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来源： 发布时间：2020-05-10
nature
通过光定义边界控制活性物质的组织和作用力
nature封面：组成活性物质系统的基础的微管，与这些微管相连的是旁边的分子马达（橙色）。nature杂志第7768期封面文章报道了光可以用来指导经过改造的活性物质系统的行为，并产生一系列可以动态操控的结构和性质。从鸟群到分子马达，活性物质系统是由能消耗周围能量，并将其转换成机械功的个体单元组成的。对这类系统的实验演示被广泛用于研究它们自发形成结构并产生流动的能力。这些分子马达会在光照下形成二聚体，拉近微管之间的距离，让研究人员可以控制自发形成的结构。
成像Fermi–Hubbard掺杂模型中的磁极化子
nature封面：中心球体代表极化子，锉屑表示周围磁环境的可变性质。nature杂志第7769期封面文章报道了对单个磁极化子的实验观察结果。这些极化子预计会形成具有反铁磁背景的2D晶格。研究团队使用量子气体显微镜成像极化子及其内部结构，以捕捉局域磁环境的变化。在固体中，移动的载流子（如电子）可以与周围的晶格环境巧妙地相互作用，轻微地扰乱其格序。这种畸变局域在载流子周围，载流子与这种畸变共同形成一种被称为极化子的准粒子。极化子被认为在描述许多具有奇异特性的材料时起着重要作用。
野火频发威胁到北方森林土壤的传统碳汇
nature封面：加拿大阿尔伯塔省2016年的一场野火。nature杂志第7770期封面文章报道了加拿大西北地区干燥幼林（60年左右）在发生野火后的遗留碳损失情况。结果显示，随着北方野火的规模、频率和强度不断增加，幼林可能会在连续林火后变成向大气释放碳的一个净碳源，或将北方森林从碳汇变成碳源。北方森林自然发生的火灾以燃烧有机土壤的方式为主，向大气中释放大量的碳。但是在每场林火中，一定比例的土壤会躲过燃烧，并在后续林火中形成一个“遗留”碳的碳储库。这些森林也会因此成为净碳汇，储存约30%.40%的陆地碳。
荧光标记揭示癌转移初期的细胞环境变化
nature封面：转移性乳腺癌细胞（黄色）将荧光蛋白传递给周围健康细胞（红色），从而与非周围组织细胞（白色）区别开来。nature杂志第7771期封面文章报道了一种可以探索促肿瘤形成的转移微环境构成的技术。到目前为止，一直难以确定癌细胞扩散初期在转移微环境中发生的细胞过程。研究人员开发出了一种会被周围细胞吸收的细胞穿透荧光蛋白。通过改造癌细胞，使之表达这种蛋白，研究人员就能研究癌转移初期转移微环境中健康细胞的特性。时间尺度上的转移微环境分析可以揭示癌细胞周围不断变化的细胞组成。
（本页期刊封面图来自nature官网）
Science
使用多功能便携式外穿服降低步行和跑步的新陈代谢率
Science封面：附在腰部和大腿上的便携式外套，通过为穿着者的臀部伸肌提供髋部伸展辅助，减少了步行和跑步所需的能量。Science杂志第6454期封面文章揭示了与没有外衣的运动相比，可协助髋关节伸展的便携式外衣可以将跑步机以每秒1.5米的速度代谢速度降低9.3％，将跑步机以2.5米的速度跑步的代谢速度降低4.0％。根据估计的穿戴者质心的潜在能量波动，外衣会在两个步态的驱动曲线之间自动切换。单人实验表明，可以降低不同跑步速度和上坡步行的新陈代谢速度，这进一步证明了外穿服的多功能性。
应对自杀带来的挑战
Science封面：保护弱势群体的安全。Science杂志第6455期科学专刊探讨了研究人员如何应对自杀带来的毁灭性公共健康挑战。自杀是一个严重的公共卫生问题，困扰着个人、家庭和社会。世界卫生组织不断努力加强预防自杀的努力正在取得成果。在最近几十年中，全球每年的自杀死亡人数从100万下降到80万。丹麦采取了一些主动行动，如成立了自杀预防诊所，精神病应急服务团队每周7天召集精神病医生和救护车，为处于严重危机中的人们提供帮助，加强为从精神病院出院的患者提供家访和家庭支持。
适用于多人扑克的超级人工智能
Science封面：一款新的扑克人工智能。Science杂志第6456期封面文章报道了适用于多人扑克的超级人工智能Pluribus。在包括扑克在内的此类基准测试中，过去的成功仅限于两人游戏。但是，传统上玩扑克的人不止两个人。除了两人游戏之外，多人游戏还带来了其他基本问题，而多人扑克是公认的人工智能的里程碑。在这篇研究文中，科学家介绍了一款新的人工智能AI，Pluribus，它比六人无限制德州扑克游戏中的顶级人类专业人员要强，德州扑克是人类最流行的扑克形式。
