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電磁波/聲波的軌道角動量（Orbital Angular Momentum,OAM）在粒子操控、信息傳遞和獲取、先進通信系統(tǒng)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。針對重大應(yīng)用需求，如何實現(xiàn)對渦旋波OAM的自由調(diào)控是目前亟需解決的前沿問題之一。 近日，物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院徐亞東教授團隊以“Sound vortex diffraction via topological charge in phase gradient metagratings”為題，在《Science Advances》發(fā)表論文。在之前研究成果（Y.Xu et al. Nat. Commun. 10, 2326 (2019))基礎(chǔ)上，把發(fā)現(xiàn)的奇偶性相關(guān)的“光柵衍射新規(guī)律”從“自由空間”拓展到三維圓柱波導(dǎo)“受限空間”，創(chuàng)新地提出“廣義拓?fù)浜墒睾阍瓌t”，揭示了操控軌道角動量新的自由度，為操控“受限空間”中渦旋波的OAM提供了新的理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，研究團隊設(shè)計并開展聲波實驗研究，驗證了一種不對稱渦旋波傳輸器件，該器件在基于OAM通信方面具有極大的應(yīng)用價值。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院沈其榮教授團隊以木霉菌為研究材料，通過生態(tài)遺傳學(xué)方法，解析了一類表面活性小分子蛋白Hydrophobin（HFB）參與真菌分生孢子傳播，進而影響其環(huán)境適應(yīng)性與物種分化的分子機制， 真菌進化生物學(xué)由于化石證據(jù)的缺乏、群體間生活史迥異以及同時具有無性和有性生殖現(xiàn)象等問題而發(fā)展相對緩慢；另一方面，也正是因為這些獨有的特性，真菌具有高度生態(tài)可塑性，因而可作為進化生物學(xué)研究的極佳對象。高等絲狀真菌通過在分生孢子表面“涂”上一層由表面活性小分子蛋白HFB組成的“疏水涂層”而實現(xiàn)孢子的風(fēng)媒傳播等功能。研究人員針對姐妹種木霉T. harzianum(Th)和T. guizhouense(Tg)的高表達hfb基因（hfb4和hfb10）構(gòu)建了基因敲除突變體庫，并分別對突變體進行了風(fēng)媒和水媒的傳播模擬試驗，發(fā)現(xiàn)不同菌種有各自偏好的傳播方式。研究人員對突變子進行抗逆性、生長和繁殖能力測試，發(fā)現(xiàn)HFB4的移除不僅顯著影響真菌的生態(tài)適應(yīng)性（Fitness），且同一HFB對真菌適應(yīng)性的貢獻力即便在遺傳背景相近的菌株間也差異顯著。基于此，研究人員分別對兩個種群的hfb4（及hfb10）進行了自然選擇壓力計算，發(fā)現(xiàn)來自Th的hfb4受到強正向選擇壓力驅(qū)使。結(jié)合其生理生態(tài)習(xí)性（圖1），研究人員猜測，Tg可能起源于水生環(huán)境，其孢子為脫離親代生境，需要通過風(fēng)媒傳播至別處，且在高空中傳播要求其孢子可以耐低溫和UV照射，Tg具有上述特征；而Th則更偏向于利用雨水或昆蟲進行傳播，其確切的傳播偏好有待進一步研究。在整個進化歷程中，hfb4對菌株生態(tài)適應(yīng)性的凈貢獻率是物種多個指標(biāo)或特性進化權(quán)衡（compromise）的結(jié)果，例如hfb4的存在可提高Tg孢子的風(fēng)媒傳播能力，但卻會相應(yīng)“犧牲”掉一些耐低溫特性。 在本研究中，研究人員結(jié)合人工智能（AI）技術(shù)開發(fā)了一套可高通量監(jiān)測絲狀真菌生長和繁殖能力的技術(shù)集合——REPAINT。REPAINT技術(shù)不僅擴充了真菌環(huán)境適應(yīng)性評價體系的指標(biāo)內(nèi)容，使基于純培養(yǎng)方式的數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)高通量智能化和標(biāo)準(zhǔn)化，而且允許針對不同真菌類群實行定制化調(diào)整。

