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2026 03.31

广州能源所在微藻附着培养载体筛选方面研究取得进展

微藻附着（生物膜）培养是一项具有广泛前景的可持续生物质生产技术，与传统悬浮培养相比具有光合效率更高、生物质产量更大、采收成本更低等优点，受到广泛关注。该技术在工业化应用中仍面临两大主要挑战：一是适宜载体的筛选仍以经验为主，缺乏基于机理的预测性理论框架；二是现有载体筛选与评价多在水平放置条件下开展，忽略了载体表面取向对微藻附着性能的影响。近期，中国科学院广州能源研究所研究人员构建了一垂直微藻生物膜培养系统，以蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）与五种常见的载体材料（聚酯纤维、聚氨酯、尼龙、聚氯乙烯和聚丙烯）为对象，系统研究了界面热力学和胞外聚合物（EPS）在微藻附着与生物膜生长中的作用，并为垂直微藻生物膜的长期培养筛选出合适载体。研究结果表明，基于XDLVO理论，以载体表面疏水性为主导的Lewis酸碱相互作用决定了微藻与载体之间的界面能。这为载体的筛选与改性提供了理论依据。在生物膜生长过程中，蛋白核小球藻适应性地采取富含蛋白质的EPS分泌策略，以在适配性较差的载体上提升生物膜稳定性，但EPS分泌与生物膜生长之间存在资源权衡，理想载体应在降低界面能垒的同时，减少对适应
2026 03.31

广州能源所在高碳数酚类催化提质研究方面取得进展

近日，中国科学院广州能源研究所、华中科技大学在双酚A加氢脱氧制备双环烷烃的抗结焦催化剂构筑及加氢机制研究方面取得新进展。目前，废旧风机叶片、线路板中环氧树脂热解衍生的高碳数酚类难以高质利用。将高碳数酚类化合物（如双酚A）加氢脱氧为多环烷烃能有效提升燃料的能量密度，但该过程面临着抑制C-C键断裂和催化剂结焦的挑战。传统的微孔分子筛由于对大分子的传质能力有限，容易促进孔内发生二次副反应并导致结焦。为解决这一问题，研究团队设计并制备了一种负载钌的短介孔纳米片ZSM-5催化剂，该结构显著提高了反应物与金属/酸性位点接触的可及性，并加速了高碳数酚类物质的扩散。实验结果表明，该独特的纳米片结构结合适宜的布朗斯台德酸度，实现了由双酚A向2,2-二环己基丙烷的高效转化，产率达96.30%，同时有效抑制了C-C键的断裂和催化剂结焦。此外，研究团队利用环境透射电镜捕捉了Ru金属在原子尺度的瞬时变化，并结合密度泛函理论计算，揭示了其在不同加氢反应阶段的动态演变规律。该加氢脱氧（HDO）策略及机制探究为抗结焦催化剂的设计及在高碳数酚类化合物HDO过程中避免C-C键断裂提供了新思路，可广泛应用于废树脂和木质素热
2026 03.31

金属所提出并构建一种可调控电阻的新型器件—铁电阀

自旋阀是一类通过调控铁磁层中自旋取向实现电阻调制的多层薄膜器件，通常由交替堆叠的铁磁性与非磁性金属层构成，为高集成度、高性能自旋电子技术的发展提供了关键支撑，在磁存储、磁传感及自旋电子学等领域展现出重要应用价值。鉴于铁电性与铁磁性在物理概念与宏观响应行为上具有高度类比性，构建一种结构类比自旋阀、可通过调控相邻铁电层极化方向来实现电阻调控的“铁电阀”（Ferroelectric Valve）器件，具有重要的科学意义与应用前景。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陈春林研究员团队创新性地设计出一种由铁电层/导电层/铁电层构成的三明治型铁电阀结构，并系统研究了其在铁电层极化平行与反平行两种构型下的原子尺度界面结构、局域电子结构及电阻态特性。相关研究成果以“Design of Ferroelectric Valve: A Spin-Valve-Analogous Structure for Modulating Electrical Resistance”为题发表于Advanced Materials杂志上。金属所乔贝贝博士、孙子益（23级博士研究生）及张盛（2
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

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