产卵同步的瓦解：对珊瑚持久性的无声威胁
Science封面：红海珊瑚。Science杂志第6457期封面文章报道了珊瑚同步产卵的方式瓦解，威胁其群体存活。人类和自然对珊瑚礁的干扰通常通过可见的损害来量化（例如，由于漂白事件导致珊瑚覆盖率降低），但环境条件的变化也可能以不太明显的方式对其造成伤害。人类和自然对珊瑚的干扰往往通过可见损害而量化，但是环境变化也会引起不可见的损害。该期封面文章量化了4个繁殖季节的珊瑚产卵强度，结合实验室分析，证明与历史数据相比，来自红海的一些物种已经失去繁殖同步性，可能会减少成功受精的可能性，从而导致群体衰老甚至灭绝。
（本页期刊封面图来自Science官网）
物理科学
基于点电极高纯锗探测器年度调制效应分析的轻暗物质搜索
清华大学工程物理系岳骞研究员和马豪副教授等牵头的中国暗物质实验（China Dark matter EXperiment, CDEX）合作组刷新国际暗物质年度调制效应研究灵敏度。研究成果发表于Physical Review Letters。论文分析了CDEX-1B实验系统4年多的运行数据，没有测量到暗物质年度调制效应，并对质量小于6000兆电子伏特（GeV）的轻暗物质给出了暗物质年度调制效应分析的国际最灵敏限制。暗物质调制效应是由于地球周期性的公转或自转使得地球在银河系中的速度存在周期性调制效应，从而导致暗物质与探测器相互作用的事例率产生周期性变化，根据调制周期可分为年调制效应和日调制效应。
利用“双面超构表面”实现电磁波双向调控
南京大学电子科学与工程学院陈克副研究员、冯一军教授与新加坡国立大学仇成伟教授等合作，运用非对称机制构建有效的双面超构表面功能基元，实现高效的非对称电磁波传输和传播相位的全调控，并通过特定的空间序构方式，实现独立、任意的双向电磁波功能调控，研究成果发表在Advanced materials上。超构表面通过人工设计的功能基元及其空间序构方式来构筑新材料，可实现许多自然材料所不具备的新奇超常力、热、光、声、电、磁等物理特性，从而形成了材料研究的新“范式”。随着电磁超构表面研究的深入，通过极化复用、频率复用等方式可以实现电磁调控功能的扩展与叠加，进而形成多功能电磁超构表面。
新型柔性铁电场效应晶体管
中国科学院深圳先进技术研究院医工所纳米调控与生物力学研究中心李江宇研究员等与合作者在柔性铁电场效应晶体管领域取得新进展，研究成果发表于Advanced Functional Materials。目前柔性铁电场效应晶体管（FeFET）大都基于有机铁电材料，存在极化强度低、热稳定性差、能耗高等弊端。论文报道的全无机的柔性FeFET不仅保持操作电压小(±6V)、功耗低、开关比高、保持性好等无机铁电场效应晶体管的优点，也兼具柔性耐弯折的特点，在反复弯折和高温条件下仍能保持良好的FeFET电学性能。为柔性FeFET在下一代低功耗、耐高温柔性电子产品中的应用提供了新的选择。
基于神经网络优化卡拉曼滤波的激光光谱滤波算法研究
安徽大学周胜、李劲松等在新型激光光谱技术及其在呼吸气体诊断领域的应用研究取得新进展。相关论文发表于Optics Express。针对中红外激光光谱技术中各种噪声源的抑制及其对光谱数据反演引起的误差问题，文章提出了一种基于BP神经网络和方差补偿双重优化光谱信息的自适应Kalman滤波方法，通过将自行建立的优化算法用于人体呼吸气中CO吸收光谱信号处理中，结果表明基于BP神经网络优化光谱信息的自适应Kalman滤波算法对含噪光谱信号的降噪处理效果显著，较传统的Kalman滤波算法灵敏度可提高23倍。为解决中红外激光光谱中技术噪声问题，尤其是光学的干涉噪声，提出了一种解决方法。
质子透明性-发现无障碍的质子跨膜输运机制
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室SF10组孟胜研究员等与北京大学物理学院的王恩哥教授、李新征教授合作，证明了二维纳米格子材料石墨二炔具有极好的质子导通性和选择性。相关论文发表于Nature Communications。石墨二炔材料上合适的通道尺寸使膜两侧的水分子形成了跨膜的氢键结构，可以使得质子按照Grotthuss机理以结构扩散的形式实现跨膜质子输运。相对于原子致密排列的石墨烯、h-BN等二维材料，石墨二炔上的纳米孔为质子转移提供了极小的转移势垒。该研究为用质子调控氧化物和二维材料物理化学性质提供了新思路。
