关研究成果发表在Advanced Functional Materials上。当前，太阳电池大规模应用的瓶颈仍在于缺乏低成本、高效及稳定的光电转换材料体系和器件。与钙钛矿太阳能电池相比，Sb2S3太阳能电池在无毒性和稳定性方面具有显著的优势。然而，它们的功率转换效率普遍在6%-7%左右，其效率仍亟待提高。其中一个主要原因是，一维生长特点的Sb2S3晶体取向难以控制，使得光生电荷有效传输效率受到严重影响。为此，研究团队提出了三维分布界面异质诱导Sb2S3薄膜取向结晶的策略。通过在三维分布的电子传输材料（ETM）通道表面引入PbSe纳米颗粒薄膜，诱导Sb2S3薄膜的[hk1]方向择优取向结晶，同时实现ETM/Sb2S3界面缺陷的双向钝化与能带结构优化。最终获得了8.06%的电池能量转换效率，这也是Sb2S3体型异质结太阳能电池
2025 03.05

SHMFF助力科研团队首次直接观测到双磁振子束缚态玻色-爱因斯坦凝聚

近日，稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户南方科技大学吴留锁、梅佳伟团队与浙江大学汪臻涛、中国人民大学于伟强、澳大利亚核子科学与技术组织（ANSTO）于德洪等国内外学者合作，利用SHMFF所属多频高场电子自旋共振谱仪（MFHF ESR），在三角晶格自旋阻挫量子磁性材料Na₂BaNi(PO₄)₂的研究中取得了重要突破，首次直接观测到双磁振子束缚态的玻色-爱因斯坦凝聚。相关研究成果发表在国际期刊Nature Materials上。基于费米子配对凝聚形成的超导体是凝聚态物理的重要研究对象。因此，研究量子材料中准粒子的配对行为以及准粒子对相干而产生的相变，是理解包括超导等宏观量子现象机理的重要基石。与费米子类似，量子材料中自旋的集体激发—自旋波（磁振子）作为玻色子，也可以在温度、磁场等调控手段下发生凝聚相变而产生全新的物态。理论上，双磁振子（two-magnon bound state）配对后，作为一类全新的玻色子集体激发，在量子材料中会与常规的单磁振子共存，并在特定条件下比单磁振子更早地发生凝聚相变，从而产生自旋向列序这一类“隐藏序”。然而，无论是双磁振子凝聚相变，还是自旋向列序，迄今没有直
2025 03.05

天关捕捉到高红移伽马射线暴EP240315a——为早期宇宙的研究打开新窗口

天关（爱因斯坦探针，EP）卫星开启了一扇探索遥远宇宙的新窗口，有望让我们以全新视角观察宇宙中最遥远的爆发现象。距发射后仅三个月，EP便成功探测一例神秘的快速X射线暂现源。对此进行的深入分析表明，我们可能需要对伽马射线暴这一壮观的宇宙爆发现象的产生机制进行重新审视与思考。EP卫星由中国科学院主导，携手欧洲航天局、德国马普地外物理研究所以及法国国家空间研究中心共同打造。2024年1月9日，卫星在西昌卫星发射中心发射，卫星上搭载一台宽视场X射线望远镜“万星瞳”（WXT）和一台后随X射线望远镜“风行天”（FXT），WXT负责广域监测宇宙中出没无常的X射线暂现源，FXT负责对WXT发现的暂现源做更为精细深入的后随观测。2024年3月15日20时10分44秒，WXT以其敏锐的“目光”和宽达3600平方度的广阔视野，在软X射线波段捕捉到了一例爆发事件的微弱脉冲信号。该爆发被命名为EP240315a，其亮度存在快速波动且持续超17分钟后才逐渐消失。中国科学院国家天文台的刘元研究员为该论文的共同第一作者。他同时也设计了WXT的星载触发软件并有幸见证了这一算法完美运行的时刻。在该爆发的X射线信号被探测到1
2025 01.22

