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當今凝聚態物理研究中最重要的問題之一是揭示磁性材料中的高溫超導機制。帶有自旋的電子常被認為是局域在磁性離子實周圍的，而形成電流的電子則被視為在晶格中巡游。但事實上這兩者均為同一粒子。因此，這對立的兩面如何共同協助超導形成，是一個非常有趣的問題。這種“非常規”的機制與銅基超導體、鐵基超導體以及重費米子超導體都密切相關。 在具有多個電子軌道的體系，例如鐵基超導材料中，電子自旋和軌道自由度的相互作用使得這個問題更為復雜。李源研究員與合作者之前的研究報道已經揭示了自旋-軌道耦合對材料的磁性性質有非常重要的影響。他們的實驗同時還表明鐵基超導材料中的磁性具有巡游與局域的雙重特性。這并不是一個完全意外的結果，因為已有的一些理論研究也說明鐵基超導體可以被所謂“洪德金屬”的模型描述。不過自旋-軌道耦合以怎樣的方式影響鐵基材料中的超導機理，依然是一個未知的問題。Figure 1. (a-c) Imaginary part of dynamic spin susceptibility measured at different temperatures. (d) Imaginary part of dynamic spin susceptibility integrated over 4-8 meV based on the data in (a) and (b). 現在，李源研究組及合作者采用基于飛行時間原理的中子散射譜學技術，發現在一種鐵基超導材料中，有一類特定的磁激發對超導的形成至關重要，其作用機理與材料中的自旋-軌道耦合效應密切相關。這項工作于2019年1月4日發表在《物理評論快報》上。 這項研究針對的是近年來發現的空穴摻雜的“122”體系鐵基超導材料中新奇四重對稱性磁相。在傳統的二重對稱性磁相中，電子自旋指向在晶體的ab面內，而在這種新發現的磁相中電子的自旋指向沿晶體的c方向。有這種四重對稱性磁相的晶體中超導溫度也被壓制。該項研究旨在探索超導的壓制與四方磁相中探測到的譜學特征的聯系。基于這一目的，研究組瞄準了Sr1-xNaxFe2As2這一種有魯棒性的四方磁相，且較易制備大單晶的鐵基超導材料。Figure 2. (a-b) Constant-Q cuts measured at (0.5, 0.5, 1) and (0.5, 0.5, 3), with background subtracted. (c-d) Intensity difference between 6 K and 20 K at L = 1 and 3. 實驗發現，在材料發生從二重對稱性（圖1a, T = 80 K）轉化為四重對稱性（圖1b, T = 20 K）的相變后，低能的自旋激發發生了顯著的變化。根據中子散射截面與散射幾何的關系，在L = 1處測量到的信號中c方向的磁激發有更大的比重，而在L = 3處則可探測到更多的ab面內的磁激發。圖1d顯示，當溫度從80 K降到20 K后，由于自旋的方向發生偏轉到了c方向，在低能激發中將難以沿c方向時自旋的長短發生改變，因此低能磁激發中c方向的自旋激發被抑制。實驗還發現了重要的一點：超導相（圖1c, T = 6 K）的自旋激發相對非超導相的自旋激發有輕微的改變，這說明材料超導與的磁性質相關聯。進一步的分析（圖2）發現，這種改變主要發生在L = 1的位置，這說明在四重對稱性磁相中，盡管c方向的磁激發被抑制，但它們仍然是與超導關系最密切的磁激發。這項結果揭示了在多軌道序洪德金屬中實現高溫超導的一個“兼容性”要求：局域的磁矩必須能夠為巡游電子提供后者在實現超導配對過程中所需的磁激發。由于在四重對稱性磁相中，該要求恰好不被滿足，所以超導溫度被抑制。 量子材料科學中心博士研究生郭見青和岳莉為該項工作的共同第一作者。相關的中子散射實驗是由日本的MLF, J-Parc用戶實驗項目支持完成的。這項工作由量子材料科學中心李源研究組和張焱研究組合作完成。研究課題得到了中國自然科學基金委和科技部項目的資助。References:[1] C. Wang et al., Phys. Rev. X 3, 041036 (2013).[2] M. Ma et al., Phys. Rev. X 7, 021025 (2017).[3] Z.P. Yin et al., Nat. Mater. 10, 932 (2011).[4] J. Guo, L. Yue et al., Phys. Rev. Lett. 122, 017001 (2019).