我校物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院葛炳輝教授團隊在Nanoscale雜志封面在線發(fā)表了題為：“Direct visualization of spatially correlated displacive short-range ordering in Nb0.8CoSb” 的研究論文。結(jié)構(gòu)決定性能。原子的短程有序（SRO）能夠為材料提供豐富的物理、化學(xué)特性以及相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用。對SRO進行精確測定，判斷SRO屬于位移型還是組分型，以及定量確定SRO的空間原子構(gòu)型和組成，主要取決于實空間中的成像技術(shù)和倒易空間中的測量方法。目前，主流的方法是根據(jù)衍射數(shù)據(jù)并借助團簇模型搭建組分的短程有序，但由于SRO原子構(gòu)型的多解性，材料科學(xué)工程中的合成-結(jié)構(gòu)-性能的經(jīng)典相關(guān)性仍然存在著不確定性。 基于球差矯正電鏡原子分辨率的高角環(huán)形暗場(HAADF)像和CalAtom等圖像處理軟件，課題組搭建了兩種極端情況的二維模型來分別研究原子位移和空位分布對短程有序的影響，即純組分變化模型和純位移變化模型，（注：實際過程可能是二者共同作用的結(jié)果）通過比對模型的FFT圖和實驗的電子衍射花樣，確定兩種模型對短程有序的貢獻。研究表明：Nb0.8CoSb中空位主要以長程有序形式存在，而位移則以短程有序形式存在，故首次在原子尺度觀察到一種以原子位移為主導(dǎo)的短程有序結(jié)構(gòu)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林芳教授，美國Clemson大學(xué)賀健教授為共同通訊作者，浙江大學(xué)朱鐵軍教授研究組參與并提供試樣給本研究。

南昌大學(xué)湯淵源教授在熊仁根教授提出的“托氟效應(yīng)”理論的指導(dǎo)下，與江蘇科技大學(xué)陳立莊教授合作，在有機-無機雜化型鐵電體領(lǐng)域取得重要進展。通過精準(zhǔn)修飾有機陽離子，成功地合成了新型非鈣鈦礦結(jié)構(gòu)ABX3（A、B為陽離子，X為陰離子）鐵電體[(CH3)3NCH2F]ZnCl3，這是首例ABX3鋅鹵鹽鐵電體。 鈣鈦礦型ABX3有機-無機雜化材料擁有豐富的性能，比如鐵電性、壓電性、光致發(fā)光、鐵磁性等。其中，鐵電性作為一種重要的物理性質(zhì)，在非揮發(fā)性存儲器、電容器、傳感器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。除了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，ABX3型化合物也可以結(jié)晶在其他結(jié)構(gòu)里。比如無機的ABX3化合物可以結(jié)晶成輝礦石結(jié)構(gòu)、剛玉結(jié)構(gòu)、六方錳礦結(jié)構(gòu)等。相應(yīng)地，有小部分有機-無機雜化ABX3型化合物可以結(jié)晶成由BX3五面體或四面體構(gòu)成的非鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。但是，在這些非鈣鈦礦型的ABX3化合物中卻很少有鐵電性的報道。這主要是由于對鐵電體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系認(rèn)識不夠所導(dǎo)致的。因此，深入探究鐵電體的構(gòu)效關(guān)系，對于精準(zhǔn)設(shè)計有機-無機雜化型鐵電體具有重要意義。 根據(jù)諾埃曼原則，鐵電體必定屬于10個極性點群。因此，在晶體中引入極性分子或是極性無機骨架將會是設(shè)計鐵電體一個非常有效的策略。團隊基于前期工作的系統(tǒng)篩選，鎖定了擁有極性結(jié)構(gòu)的[(CH3)4N]ZnCl3。它的晶體結(jié)構(gòu)中，所有ZnCl4四面體沿著同一個方向以共角的方式排列，形成極性的[ZnCl3]-n鏈。這與一維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和硅酸鹽結(jié)構(gòu)不同，在這兩種結(jié)構(gòu)中偶極子被相互抵消。然而進一步的表征表明，[(CH3)4N]ZnCl3沒有相變，且不具鐵電性。另一個精準(zhǔn)設(shè)計有機-無機雜化鐵電體的策略是“托氟效應(yīng)”理論，用電負(fù)性最強的F原子取代分子中的H原子，可以改變分子中原子間的相互作用，進而引入鐵電性。受該理論的啟發(fā)，研究者對[(CH3)4N]ZnCl3進一步修飾，用電負(fù)性較強的鹵素原子F、Cl、Br、I來取代準(zhǔn)球形有機陽離子[(CH3)4N]+上的H原子，獲得了4例非鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的ABX3型化合物。其中，[(CH3)3NCH2F]ZnCl3被證明具有鐵電性。對于[(CH3)3NCH2X]ZnCl3 (X = Cl, Br, I)，沒有可靠的證據(jù)顯示他們具有鐵電性。[(CH3)3NCH2F]+陽離子中電負(fù)性更強的F原子影響了[ZnCl3]n-鏈中的Cl原子，形成相對較強的F…Cl作用，這種鹵-鹵鍵連接了陽離子和無機鏈。這樣，陽離子的翻轉(zhuǎn)將會帶動極性陰離子鏈的翻轉(zhuǎn)，使得體系在兩種極化狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的能量降低，所以[(CH3)3NCH2F]ZnCl3具有在外電場作用下可翻轉(zhuǎn)的自發(fā)極化，即鐵電性。相比于F原子，Cl、Br、I原子的電負(fù)性較弱，這種鹵-鹵作用在[(CH3)3NCH2X]ZnCl3 (X = Cl, Br, I)中不足以誘導(dǎo)出鐵電性。這項研究為精準(zhǔn)設(shè)計新型有機-無機雜化鐵電體提出了新的思路。