科学岛团队在铅硒碲固溶体中发现共生的压力诱导负光导和超导耦合现象

在下一代半导体光电器件领域，负光导展现出了极为广阔的应用前景，然而，共生的负光导与超导耦合现象却鲜少被发现。近期，中国科学院合肥物质院固体所王培副研究员和王贤龙研究员团队与中山大学（深圳）朱升财副教授、南方科技大学王李平教授和朱金龙副教授合作，利用高压实验手段调控PbSe0.5Te0.5的晶体和电子结构，发现了超导和负光导与结构相变同时发生的光电-晶格耦合现象，并结合第一性原理计算深入剖析了其中的耦合机制。相关研究成果发表在Advanced Materials 上。Pb-基硫族化合物PbSe和PbTe因具有优异的电导、晶格热导和热电优值，在热电、红外探测器、激光和太阳能电池上被广泛应用。PbSe和PbTe固溶强化后不仅化学稳定性得到加强，而且具有可调控的晶体、能带和电子结构，在光电、热电甚至超导领域都具有较大的应用潜力。由于压力能够有效调控材料的晶体和电子结构，因此，明确Pb-Se-Te固溶体材料在高压环境下的光电性能同其晶体、电子结构之间的内在联系，对设计新型多功能光电Pb-基硫族化合物材料至关重要。然而，目前还没有成熟的实验装置，可在原位高压条件下研究材料的光输运性质。鉴于此，研究
2025 01.22

科学岛团队在肺癌闻诊标志物研究方面取得新进展

近日，中国科学院合肥物质院健康所医用光谱质谱研究团队发展多培养基方法，研究并获得了肺癌细胞可重复的特征挥发性有机物（VOC），该项工作发表在美国化学学会ACS期刊Analytical Chemistry上，并被选为supplementary cover封面。长久以来，人体气味VOC分析一直是健康医疗领域研究热点，也是中医闻诊现代化的重要研究内容，借助呼气闻诊实现肺癌无创筛查是体检与临床应用远景目标。自八十年代中期首个报道以来，已有大量肺癌患者呼气VOC检测研究，但是，关于肺癌的呼气生物标志物，迄今还没有达成共识。为了帮助寻找和发现肺癌的呼气标志物，人们开展了一系列的癌细胞体外培养与VOC检测分析研究，遗憾的是，即使细胞系相同，研究结果相互之间也难以达成一致。为了考察肺癌细胞可重复的特征VOC，研究团队提出了多培养基实验方法：分别在三种培养基（RPMI 1640, DMEM, Hams F12）条件下，利用色谱-质谱GC-MS检测与非靶向VOC分析，以获取肺癌细胞（A549）与正常肺细胞（BEAS-2B）之间的差异性VOC。结果表明，常规单种培养基下获得的差异性VOC多达数十种，但在三种
2025 01.22

中科院苏州纳米所苏文明团队：一种高透光器件通用策略——膜层材料微结构化

高透光功能器件可以与光学窗口集成而备受行业关注，在“双碳”时代，电致变色调光节能窗、半透明光伏组件等作为高科技智能材料正成为低碳建筑与新能源汽车的新宠；在显示领域，抬头显透明显示用于导航、玻璃窗广告、汽车装饰星空顶等；AR/VR智能变色调光眼镜、光学镜头等诸多应用方向都需要高透光器件或高透光功能膜。但很多性能优秀的材料是不透光或有颜色的，这类材料可以制备性能优异的器件但不能实现可见光高透；在研制高透光器件时，往往需要优先考虑材料透光性，而这类材料可能其他性能可能不是最佳的，因而最终是牺牲性能下的一种无奈综合平衡。比如电极材料，金属是最好的导电材料，但其本身并不透光，只有做到20 nm以下才有一定的可见光透过率。因而在工业领域传统透明电极的主流是ITO膜。因其是氧化物材料，电导率相对较低，在高透过率下其方阻约在10-100 Ω/□。用于建筑玻璃或汽车玻璃大尺寸产品时，方阻过大带来电极上电压降问题的劣势突显，如大尺寸电致变色产品变色速度慢，变色不均匀、寿命变短等问题。在电致变色等器件中，对电极功能膜层往往带有弱的颜色，也会影响产品的透过率与对比度等指标而很难实现高端应用。中国科学院苏州纳米
2025 01.22

合肥物质院与安徽大学联合团队发现在锰磷硒/石墨烯异质结中消失的锰磷硒非互易二次谐波

近期，中国科学院合肥物质院强磁场中心与安徽大学合作，依托稳态强磁场装置（SHMFF）超导磁体SM1超快磁光系统，在二维反铁磁MnPSe3/graphene异质结中发现消失的MnPSe3非互易二次谐波，揭示了MnPSe3/graphene界面磁振子-等离激元耦合。该成果发表于国际权威期刊Nano Letters。二维范德瓦尔斯（vdW）磁性/非磁性异质结在自旋阀和非易失磁性随机存取存储器等自旋电子器件中具有广泛应用前景。界面效应是器件功能的核心。在自旋电子器件中实现相应的功能，二维磁性/非磁的界面近邻效应是关键之一。通过界面近邻效应，一方面磁性层的自旋极化可诱导自旋依赖的界面电荷转移、Zeeman劈裂等；另一方面非磁层也可调控磁性层的磁翻转、磁各向异性和磁相变等。因此，详细研究二维范德瓦尔斯（vdW）磁性/非磁性异质结中近邻效应，发现界面效应诱导的新功能是破解其应用藩篱的关键。二维器件体系因其尺寸小、信号弱的特点，在实验上直接探测二维反铁磁性/非磁性异质结的近邻效应面临巨大挑战。聚焦二维磁性异质结的近邻效应，研究团队以构筑的二维反铁磁MnPSe3/graphene异质结（图1a）为主要研
2025 01.22