在具有多個電子軌道的體系，例如鐵基超導材料中，電子自旋和軌道自由度的相互作用使得這個問題更為復雜。李源研究員與合作者之前的研究報道已經揭示了自旋-軌道耦合對材料的磁性性質有非常重要的影響。他們的實驗同時還表明鐵基超導材料中的磁性具有巡游與局域的雙重特性。這并不是一個完全意外的結果，因為已有的一些理論研究也說明鐵基超導體可以被所謂“洪德金屬”的模型描述。不過自旋-軌道耦合以怎樣的方式影響鐵基材料中的超導機理，依然是一個未知的問題。Figure 1. (a-c) Imaginary part of dynamic spin susceptibility measured at different temperatures. (d) Imaginary part of dynamic spin susceptibility integrated over 4-8 meV based on the data in (a) and (b). 現在，李源研究組及合作者采用基于飛行時間原理的中子散射譜學技術，發現在一種鐵基超導材料中，有一類特定的磁激發對超導的形成至關重要，其作用機理與材料中的自旋-軌道耦合效應密切相關。這項工作于2019年1月4日發表在《物理評論快報》上。 這項研究針對的是近年來發現的空穴摻雜的“122”體系鐵基超導材料中新奇四重對稱性磁相。在傳統的二重對稱性磁相中，電子自旋指向在晶體的ab面內，而在這種新發現的磁相中電子的自旋指向沿晶體的c方向。有這種四重對稱性磁相的晶體中超導溫度也被壓制。該項研究旨在探索超導的壓制與四方磁相中探測到的譜學特征的聯系。基于這一目的，研究組瞄準了Sr1-xNaxFe2As2這一種有魯棒性的四方磁相，且較易制備大單晶的鐵基超導材料。Figure 2. (a-b) Constant-Q cuts measured at (0.5, 0.5, 1) and (0.5, 0.5, 3), with background subtracted. (c-d) Intensity difference between 6 K and 20 K at L = 1 and 3. 實驗發現，在材料發生從二重對稱性（圖1a, T = 80 K）轉化為四重對稱性（圖1b, T = 20 K）的相變后，低能的自旋激發發生了顯著的變化。根據中子散射截面與散射幾何的關系，在L = 1處測量到的信號中c方向的磁激發有更大的比重，而在L = 3處則可探測到更多的ab面內的磁激發。圖1d顯示，當溫度從80 K降到20 K后，由于自旋的方向發生偏轉到了c方向，在低能激發中將難以沿c方向時自旋的長短發生改變，因此低能磁激發中c方向的自旋激發被抑制。實驗還發現了重要的一點：超導相（圖1c, T = 6 K）的自旋激發相對非超導相的自旋激發有輕微的改變，這說明材料超導與的磁性質相關聯。進一步的分析（圖2）發現，這種改變主要發生在L = 1的位置，這說明在四重對稱性磁相中，盡管c方向的磁激發被抑制，但它們仍然是與超導關系最密切的磁激發。這項結果揭示了在多軌道序洪德金屬中實現高溫超導的一個“兼容性”要求：局域的磁矩必須能夠為巡游電子提供后者在實現超導配對過程中所需的磁激發。由于在四重對稱性磁相中，該要求恰好不被滿足，所以超導溫度被抑制。

