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2026 03.31

科学岛团队在海水电解耦合二氧化碳捕集技术领域取得系列重要进展

近期，中国科学院合肥物质院固体所资源创新中心尹华杰研究员团队联合国内外合作者，在海水电解耦合二氧化碳捕集技术及关键电极材料领域取得系列重要进展，研究成果相继发表在Energy Environmental Science、Nature Communications和Journal of the American Chemical Society等期刊上。近年来，海水基CO2捕集与矿化技术备受关注。该技术以海水作为唯一反应介质与原料来源，通过海水电解原位调控界面pH与离子迁移，驱动CO2转化为稳定碳酸盐，同步实现海洋矿物资源的高效提取，构建了“CO2捕集与转化-海水资源化利用”一体化技术路径。这项颠覆性负排放技术可为沿海工业及电力系统提供近零碳解决方案，兼具显著生态效益与广阔产业化前景，具有重要科学价值与战略意义。然而，该技术在实际应用中仍面临捕集效率不高、运行能耗偏高、长期稳定性不足等问题。为此，团队从高性能电极材料开发、反应路径优化、原型器件多尺度构建三个核心层面开展系统研究，有效提升了反应动力学和CO2捕集效率，降低了系统能耗和运行成本，并显著增强了系统的长期运行稳定性。针对海水基
2026 03.31

苏州纳米所基于真空互联技术揭示常温常压下金属Li/Ru界面高效合成氨机制

氨（NH3）不仅是农业生产中氮肥的核心原料，也是重要的无碳能源载体。然而，工业上广泛应用的哈伯-博世（Haber-Bosch）工艺需在高温（350–500°C）高压（10–30 MPa）下运行，能耗巨大，约占全球年能源消耗的2%，并伴随大量碳排放。如何在常温常压等温和条件下实现高效氨合成，一直是催化领域的“圣杯”式挑战。针对这一难题，中国科学院大连化学物理研究所邓德会研究员、于良研究员团队与中国科学院苏州纳米所崔义研究员团队合作，在环境条件下的热催化合成氨领域取得新进展。大连化物所研究团队创新性地构建了以金属Li为阳极、碳纳米管负载Ru纳米颗粒为阴极的可充电锂电池体系，通过电池放电原位生成金属Li/Ru界面，并引入N₂和H₂混合气，在常温常压条件下的氨生成速率达2.43 mmol gRu-1h-1。通过电池充放电循环原位再生Li/Ru界面，该合成氨过程可稳定运行超过400小时。该研究为建立温和条件下的可持续合成氨过程提供了新途径。苏州纳米所研究团队依托纳米真空互联实验站（Nano-X），在超高真空互联系统中对Li/Ru模型催化剂开展了精准构筑与原位表征，团队将金属锂原子沉积在金属钌单晶
2026 03.31

科学岛团队提出基于预训练大语言模型的核电站运行参数预测新方法

近日，中国科学院合肥物质院核能安全所在核电站运行参数长期预测研究方面取得重要突破。团队提出的NPP‑GPT框架相关成果，以“NPP-GPT: Forecasting nuclear power plants operating parameters using pre-trained large language model”为题，发表于《应用能源》（Applied Energy）。核电站关键运行参数的长期精准预测，对保障核安全与提升运维经济性具有重要意义。然而，反应堆系统机理复杂、运行工况多变，其高维监测数据存在强耦合性与长时依赖性。传统小规模模型受限于容量与表达能力，难以同时捕捉精细动态特征与长期依赖关系，制约了在实际场景中实现高精度预测与辅助决策的能力。针对上述难题，研究团队提出了NPP-GPT框架，首次在无需显式提示词（prompt）工程的情况下，探索将预训练大语言模型应用于核电站运行参数预测。该框架创新采用两阶段跨模态迁移学习策略：第一阶段通过输入嵌入重构与基于随机遮蔽的自监督“重构式”学习，实现数值时序与预训练语言模型表征空间的有效对齐；第二阶段采用LoRA参数高效微调，将
2026 03.31