提出的磁顆粒鍍層技術(shù)，有效解決了相變材料和磁性顆粒界面潤濕難題。基于MTPCM，設(shè)計出高能效熱電-高儲熱復(fù)合微供能系統(tǒng)，統(tǒng)籌兼顧了熱電輸出穩(wěn)定性和最大化，證實了自供電溫濕度無線傳感系統(tǒng)持續(xù)工作的可行性。

纏繞成型技術(shù)是近年來發(fā)展最快、最有效的纖維復(fù)合材料自動化制造技術(shù)之一，更是實現(xiàn)纖維復(fù)合材料及其它復(fù)合材料高可靠性與高性能化的關(guān)鍵技術(shù)之一。北京化工大學(xué)基于國內(nèi)最先進的六維纏繞平臺，開展了碳纖維(T300、T700、T800、T1000) 及其它高性能纖維(Kevlar、PBO、GF)界面相容的樹脂體系及纏繞成型工藝研究，成功開發(fā)了耐高溫、耐低溫、中常溫固化、高強高韌的系列環(huán)氧樹脂體系，形成具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的低成本、高性能、寬工藝窗口、系列化的纏繞樹脂基體及其復(fù)合材料制品制造技術(shù)，實現(xiàn)了高性能纖維的強度轉(zhuǎn)化，發(fā)展了國產(chǎn)碳纖維(T700、T800)復(fù)合材料氣瓶等系列化制品，并獲授權(quán)/申請專利20余項。 試用期≥8h，粘度≤600 cps，固化溫度≤150℃,拉伸強度≥80 MPa，Tg≥220℃，復(fù)合材料NOL環(huán)拉伸強度≥2200 MPa，復(fù)合材料NOL環(huán)層剪強度≥70 MPa，復(fù)合材料的高溫（160℃）力學(xué)強度保留率達70%。 碳纖維纏繞成型可充分發(fā)揮其高的比強度、比模量以及低密度的特點，可應(yīng)用于壓力容器、大型貯罐、高壓管道、火箭發(fā)動機殼體等國防和民用領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景與巨大的經(jīng)濟效益。以纏繞復(fù)合材料氣瓶為例，預(yù)計國內(nèi)未來復(fù)年需求量在5萬只，產(chǎn)值至少約為5億元／年。

