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電磁波/聲波的軌道角動(dòng)量（Orbital Angular Momentum,OAM）在粒子操控、信息傳遞和獲取、先進(jìn)通信系統(tǒng)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。針對(duì)重大應(yīng)用需求，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)渦旋波OAM的自由調(diào)控是目前亟需解決的前沿問(wèn)題之一。 近日，物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院徐亞?wèn)|教授團(tuán)隊(duì)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(dòng)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(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并開(kāi)展聲波實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了一種不對(duì)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(jià)值。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院沈其榮教授團(tuán)隊(duì)以木霉菌為研究材料，通過(guò)生態(tài)遺傳學(xué)方法，解析了一類(lèi)表面活性小分子蛋白Hydrophobin（HFB）參與真菌分生孢子傳播，進(jìn)而影響其環(huán)境適應(yīng)性與物種分化的分子機(jī)制， 真菌進(jìn)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(shí)具有無(wú)性和有性生殖現(xiàn)象等問(wèn)題而發(fā)展相對(duì)緩慢；另一方面，也正是因?yàn)檫@些獨(dú)有的特性，真菌具有高度生態(tài)可塑性，因而可作為進(jìn)化生物學(xué)研究的極佳對(duì)象。高等絲狀真菌通過(guò)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(shí)現(xiàn)孢子的風(fēng)媒傳播等功能。研究人員針對(duì)姐妹種木霉T. harzianum(Th)和T. guizhouense(Tg)的高表達(dá)hfb基因（hfb4和hfb10）構(gòu)建了基因敲除突變體庫(kù)，并分別對(duì)突變體進(jìn)行了風(fēng)媒和水媒的傳播模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同菌種有各自偏好的傳播方式。研究人員對(duì)突變子進(jìn)行抗逆性、生長(zhǎng)和繁殖能力測(cè)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(duì)真菌適應(yīng)性的貢獻(xiàn)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(duì)兩個(gè)種群的hfb4（及hfb10）進(jìn)行了自然選擇壓力計(jì)算，發(fā)現(xiàn)來(lái)自Th的hfb4受到強(qiáng)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(cè)，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(guò)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(chóng)進(jìn)行傳播，其確切的傳播偏好有待進(jìn)一步研究。在整個(gè)進(jìn)化歷程中，hfb4對(duì)菌株生態(tài)適應(yīng)性的凈貢獻(xiàn)率是物種多個(gè)指標(biāo)或特性進(jìn)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(huì)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(kāi)發(fā)了一套可高通量監(jiān)測(cè)絲狀真菌生長(zhǎng)和繁殖能力的技術(shù)集合——REPAINT。REPAINT技術(shù)不僅擴(kuò)充了真菌環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)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(shí)現(xiàn)高通量智能化和標(biāo)準(zhǔn)化，而且允許針對(duì)不同真菌類(lèi)群實(shí)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(tuán)隊(duì)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?yàn)椴牧咸峁┴S富的物理、化學(xué)特性以及相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用。對(duì)SRO進(jìn)行精確測(cè)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(shí)空間中的成像技術(shù)和倒易空間中的測(cè)量方法。目前，主流的方法是根據(jù)衍射數(shù)據(jù)并借助團(tuán)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(chǎng)(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(lái)分別研究原子位移和空位分布對(duì)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(shí)際過(guò)程可能是二者共同作用的結(jié)果）通過(guò)比對(duì)模型的FFT圖和實(shí)驗(yàn)的電子衍射花樣，確定兩種模型對(duì)短程有序的貢獻(xiàn)。研究表明：Nb0.8CoSb中空位主要以長(zhǎng)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(guó)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(jī)-無(wú)機(jī)雜化型鐵電體領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。通過(guò)精準(zhǔn)修飾有機(jī)陽(yáng)離子，成功地合成了新型非鈣鈦礦結(jié)構(gòu)ABX3（A、B為陽(yáng)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(jī)-無(wú)機(jī)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(chǔ)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(wú)機(jī)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(jī)-無(wú)機(jī)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(bào)道。這主要是由于對(duì)鐵電體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系認(rèn)識(shí)不夠所導(dǎo)致的。因此，深入探究鐵電體的構(gòu)效關(guān)系，對(duì)于精準(zhǔn)設(shè)計(jì)有機(jī)-無(wú)機(jī)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(gè)極性點(diǎn)群。因此，在晶體中引入極性分子或是極性無(wú)機(jī)骨架將會(huì)是設(shè)計(jì)鐵電體一個(gè)非常有效的策略。團(tuán)隊(duì)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(gè)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(jìn)一步的表征表明，[(CH3)4N]ZnCl3沒(méi)有相變，且不具鐵電性。