胶体液滴蒸发引导的动态结晶与相变过程
上海科技大学物质学院陈刚教授课题组在胶体纳米颗粒自组装研究方面取得进展，应用同步辐射X射线小角散射（SAXS）手段，原位观测了胶体液滴的蒸发自组装过程，揭示了胶体粒子的结构演变和蒸发动力学过程，发现了胶体结晶结构异质性和蒸发动力学之间的密切联系。研究成果发表于Nano Letters。胶体液滴蒸发是自然界中普遍存在的现象，也是一种理想的构建大规模微纳米结构的途径。单分散的胶体粒子可以自组装形成有序阵列，成为功能材料的构建模块。然而，目前对于胶体液滴的蒸发过程尚有很多未知因素，例如蒸发动力学与胶体结晶过程的关联、浓度对于胶体相转变的影响等。
中微子振荡混合角θ13的国际最精确测量
大亚湾反应堆中微子实验国际合作组发表大亚湾基于氢俘获的θ13新测量，给出目前国际上最精确的中微子混合角θ13测量值，清华大学等机构参与研究。研究系列成果发表于Physical Review D。三代中微子之间的振荡由意大利核物理学家Bruno Pontecorvo于1957年提出。日本超级神冈实验的梶田隆章和加拿大萨德伯里实验的阿瑟·麦克唐纳发现了大气中微子和太阳中微子振荡的确凿证据，并于2015年获得诺贝尔物理学奖。反应堆中微子的振荡作为证实中微子振荡的最后一环，于2012年被大亚湾实验首次发现。而此次的科研成果则给出了最为精确的测量结果。
吸声尖劈吸声系数的时域有限差分算法
中国科学院声学研究所赵静、陈志菲等人提出了基于等效流体模型的时域有限差分（EF-FDTD）算法，准确地预测出垂直入射和斜入射下多孔材料的吸声系数，及不规则形状多孔材料的吸声系数，研究成果发表于Applied Acoustics。消声室是用来做声学测试的特殊实验室,其实质是在一个闭合空间内建立的自由声场。影响消声室性能的关键因素是截止频率，即吸声系数为0.99的最低频率。截止频率由安装在消声室墙壁上的吸声尖劈的声学性能决定。研究人员设计模型，结合Z变换的理论，将频域的声波方程经由Z域转换到时域，进而得到了基于等效流体模型的时域有限差分（EF-FDTD）算法。
天文宇宙
太阳针状物的产生机制和加热过程
北京大学地球与空间科学学院田晖教授与合作者利用大熊湖天文台1.6米口径太阳望远镜和空间太阳观测卫星提供的数据，在日冕加热领域取得重要进展，其研究揭示了太阳针状物的产生机制和加热过程。研究论文发表于Science。研究发现不同极性磁场结构之间的相互作用与针状物的产生紧密相关。这些针状物通常产生于太阳上一种对流单元边界处的强磁场区域（称为网络组织）附近。当网络组织附近出现相反极性的小尺度弱磁场结构时，通常便会产生针状物。一些相反极性的磁场结构在与网络磁场靠近的过程中逐渐变小并最终消失，在此过程中观测到伴随的针状物活动。
利用湖光岩玛珥湖10Be记录重建全新世太阳活动变化历史
中国科学院地球环境研究所研究员周卫健领导的团队，首次对我国华南地区湖光岩玛珥湖沉积物开展了10Be示踪研究。研究论文发表于Geophysical research letters。实验分离出大气10Be相对产率变化的信号，以2000年为截止频率对获得的大气10Be产率进行低通滤波和高通滤波处理，分别获得了10Be记录的全新世以来地磁场相对强度和太阳活动的变化历史。新的重建结果可分别与GEOMAGIA50数据以及大气Δ14C等记录所反映的太阳活动代用指标对比良好，频谱分析结果进一步印证10Be重建的太阳活动记录的可靠性，为未来进一步应用湖泊沉积物10Be重建太阳活动和地磁场强度变化历史提供了新的思路与途径。
铜锌同位素研究揭示月球挥发和月核形成过程
中国科技大学地球和空间科学学院教授黄方团队建立了高精度的铜锌同位素分析方法，在此基础上和英国牛津大学博士Jon Wade以及爱尔兰University College Cork教授Kate Kiseeva合作，通过高温高压实验岩石学，精确测定了硅酸盐熔体和金属熔体之间的Cu和Zn同位素平衡分馏系数，制约了月核的成分和形成过程。相关论文发表在Geochemical Perspective Letters。含硫的金属熔体相对硅酸盐熔体显著富集轻的Cu和Zn同位素，而不含硫的金属熔体和硅酸盐熔体之间的分馏较小。这个结果很好地解释了地球和月球之间金属稳定同位素组成的差别。