本發(fā)明公開了一種高電阻率高磁性能核殼結(jié)構(gòu)NdFeB磁粉，該發(fā)明首先將配好的原料進行感應(yīng)熔煉，制成平均厚度為0.1~0.5mm的Nd2Fe14B速凝片；將制得的速凝片進行氫破碎，脫氫后得到粗破碎磁粉；然后在惰性氣體保護氣氛下，進行氣流磨，得到粒度在1~6μm之間且粒度接近的磁粉；然后將磁粉放入管式爐中，通入流速為50~300mL/min的氨氣加熱到300~400oC并且保溫5~30min后隨爐冷卻。保溫和隨爐冷卻時繼續(xù)通入氨氣，即可得到核殼結(jié)構(gòu)的NdFeB磁粉。該磁粉由于氮化層的隔絕效果，具有電阻率高、耐腐蝕性強、去磁耦合效果好、磁性能高、氮化層厚度可控以及氮化層包覆均勻等特點。

項目成果/簡介:我校物理與材料科學(xué)學(xué)院林志博士和復(fù)旦大學(xué)物理系/應(yīng)用表面物理國家重點實驗室陳焱課題組，通過Floquet 設(shè)計研究光晶格中雙分量超冷原子體系，構(gòu)造出可以看成“兩粒子躍遷過程”的新型兩體相互作用，即在體系的“人工維度”上引入新奇的人工配對躍遷相互作用，用于研究傳統(tǒng)凝聚態(tài)體系中難以實現(xiàn)的新奇量子多體效應(yīng)。 當(dāng)前人們主要研究人工維度上的人工規(guī)范勢，對于更一般的相互作用——人工配對躍遷相互作用還沒被研究過。林志博士和陳焱教授課題組發(fā)現(xiàn)該奇異的相互作用導(dǎo)致了體系中會出現(xiàn)兩種新奇的量子物質(zhì)態(tài)，即分子超流態(tài)和非整數(shù)莫特絕緣體態(tài)。這里的非整數(shù)莫特絕緣體態(tài)作為一種新奇的量子莫特絕緣體態(tài)被首次揭示，其特性是：保持每個格點上總粒子數(shù)是整數(shù)，而各自分量的粒子數(shù)是非整數(shù)的莫特絕緣體態(tài)。 該項研究代表了超冷量子氣體研究領(lǐng)域中的實質(zhì)性進展，將會促進進一步的理論研究和實驗研究。

我校物理與材料科學(xué)學(xué)院林志博士和復(fù)旦大學(xué)物理系/應(yīng)用表面物理國家重點實驗室陳焱課題組，通過Floquet 設(shè)計研究光晶格中雙分量超冷原子體系，構(gòu)造出可以看成“兩粒子躍遷過程”的新型兩體相互作用，即在體系的“人工維度”上引入新奇的人工配對躍遷相互作用，用于研究傳統(tǒng)凝聚態(tài)體系中難以實現(xiàn)的新奇量子多體效應(yīng)。 當(dāng)前人們主要研究人工維度上的人工規(guī)范勢，對于更一般的相互作用——人工配對躍遷相互作用還沒被研究過。林志博士和陳焱教授課題組發(fā)現(xiàn)該奇異的相互作用導(dǎo)致了體系中會出現(xiàn)兩種新奇的量子物質(zhì)態(tài)，即分子超流態(tài)和非整數(shù)莫特絕緣體態(tài)。這里的非整數(shù)莫特絕緣體態(tài)作為一種新奇的量子莫特絕緣體態(tài)被首次揭示，其特性是：保持每個格點上總粒子數(shù)是整數(shù)，而各自分量的粒子數(shù)是非整數(shù)的莫特絕緣體態(tài)。 該項研究代表了超冷量子氣體研究領(lǐng)域中的實質(zhì)性進展，將會促進進一步的理論研究和實驗研究。

6月10日，著名期刊《JournaloftheAmericanChemicalSociety》（IF:15.419）在線發(fā)表了我校藥學(xué)院林愛俊/姚和權(quán)團隊題為“Palladium-CatalyzedAsymmetricSequentialHydroaminationof1,3-Enynes:EnantioselectiveSynthesesofChiralImidazolidinones”最新科研成果。