另一個(gè)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鐵電體的策略是“托氟效應(yīng)”理論，用電負(fù)性最強(qiáng)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(jìn)而引入鐵電性。受該理論的啟發(fā)，研究者對(duì)[(CH3)4N]ZnCl3進(jìn)一步修飾，用電負(fù)性較強(qiáng)的鹵素原子F、Cl、Br、I來(lái)取代準(zhǔn)球形有機(jī)陽(yáng)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(duì)于[(CH3)3NCH2X]ZnCl3 (X = Cl, Br, I)，沒(méi)有可靠的證據(jù)顯示他們具有鐵電性。[(CH3)3NCH2F]+陽(yáng)離子中電負(fù)性更強(qiáng)的F原子影響了[ZnCl3]n-鏈中的Cl原子，形成相對(duì)較強(qiáng)的F…Cl作用，這種鹵-鹵鍵連接了陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)鏈。這樣，陽(yáng)離子的翻轉(zhuǎn)將會(huì)帶動(dòng)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(chǎng)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(xiàng)研究為精準(zhǔn)設(shè)計(jì)新型有機(jī)-無(wú)機(jī)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(rùn)濕難題。基于MTPCM，設(shè)計(jì)出高能效熱電-高儲(chǔ)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(shí)了自供電溫濕度無(wú)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(lái)發(fā)展最快、最有效的纖維復(fù)合材料自動(dòng)化制造技術(shù)之一，更是實(shí)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(guó)內(nèi)最先進(jìn)的六維纏繞平臺(tái)，開(kāi)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(shù)脂體系及纏繞成型工藝研究，成功開(kāi)發(fā)了耐高溫、耐低溫、中常溫固化、高強(qiáng)高韌的系列環(huán)氧樹(shù)脂體系，形成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本、高性能、寬工藝窗口、系列化的纏繞樹(shù)脂基體及其復(fù)合材料制品制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高性能纖維的強(qiáng)度轉(zhuǎn)化，發(fā)展了國(guó)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(qǐng)專利20余項(xiàng)。 試用期≥8h，粘度≤600 cps，固化溫度≤150℃,拉伸強(qiáng)度≥80 MPa，Tg≥220℃，復(fù)合材料NOL環(huán)拉伸強(qiáng)度≥2200 MPa，復(fù)合材料NOL環(huán)層剪強(qiáng)度≥70 MPa，復(fù)合材料的高溫（160℃）力學(xué)強(qiáng)度保留率達(dá)70%。 碳纖維纏繞成型可充分發(fā)揮其高的比強(qiáng)度、比模量以及低密度的特點(diǎn)，可應(yīng)用于壓力容器、大型貯罐、高壓管道、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等國(guó)防和民用領(lǐng)域，具有廣闊的市場(chǎng)前景與巨大的經(jīng)濟(jì)效益。以纏繞復(fù)合材料氣瓶為例，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)未來(lái)復(fù)年需求量在5萬(wàn)只，產(chǎn)值至少約為5億元／年。

本發(fā)明公開(kāi)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(jìn)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(jìn)行氫破碎，脫氫后得到粗破碎磁粉；然后在惰性氣體保護(hù)氣氛下，進(jìn)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(shí)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(qiáng)、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(diǎn)。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳焱課題組，通過(guò)Floquet 設(shè)計(jì)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(guò)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(duì)躍遷相互作用，用于研究傳統(tǒng)凝聚態(tài)體系中難以實(shí)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(shì)，對(duì)于更一般的相互作用——人工配對(duì)躍遷相互作用還沒(méi)被研究過(guò)。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(huì)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(gè)格點(diǎn)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(xiàng)研究代表了超冷量子氣體研究領(lǐng)域中的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，將會(huì)促進(jìn)進(jìn)一步的理論研究和實(shí)驗(yàn)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳焱課題組，通過(guò)Floquet 設(shè)計(jì)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(guò)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(duì)躍遷相互作用，用于研究傳統(tǒng)凝聚態(tài)體系中難以實(shí)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(shì)，對(duì)于更一般的相互作用——人工配對(duì)躍遷相互作用還沒(méi)被研究過(guò)。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(huì)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(gè)格點(diǎn)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(xiàng)研究代表了超冷量子氣體研究領(lǐng)域中的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，將會(huì)促進(jìn)進(jìn)一步的理論研究和實(shí)驗(yàn)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(ài)俊/姚和權(quán)團(tuán)隊(duì)題為“Palladium-CatalyzedAsymmetricSequentialHydroaminationof1,3-Enynes:EnantioselectiveSynthesesofChiralImidazolidinones”最新科研成果。