利用LAMOST恒星光谱和ASAS-SN测光寻找黑洞候选者
厦门大学天文系郑铃霖、顾为民、王俊峰、武剑锋等与中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤等合作，利用我国LAMOST望远镜（郭守敬望远镜）的恒星光谱与国外ASAS-SN望远镜（由分布在全球各地的24台小口径望远镜组成的时域巡天项目）的测光观测相结合来寻找银河系中的黑洞候选者。研究论文发表于The Astronomical Journal。研究团队从LAMOST恒星光谱数据库中筛选并重点研究了9个双星系统，其中每个系统都包含了一颗视向速度变化大于70km/s 的巨星，并且光变曲线揭示轨道周期大于5天。经判断，这9个源是值得后续光学观测来进行动力学证认的黑洞初步候选者。
天文学家利用LAMOST发现了迄今最大的恒星级黑洞
中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST），发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞，提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。相关成果发表于Nature。这颗数十倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限，颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知，有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。黑洞是一种本身不发光的神秘天体。任何物质，包括光也无法从它身边逃离。根据质量的不同，黑洞一般分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。这其中，恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的，是宇宙中广泛存在的“居民”。
太阳爆发中日冕扰动的研究
中国科学院云南天文台“太阳活动及CME理论研究”研究组谢小妍等人通过磁流体动力学（MHD）数值模拟来探究太阳爆发过程中产生的扰动。相关研究成果近期发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。论文首次提出了认证回波的方法，并进一步表明回波确实可以被观测到，证实了EUV波的“真波”本质。实验结果还发现在系统演化过程中，一部分的等离子体在回波后方堆积，在低日冕区形成一个等离子体的“堆积面”。利用数值模拟得到的数据，进一步重构了在不同波段可以被“观测”到的图像。在不同波段上“观测”到的EUV波的特征有所不同，与实际观测结果符合得很好。
仙女座星系外围发现一颗亮蓝变星
云南大学中国西南天文研究所刘晓为研究团队利用国家大科学装置郭守敬望远镜（LAMOST）、中科院国家天文台2.16米望远镜、中科院云南天文台2.4米望远镜观测的数据以及历史存档数据联合认证了一颗位于仙女座星系（Andromeda Galaxy；也称M31）外围的亮蓝变星——LAMOST J0037+4016，这也是目前发现距M31中心最远的一颗。研究结果发表于The Astrophysical Journal Letters。其位置处于M31盘最外围的一个延伸子结构上，使之成为目前发现的距M31中心最远的一颗亮蓝变星。由于该亮蓝变星的特殊位置，对该星及其周边环境的后续观测研究将有助于对大质量恒星的演化模型提供重要的约束。
太阳风暴能量耗散与激波粒子加速机制研究进展
中国科学院新疆天文台太阳物理研究室王新副研究员及其合作者通过对Twin CME爆发的观测，提出Twin CME驱动的双激波追赶模型，利用动态的蒙特卡洛粒子模拟方法，对双激波的追赶碰撞过程进行模拟。研究成果发表于The Astronomical Journal。当后随激波超越前行激波之后，被加速的质子能谱表现出由软变硬的“踝折”特征。能谱“踝折”特征发生在能量约2.0MeV处，能量小于2.0MeV处能谱指数较软；在大于2.0MeV处能谱指数反而变硬。这种“踝折”结构主要是由于粒子在前行激波过程中获得第一次加速，后随激波进入前行激波区域，首次加速后的高能粒子将被二次加速，而后随激波对前行激波中具有较高能量的粒子加速更为有效。