一、項目簡介 水下潛水器是海洋立體監測系統的重要移動平臺，在深海工程檢測、地質勘探、科學考察、環境監測與軍事應用等方面有重大需求與發展前景。《國家“十二五”海洋科學和技術發展規劃綱要》明確了“開發水下自航行剖面測量技術，形成近海實時、快速觀測能力”的重點任務。目前國內外水下潛水器普遍采用細長或開架結構和螺旋槳驅動，具有推進效率低，轉彎半徑大和輻射噪聲大的弱點，急需在減阻和探測能力上取得突破。本項目圍繞水下小型機器人高精度探測與識別重要需求，研究基于人工智能的水下探測與識別技術，在水聲仿生智能探測、目標特征提取和分類識別上開展技術攻關，并研制樣機。海圖公司開發多款水下機器人產品，618展示得到重要認可。基于人工智能的小型水下機器人可廣泛應用于海洋與內陸，有顯著產業化前景。 二、前期研究基礎 科研依托廈門大學海洋與地球學院、水聲通信與海洋信息技術教育部重點實驗室，具備開展水聲實驗的良好設施：嘉庚號科考船、一艘海洋二號實驗船、兩處岸邊實驗站、一個大型水聲水池、水聲換能器、測量放大器、丹麥B&K公司的聲學測量儀器譜分析儀等。已研制多款水下仿生機器人并在水池完成測試。研究團隊憑借跨學科優勢，把仿生聲學探測與水下機器人技術相結合，取得創新成果。本項目實施所需要的實驗方法與技術已經具備，并已在以往研究中得到成功應用，從而具備扎實的科研基礎。 三、應用技術成果 在仿生探測方面，研究基于人工智能的水下探測與識別技術。仿生最優能量傳輸與波束控制、仿生目標探測與人工智能識別可以提高水聲探測指向性、抑制混響并具備定向水聲通信能力，能夠突破現有水下機器人水聲探測和通信限制。在基于人工智能的海洋仿生機器人研發方面，利用生物醫學成像測量鯨豚流線體形、結構和組織特性，設計仿生機器人具有仿生形態和柔性特性，突破現有水下機器人結構和材料設計理念。研究水聲仿生智能探測、目標特征提取和分類識別提升仿生機器人水下工作能力。在仿生水下機器人樣機研制、傳感和模式識別等取得應用成果。 四、合作企業 海圖志（廈門）智能科技有限公司由福建省海洋與漁業廳批準的雙創干部蘇芃牽頭成立，組織了西北工業大學、華南理工大學、廈門大學、福州大學、福建師范大學等院校博士專家40余人組成，2015年開始，經過了2-3年的基礎理論研究，已經申報和取得相關的專利軟著20項。開發過相關的水下裝備設備包括水下光學成像攝像機、水下光學鏡頭、水聲定位設備、水下潛器等等，具備一定的開發研究的基礎。得到省委于偉國書記、中國工程院院長周濟、國家海洋局林山青副局長等等領導的認可。相關的產品取得福建省618青年海洋創新創意成果獎第一名，第六屆全國海洋航行器設計與制作大賽一等獎，19屆中國國際高新技術成果交易會優秀產品獎、中國創新創業大賽福州市三等獎。海圖志（廈門）智能科技有限公司取得廈門海峽科創基金的以5000萬估值的投資，在廈門設立海洋機器人創業基地。 海圖志（廈門）智能科技有限公司小型水下產品在2016年深圳高交會上引起了科技部、云南省科技廳、廣西省海洋局等其他省市領導的重視，2017年福建618項目成果交易會上得到中國工程院院長、福建省省長（現任省委書記）、國家海洋局副局長、福建省副省長、省發改委主任等專家領導的肯定。

一種兩步法退火制備鉭鈧酸鉛基鐵電薄膜的方法，工藝步驟包括制備過渡層、制備鉭鈧酸鉛基鐵電薄膜、鉭鈧酸鉛基鐵電薄膜的退火處理；鉭鈧酸鉛基鐵電薄膜的退火處理是將鉭鈧酸鉛基鐵電薄膜放入退火爐內，在氧氣流中以40℃/秒的升溫速率升溫至800℃～850℃后即刻停止加熱，使其隨爐冷卻至500℃～600℃保溫3分鐘～5分鐘，然后隨爐冷卻至室溫。采用上述方法制備的鉭鈧酸鉛基鐵電薄膜鈣鈦礦相純度可達100％，結晶性能好，表面均方根粗糙度較低，而且還具有剩余極化強度高和高度擇優取向的特點。