中科院金属所锂电正极材料界面结构调控取得重要进展

高性能锂离子电池正极材料是实现下一代长续航、长寿命电动汽车的关键。然而，当前锂离子电池的能量密度和循环寿命呈倒置关系，其中电极材料与电解液的界面副反应则是主要诱因之一。表面包覆是减缓电解液与正极之间副反应的最有效途径之一。然而，传统包覆工艺通常只关注包覆层本身的作用，较少考虑其与电解液的相互作用及后续的原位转化产物对电池性能改善的机理。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研究人员与北京大学、阿贡实验室合作，在超高镍单晶锂电正极材料的表面改性研究方面取得了新进展，开发出了一种将富质子预包覆层原位转化为富含亚纳米级无机物的高效保护膜的全新策略。富质子预包覆层分解过程中产生的局部高浓度质子在原位构建保护膜时起到了关键作用。该研究成果以“In Situ Conversion of Artificial Proton-Rich Shell to Inorganic Maskant Toward Stable Single-Crystal Ni-Rich Cathode”为题，发表于材料领域顶级期刊《Advanced Materials》。研究人员通过较低温度条件
2025 01.22

中科院苏州纳米所张兴旺团队：全范德华超表面手性依赖激子光源

单层过渡金属硫化物(TMD)由于具备室温稳定激子，所以在激子发光器件方面有着广泛的应用前景。由于其表面无悬挂键，因此易于与其他材料所构成的纳米光学结构进行无键合的范德华异质集成。另一方面，多层TMD由于层间耦合效应弱，其紧束缚的层内激子使得即便在远大于激子跃迁波长处也具有较高的折射率(n 4)。这种独特的高折射率特性有利于获得传统介电材料难以实现的纳米尺度光场强束缚。然而与单层TMD不同，多层TMD是间接带隙半导体，其发光较弱，无法应用在发光器件中。鉴于此，中国科学院苏州纳米所张兴旺团队将多层宽带隙TMD(WS2)超表面与单层窄带隙TMD(MoSe2)集成，构建了全范德华异质结构超表面手性依赖激子光源(图1)。在该器件中，单层MoSe2用作激子发光介质，而多层WS2超表面负责提供手性光学谐振以操控单层MoSe2的激子发射。由于单层MoSe2的激子发光波长处于多层WS2的透明光谱范围，所以该器件实现了无光学损耗的激子发光调控。另一方面，为实现手性依赖激子发光的方向性出射，该团队通过降低WS2超表面的结构对称性，在动量空间中构建了手性依赖的拓扑偏振奇异点(图2)。并且通过进一步地调控WS2
2024 12.18

紫金山天文台领衔国际研究团队发现遥远星暴星系原位核球形成机制

中国科学院紫金山天文台联合法国替代能源与原子能委员会巴黎-萨克雷大学中心（CEA Paris-Saclay）、日本东京大学科维理宇宙物理学与数学研究所（Kavil IPMU/ UTokyo）等基于大样本亚毫米波观测数据的合作研究，首次发现遥远早期宇宙星暴星系中心通过强烈的恒星形成活动直接形成原位核球的确凿证据，开启了对宇宙星系形成过程的全新理解。该研究成果以“In situ spheroid formation in distant submillimetre-bright galaxies”为题于12月5日在线发表于《自然》。当前宇宙中的星系依形态大致分为两类：有明显旋臂结构的盘状旋涡星系和整体呈近圆形或椭圆形且中心亮、边缘渐暗的椭圆星系。研究显示，无论形态如何，大多数星系的中心都有一个恒星密集区域——核球，核球与盘的比例决定了星系的整体形态。星系核球结构与椭圆星系有很多相似之处，除了形态还包括它们的形成机制之谜：是通过星系的并合形成？还是星系自身演化原位形成？之前的相关理论研究普遍倾向于前者，但从观测上验证这些理论仍是一大挑战。研究人员通过主要基于阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波干涉阵

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