金属所在超薄BiFeO3薄膜实现应变诱导亚稳相极化旋转驱动压电增强

普通BiFeO3晶体是一类室温单相多铁材料。由于其无铅强自发极化、高居里温度属性，作为潜在压电材料不仅绿色环保，更有望应用于高温环境的传感与探测，如石化工业等。但其压电系数仅为铅基材料的几十分之一数量级甚至更小；当其薄膜厚度低于30纳米时更会面临严重的“尺寸效应”——界面弛豫与相不稳定性导致压电耦合性能急剧衰退；如何调控超薄尺度下BiFeO3薄膜的极化特性及增强其压电耦合效应，对研发环境友好微型化压电器件至关重要。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显微科学研究部科研人员在超薄BiFeO3薄膜中利用界面应变调控，成功制备并观测到一种过渡相（S相），该相驱动了连续的极化旋转并贡献了高达30 pm/V的压电系数，约为普通菱方相（R相）BiFeO3薄膜四倍。2026年3月13日，Science Advances杂志以“Thickness-confined metastable phase transitions drive large piezoelectricity in ultrathin BiFeO3”为题发表了该项研究成果。研究团队利用精密脉冲激光沉积技术在LaAl
2026 03.31

金属所等发现电极化拓扑与一维结构拓扑缺陷的强相互作用

近日，中国科学院金属研究所、松山湖材料实验室和中国科学院东莞材料所等研究机构相关团队联合攻关，在经典的反铁电材料——超薄锆酸铅(PbZrO₃)薄膜中发现了电极化拓扑与一维结构拓扑缺陷的强相互作用。他们通过超高分辨电子显微学成像与谱学研究，发现晶体材料中经典一维拓扑线缺陷——“位错”的应变场能在PbZrO₃反铁电薄膜中自发诱导出一种有序的极性“反刺猬畴”四方晶格，是一种全新的电极化拓扑结构。3月13日，Nature Communications杂志在线发表了该研究成果。反铁电材料因其在介电储能、电致应变等方面的巨大应用潜力而备受关注。其内部相邻晶胞的电偶极矩方向在基态时呈反向排列，在单胞尺度相互抵消，形成稳定的反平行极化结构，不显示宏观极化特性。在铁电材料中，通过应变、界面调控能诱导电偶极矩产生连续旋转从而诱导形成新型极化拓扑结构（如团队相关研究成果：极化通量闭合畴(Science 2015)、极化麦韧晶格(Nature Mater. 2020)等）。长期以来，受限于巨大的能量壁垒，学界通常认为在反铁电材料中很难诱导产生极化连续旋转从而制备新型极化拓扑结构。该研究团队另辟蹊径——他们将目
2026 03.31

科学岛团队提出反铁磁调控的“非对称自旋力矩”普适机制

近日，中国科学院合肥物质院强磁场科学中心低功耗量子材料研究团队邵定夫研究员、杜海峰研究员与合作者，在反铁磁自旋电子学理论研究方面取得重要进展。研究团队突破基于宏观对称性与均匀自旋输运的传统观念，提出了基于“非对称自旋力矩 (Asymmetric Spin Torque)”的反铁磁奈尔矢量全电学调控普适理论。相关研究成果以“Deterministic Switching of the Néel Vector by Asymmetric Spin Torque”为题，发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)。随着后摩尔时代的到来，自旋电子学器件正向着更小尺寸、更高速度和更低功耗的方向发展。反铁磁材料因其宏观净磁化为零，具有无杂散场干扰和太赫兹（THz）频段超快动力学响应等本征优势，被视为开发下一代高密度、超快信息存储器件的理想候选体系。反铁磁器件实现信息读写的核心在于实现其序参量——奈尔矢量（Néel vector）的全电学确定性调控。然而，受限于反铁磁体系内部极强的交换耦合作用，奈尔矢量的全电学调控非常困难。过去提出的一些调控方案受限于严苛的对称性要求，仅
2026 03.31

科学岛团队水处理催化膜技术取得突破,为高COD工业废水处理提供新方案

近期，中国科学院合肥物质院固体所孔令涛研究员团队在水处理催化膜的制备及其工程应用研究上取得系列重要进展。团队成功开发出系列高性能催化膜，可高效降解抗生素类新污染物，并成功应用于合肥某制药废水的深度处理，展现出良好的技术优势和应用价值。相关研究成果分别以“Interfacial hydrophilicity induced CoAl-LDH/Ti3C2Tx@PVDF Fenton-like catalytic filtration membrane for efficient anti-fouling and water decontamination”、“Ultra-low Cu(I) loading achieving ultra-high fouling-resistance and decontamination performance in a self-cleaning Cu2O/Ti3C2Tx@PVDF catalytic membrane integrated system”和“Efficient acetaminophen degradation and advance
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

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