利用谷氨酸經過生物酶轉化技術耦合膜及色譜分離技術生產GABA，并進一步將GABA通 過陽離子聚合途徑生產高端尼龍聚丁內酰胺 (PA4) ，解決了傳統PA4化學制備技術其大規模生 產的原材料問題，同時，通過生物轉化工藝取代化學高溫高壓過程，降低了生產成本，使得 PA4的大規模應用成為可能。目前技術問題及原料問題，我國目前尚無大規模PA4的工業化生 產，是一個重大空白。

聲表面波瓦斯傳感器具有體積小、靈敏度高、工作穩定、生產成本低、易于集成化和無線化等獨特優點，能夠有效解決熱催化式瓦斯傳感器的零點漂移、定期維護難和維護費用高等問題，并且能彌補光學瓦斯傳感器的占用空間大、傳感占距長和傳感分析復雜等不足，能有效提高煤礦瓦斯檢測和預警技術，保證煤礦安全。成果獲 2012 西安市科學技術獎三等獎；獲批國家實用新型專利 1 項。

本發明的硅基縫隙耦合式的間接式毫米波信號檢測儀器是由傳感器、模數轉換、ＭＣＳ５１單片機和液晶顯示四大模塊組成，傳感器由共面波導、縫隙耦合結構、移相器、單刀雙擲開關、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器以及間接式熱電式功率傳感器所構成，整個結構基于高阻Ｓｉ襯底制作，上方的兩個縫隙耦合結構實現信號的頻率測量，下方的兩個縫隙耦合結構實現信號的相位測量；Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器和Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器主要是由共面波導、非對稱共面帶線和電阻組成；間接式熱電式功率傳感器由共面波導、兩個電阻以及熱

本發明的硅基縫隙耦合式的直接式毫米波信號檢測儀器是由傳感器、模數轉換、ＭＣＳ５１單片機和液晶顯示三個大模塊組成，傳感器是由共面波導、縫隙耦合結構、移相器、單刀雙擲開關、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器以及直接式熱電式功率傳感器所構成，該結構制作在高阻Ｓｉ襯底上，上方的兩個縫隙耦合結構實現信號的頻率測量，下方的兩個縫隙耦合結構實現信號的相位測量；Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器和Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器主要是由共面波導、非對稱共面帶線和隔離電阻組成；直接式熱電式功率傳感器主要由共面波導、兩個

本發明的硅基縫隙耦合式的間接式毫米波信號檢測器是由共面波導、縫隙耦合結構、移相器、單刀雙擲開關、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器以及間接式熱電式功率傳感器所構成，整個結構基于高阻Ｓｉ襯底制作，其上有四個縫隙耦合結構，上方的兩個縫隙耦合結構實現信號的頻率測量，下方的兩個縫隙耦合結構實現信號的相位測量，在前后縫隙之間有一個移相器；Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器和Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器主要是由共面波導、非對稱共面帶線和電阻組成；間接式熱電式功率傳感器由共面波導、兩個電阻以及熱電堆所構成，熱電

本發明的硅基縫隙耦合式的直接式毫米波信號檢測器是由共面波導、縫隙耦合結構、移相器、單刀雙擲開關、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器以及直接式熱電式功率傳感器所構成，該結構制作在高阻Ｓｉ襯底上，其上有四個縫隙耦合結構，上方的兩個縫隙耦合結構實現信號的頻率測量，下方的兩個縫隙耦合結構實現信號的相位測量，在前后縫隙之間有個移相器；Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器和Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器主要是由共面波導、非對稱共面帶線和隔離電阻組成；直接式熱電式功率傳感器主要由共面波導、兩個熱電偶和隔直電容所構成