通过光定义边界控制活性物质的组织和作用力
nature封面：组成活性物质系统的基础的微管，与这些微管相连的是旁边的分子马达（橙色）。nature杂志第7768期封面文章报道了光可以用来指导经过改造的活性物质系统的行为，并产生一系列可以动态操控的结构和性质。从鸟群到分子马达，活性物质系统是由能消耗周围能量，并将其转换成机械功的个体单元组成的。对这类系统的实验演示被广泛用于研究它们自发形成结构并产生流动的能力。这些分子马达会在光照下形成二聚体，拉近微管之间的距离，让研究人员可以控制自发形成的结构。
成像Fermi–Hubbard掺杂模型中的磁极化子
nature封面：中心球体代表极化子，锉屑表示周围磁环境的可变性质。nature杂志第7769期封面文章报道了对单个磁极化子的实验观察结果。这些极化子预计会形成具有反铁磁背景的2D晶格。研究团队使用量子气体显微镜成像极化子及其内部结构，以捕捉局域磁环境的变化。在固体中，移动的载流子（如电子）可以与周围的晶格环境巧妙地相互作用，轻微地扰乱其格序。这种畸变局域在载流子周围，载流子与这种畸变共同形成一种被称为极化子的准粒子。极化子被认为在描述许多具有奇异特性的材料时起着重要作用。
野火频发威胁到北方森林土壤的传统碳汇
nature封面：加拿大阿尔伯塔省2016年的一场野火。nature杂志第7770期封面文章报道了加拿大西北地区干燥幼林（60年左右）在发生野火后的遗留碳损失情况。结果显示，随着北方野火的规模、频率和强度不断增加，幼林可能会在连续林火后变成向大气释放碳的一个净碳源，或将北方森林从碳汇变成碳源。北方森林自然发生的火灾以燃烧有机土壤的方式为主，向大气中释放大量的碳。但是在每场林火中，一定比例的土壤会躲过燃烧，并在后续林火中形成一个“遗留”碳的碳储库。这些森林也会因此成为净碳汇，储存约30%.40%的陆地碳。
荧光标记揭示癌转移初期的细胞环境变化
nature封面：转移性乳腺癌细胞（黄色）将荧光蛋白传递给周围健康细胞（红色），从而与非周围组织细胞（白色）区别开来。nature杂志第7771期封面文章报道了一种可以探索促肿瘤形成的转移微环境构成的技术。到目前为止，一直难以确定癌细胞扩散初期在转移微环境中发生的细胞过程。研究人员开发出了一种会被周围细胞吸收的细胞穿透荧光蛋白。通过改造癌细胞，使之表达这种蛋白，研究人员就能研究癌转移初期转移微环境中健康细胞的特性。时间尺度上的转移微环境分析可以揭示癌细胞周围不断变化的细胞组成。
（本页期刊封面图来自nature官网）
Science
使用多功能便携式外穿服降低步行和跑步的新陈代谢率
Science封面：附在腰部和大腿上的便携式外套，通过为穿着者的臀部伸肌提供髋部伸展辅助，减少了步行和跑步所需的能量。Science杂志第6454期封面文章揭示了与没有外衣的运动相比，可协助髋关节伸展的便携式外衣可以将跑步机以每秒1.5米的速度代谢速度降低9.3％，将跑步机以2.5米的速度跑步的代谢速度降低4.0％。根据估计的穿戴者质心的潜在能量波动，外衣会在两个步态的驱动曲线之间自动切换。单人实验表明，可以降低不同跑步速度和上坡步行的新陈代谢速度，这进一步证明了外穿服的多功能性。
应对自杀带来的挑战
Science封面：保护弱势群体的安全。Science杂志第6455期科学专刊探讨了研究人员如何应对自杀带来的毁灭性公共健康挑战。自杀是一个严重的公共卫生问题，困扰着个人、家庭和社会。世界卫生组织不断努力加强预防自杀的努力正在取得成果。在最近几十年中，全球每年的自杀死亡人数从100万下降到80万。丹麦采取了一些主动行动，如成立了自杀预防诊所，精神病应急服务团队每周7天召集精神病医生和救护车，为处于严重危机中的人们提供帮助，加强为从精神病院出院的患者提供家访和家庭支持。
适用于多人扑克的超级人工智能
Science封面：一款新的扑克人工智能。Science杂志第6456期封面文章报道了适用于多人扑克的超级人工智能Pluribus。在包括扑克在内的此类基准测试中，过去的成功仅限于两人游戏。但是，传统上玩扑克的人不止两个人。除了两人游戏之外，多人游戏还带来了其他基本问题，而多人扑克是公认的人工智能的里程碑。在这篇研究文中，科学家介绍了一款新的人工智能AI，Pluribus，它比六人无限制德州扑克游戏中的顶级人类专业人员要强，德州扑克是人类最流行的扑克形式。
产卵同步的瓦解：对珊瑚持久性的无声威胁
Science封面：红海珊瑚。Science杂志第6457期封面文章报道了珊瑚同步产卵的方式瓦解，威胁其群体存活。人类和自然对珊瑚礁的干扰通常通过可见的损害来量化（例如，由于漂白事件导致珊瑚覆盖率降低），但环境条件的变化也可能以不太明显的方式对其造成伤害。人类和自然对珊瑚的干扰往往通过可见损害而量化，但是环境变化也会引起不可见的损害。该期封面文章量化了4个繁殖季节的珊瑚产卵强度，结合实验室分析，证明与历史数据相比，来自红海的一些物种已经失去繁殖同步性，可能会减少成功受精的可能性，从而导致群体衰老甚至灭绝。
（本页期刊封面图来自Science官网）
物理科学
基于点电极高纯锗探测器年度调制效应分析的轻暗物质搜索
清华大学工程物理系岳骞研究员和马豪副教授等牵头的中国暗物质实验（China Dark matter EXperiment, CDEX）合作组刷新国际暗物质年度调制效应研究灵敏度。研究成果发表于Physical Review Letters。论文分析了CDEX-1B实验系统4年多的运行数据，没有测量到暗物质年度调制效应，并对质量小于6000兆电子伏特（GeV）的轻暗物质给出了暗物质年度调制效应分析的国际最灵敏限制。暗物质调制效应是由于地球周期性的公转或自转使得地球在银河系中的速度存在周期性调制效应，从而导致暗物质与探测器相互作用的事例率产生周期性变化，根据调制周期可分为年调制效应和日调制效应。
利用“双面超构表面”实现电磁波双向调控
南京大学电子科学与工程学院陈克副研究员、冯一军教授与新加坡国立大学仇成伟教授等合作，运用非对称机制构建有效的双面超构表面功能基元，实现高效的非对称电磁波传输和传播相位的全调控，并通过特定的空间序构方式，实现独立、任意的双向电磁波功能调控，研究成果发表在Advanced materials上。超构表面通过人工设计的功能基元及其空间序构方式来构筑新材料，可实现许多自然材料所不具备的新奇超常力、热、光、声、电、磁等物理特性，从而形成了材料研究的新“范式”。随着电磁超构表面研究的深入，通过极化复用、频率复用等方式可以实现电磁调控功能的扩展与叠加，进而形成多功能电磁超构表面。
新型柔性铁电场效应晶体管
中国科学院深圳先进技术研究院医工所纳米调控与生物力学研究中心李江宇研究员等与合作者在柔性铁电场效应晶体管领域取得新进展，研究成果发表于Advanced Functional Materials。目前柔性铁电场效应晶体管（FeFET）大都基于有机铁电材料，存在极化强度低、热稳定性差、能耗高等弊端。论文报道的全无机的柔性FeFET不仅保持操作电压小(±6V)、功耗低、开关比高、保持性好等无机铁电场效应晶体管的优点，也兼具柔性耐弯折的特点，在反复弯折和高温条件下仍能保持良好的FeFET电学性能。为柔性FeFET在下一代低功耗、耐高温柔性电子产品中的应用提供了新的选择。
基于神经网络优化卡拉曼滤波的激光光谱滤波算法研究
安徽大学周胜、李劲松等在新型激光光谱技术及其在呼吸气体诊断领域的应用研究取得新进展。相关论文发表于Optics Express。针对中红外激光光谱技术中各种噪声源的抑制及其对光谱数据反演引起的误差问题，文章提出了一种基于BP神经网络和方差补偿双重优化光谱信息的自适应Kalman滤波方法，通过将自行建立的优化算法用于人体呼吸气中CO吸收光谱信号处理中，结果表明基于BP神经网络优化光谱信息的自适应Kalman滤波算法对含噪光谱信号的降噪处理效果显著，较传统的Kalman滤波算法灵敏度可提高23倍。为解决中红外激光光谱中技术噪声问题，尤其是光学的干涉噪声，提出了一种解决方法。
质子透明性-发现无障碍的质子跨膜输运机制
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室SF10组孟胜研究员等与北京大学物理学院的王恩哥教授、李新征教授合作，证明了二维纳米格子材料石墨二炔具有极好的质子导通性和选择性。相关论文发表于Nature Communications。石墨二炔材料上合适的通道尺寸使膜两侧的水分子形成了跨膜的氢键结构，可以使得质子按照Grotthuss机理以结构扩散的形式实现跨膜质子输运。相对于原子致密排列的石墨烯、h-BN等二维材料，石墨二炔上的纳米孔为质子转移提供了极小的转移势垒。该研究为用质子调控氧化物和二维材料物理化学性质提供了新思路。
胶体液滴蒸发引导的动态结晶与相变过程
上海科技大学物质学院陈刚教授课题组在胶体纳米颗粒自组装研究方面取得进展，应用同步辐射X射线小角散射（SAXS）手段，原位观测了胶体液滴的蒸发自组装过程，揭示了胶体粒子的结构演变和蒸发动力学过程，发现了胶体结晶结构异质性和蒸发动力学之间的密切联系。研究成果发表于Nano Letters。胶体液滴蒸发是自然界中普遍存在的现象，也是一种理想的构建大规模微纳米结构的途径。单分散的胶体粒子可以自组装形成有序阵列，成为功能材料的构建模块。然而，目前对于胶体液滴的蒸发过程尚有很多未知因素，例如蒸发动力学与胶体结晶过程的关联、浓度对于胶体相转变的影响等。
中微子振荡混合角θ13的国际最精确测量
大亚湾反应堆中微子实验国际合作组发表大亚湾基于氢俘获的θ13新测量，给出目前国际上最精确的中微子混合角θ13测量值，清华大学等机构参与研究。研究系列成果发表于Physical Review D。三代中微子之间的振荡由意大利核物理学家Bruno Pontecorvo于1957年提出。日本超级神冈实验的梶田隆章和加拿大萨德伯里实验的阿瑟·麦克唐纳发现了大气中微子和太阳中微子振荡的确凿证据，并于2015年获得诺贝尔物理学奖。反应堆中微子的振荡作为证实中微子振荡的最后一环，于2012年被大亚湾实验首次发现。而此次的科研成果则给出了最为精确的测量结果。
吸声尖劈吸声系数的时域有限差分算法
中国科学院声学研究所赵静、陈志菲等人提出了基于等效流体模型的时域有限差分（EF-FDTD）算法，准确地预测出垂直入射和斜入射下多孔材料的吸声系数，及不规则形状多孔材料的吸声系数，研究成果发表于Applied Acoustics。消声室是用来做声学测试的特殊实验室,其实质是在一个闭合空间内建立的自由声场。影响消声室性能的关键因素是截止频率，即吸声系数为0.99的最低频率。截止频率由安装在消声室墙壁上的吸声尖劈的声学性能决定。研究人员设计模型，结合Z变换的理论，将频域的声波方程经由Z域转换到时域，进而得到了基于等效流体模型的时域有限差分（EF-FDTD）算法。
天文宇宙
太阳针状物的产生机制和加热过程
北京大学地球与空间科学学院田晖教授与合作者利用大熊湖天文台1.6米口径太阳望远镜和空间太阳观测卫星提供的数据，在日冕加热领域取得重要进展，其研究揭示了太阳针状物的产生机制和加热过程。研究论文发表于Science。研究发现不同极性磁场结构之间的相互作用与针状物的产生紧密相关。这些针状物通常产生于太阳上一种对流单元边界处的强磁场区域（称为网络组织）附近。当网络组织附近出现相反极性的小尺度弱磁场结构时，通常便会产生针状物。一些相反极性的磁场结构在与网络磁场靠近的过程中逐渐变小并最终消失，在此过程中观测到伴随的针状物活动。
利用湖光岩玛珥湖10Be记录重建全新世太阳活动变化历史
中国科学院地球环境研究所研究员周卫健领导的团队，首次对我国华南地区湖光岩玛珥湖沉积物开展了10Be示踪研究。研究论文发表于Geophysical research letters。实验分离出大气10Be相对产率变化的信号，以2000年为截止频率对获得的大气10Be产率进行低通滤波和高通滤波处理，分别获得了10Be记录的全新世以来地磁场相对强度和太阳活动的变化历史。新的重建结果可分别与GEOMAGIA50数据以及大气Δ14C等记录所反映的太阳活动代用指标对比良好，频谱分析结果进一步印证10Be重建的太阳活动记录的可靠性，为未来进一步应用湖泊沉积物10Be重建太阳活动和地磁场强度变化历史提供了新的思路与途径。
铜锌同位素研究揭示月球挥发和月核形成过程
中国科技大学地球和空间科学学院教授黄方团队建立了高精度的铜锌同位素分析方法，在此基础上和英国牛津大学博士Jon Wade以及爱尔兰University College Cork教授Kate Kiseeva合作，通过高温高压实验岩石学，精确测定了硅酸盐熔体和金属熔体之间的Cu和Zn同位素平衡分馏系数，制约了月核的成分和形成过程。相关论文发表在Geochemical Perspective Letters。含硫的金属熔体相对硅酸盐熔体显著富集轻的Cu和Zn同位素，而不含硫的金属熔体和硅酸盐熔体之间的分馏较小。这个结果很好地解释了地球和月球之间金属稳定同位素组成的差别。
利用LAMOST恒星光谱和ASAS-SN测光寻找黑洞候选者
厦门大学天文系郑铃霖、顾为民、王俊峰、武剑锋等与中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤等合作，利用我国LAMOST望远镜（郭守敬望远镜）的恒星光谱与国外ASAS-SN望远镜（由分布在全球各地的24台小口径望远镜组成的时域巡天项目）的测光观测相结合来寻找银河系中的黑洞候选者。研究论文发表于The Astronomical Journal。研究团队从LAMOST恒星光谱数据库中筛选并重点研究了9个双星系统，其中每个系统都包含了一颗视向速度变化大于70km/s 的巨星，并且光变曲线揭示轨道周期大于5天。经判断，这9个源是值得后续光学观测来进行动力学证认的黑洞初步候选者。
天文学家利用LAMOST发现了迄今最大的恒星级黑洞
中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST），发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞，提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。相关成果发表于Nature。这颗数十倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限，颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知，有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。黑洞是一种本身不发光的神秘天体。任何物质，包括光也无法从它身边逃离。根据质量的不同，黑洞一般分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。这其中，恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的，是宇宙中广泛存在的“居民”。
太阳爆发中日冕扰动的研究
中国科学院云南天文台“太阳活动及CME理论研究”研究组谢小妍等人通过磁流体动力学（MHD）数值模拟来探究太阳爆发过程中产生的扰动。相关研究成果近期发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。论文首次提出了认证回波的方法，并进一步表明回波确实可以被观测到，证实了EUV波的“真波”本质。实验结果还发现在系统演化过程中，一部分的等离子体在回波后方堆积，在低日冕区形成一个等离子体的“堆积面”。利用数值模拟得到的数据，进一步重构了在不同波段可以被“观测”到的图像。在不同波段上“观测”到的EUV波的特征有所不同，与实际观测结果符合得很好。
仙女座星系外围发现一颗亮蓝变星
云南大学中国西南天文研究所刘晓为研究团队利用国家大科学装置郭守敬望远镜（LAMOST）、中科院国家天文台2.16米望远镜、中科院云南天文台2.4米望远镜观测的数据以及历史存档数据联合认证了一颗位于仙女座星系（Andromeda Galaxy；也称M31）外围的亮蓝变星——LAMOST J0037+4016，这也是目前发现距M31中心最远的一颗。研究结果发表于The Astrophysical Journal Letters。其位置处于M31盘最外围的一个延伸子结构上，使之成为目前发现的距M31中心最远的一颗亮蓝变星。由于该亮蓝变星的特殊位置，对该星及其周边环境的后续观测研究将有助于对大质量恒星的演化模型提供重要的约束。
太阳风暴能量耗散与激波粒子加速机制研究进展
中国科学院新疆天文台太阳物理研究室王新副研究员及其合作者通过对Twin CME爆发的观测，提出Twin CME驱动的双激波追赶模型，利用动态的蒙特卡洛粒子模拟方法，对双激波的追赶碰撞过程进行模拟。研究成果发表于The Astronomical Journal。当后随激波超越前行激波之后，被加速的质子能谱表现出由软变硬的“踝折”特征。能谱“踝折”特征发生在能量约2.0MeV处，能量小于2.0MeV处能谱指数较软；在大于2.0MeV处能谱指数反而变硬。这种“踝折”结构主要是由于粒子在前行激波过程中获得第一次加速，后随激波进入前行激波区域，首次加速后的高能粒子将被二次加速，而后随激波对前行激波中具有较高能量的粒子加速更为有效。
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