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飛秒激光改寫半導體材料“基因”

在非平衡態超快動力學和瞬時物態調控研究中，一個備受關注的重要研究方向是通過周期振蕩的勢場誘導量子物態的變化，進而實現對其電子結構的調控，該方案被稱為“弗洛凱工程”。

清華大學物理系周樹云研究組多年來致力于低維量子材料的電子能譜和非平衡態超快動力學的研究，尤其是弗洛凱能帶及物態調控的實驗研究。他們針對領域難點投入了大量的精力，攻克了中紅外強場脈沖激發光源以及與角分辨光電子能譜儀結合方面的困難，研制出具有前沿技術指標的超快時間分辨角分辨光電子能譜系統。

在材料體系方面，他們巧妙地選取了黑磷這個具有小帶隙、高遷移率的經典半導體材料。通過精細調節中紅外激發光源的光子能量，他們發現當光子能量與帶隙接近共振時，黑磷的電子結構從平衡態的拋物線形狀演化為在帶頂打開能隙的“墨西哥帽”形狀，并觀察到了復制的弗洛凱邊帶。

“我們研究的電子能帶結構可以通俗地理解成這些材料的‘DNA，它決定了材料的各種屬性。”該工作的主要參與者之一、清華大學“水木學者”鮑昌華解釋道：“而我們所做的就是利用飛秒激光來調控這些材料的‘DNA，從而獲得我們想要得到的一些性質。”

科學家識破罕見腦腫瘤細胞“間諜”

香港科技大學吳若昊教授及其博士后研究員于雷博士帶領的研究團隊開發了一種新型多功能單細胞多組學分析技術scONE-seq。這種技術不僅能分析冷凍細胞及難以取得的細胞類型，如骨骼和大腦；同時也大大簡化了收集腫瘤中的DNA和RNA數據的實驗流程。

星形膠質瘤是一種致命且具擴散性的腦腫瘤，患有此類腫瘤的患者在確診后五年內的存活率僅為5%左右。團隊利用其新型單細胞技術，在星形膠質瘤患者樣本中發現了一種細小而獨特的腫瘤細胞亞群。這種獨特的腫瘤細胞群體通過偽裝成大腦的正常星形膠質細胞，逃過使用其他常見腫瘤測序方法的檢測。此外，團隊亦發現這種“間諜”腫瘤細胞具有耐藥性分子特征；有關“間諜”腫瘤細胞在腫瘤惡化中所起的作用將是未來研究的重要方向。這項發現將為一些最復雜和罕見腫瘤的研究帶來突破，并為未來的藥物靶標發現開辟新方向。

我國科學家取得柔性可拉伸封裝技術領域原創性成果

高性能密封材料對于保障柔性器件的長期穩定運行至關重要。然而，目前已有的封裝材料無法同時兼顧密封性能與可拉伸性能。

針對這一挑戰，上海交通大學鄧濤教授和尚文副研究員課題組與其合作團隊歷經3年多的合作努力，設計制備了基于液態金屬的復合封裝材料，通過將常見液態金屬鎵銦共晶合金與彈性體材料復合，并巧妙地利用微米玻璃球陣列作為支撐體防止該封裝材料在變形過程中塌陷而引起密封性能的衰減，開發了一種高氣密性、可拉伸、能集成無線通訊功能的封裝材料，測得其氧透過系數為5.0×10-23 m²/（s Pa），接近于金屬鋁，比傳統硅膠彈性體材料低8個數量級以上。

針對液態金屬材料因自身具有電磁屏蔽效應而會限制封裝器件與外界的無線通信的功能這一問題，研究團隊進一步提出了分隔式結構設計，通過在液態金屬封裝系統中引入電磁波信號傳輸窗口，賦予了封裝系統可無線通信的功能。

自供電敷料重塑傷口內源性電場促進創面修復

負壓創面治療技術（NPWT）是控制急/慢性創面感染的核心技術；但有研究發現，傳統NPWT使創緣電解質持續流失，導致創面內源性電場衰降，不利于創面再上皮化。

鑒于此，中科院北京納米能源與系統研究所李舟、羅聃研究團隊及其合作者，將摩擦納米發電機（TENG）與NPWT相結合，開發出一種基于自供電敷料（EGD）的電場耦合負壓一體化治療新技術。在EGD治療系統中，間歇負壓帶來的敷料機械形變驅動TENG產生高壓/低電流特性脈沖電，為創面提供穩定和安全地補償電勢，不僅抵消NPWT的副作用，而且重塑和增強創面內源性電場。EGD產生的電場誘發表皮細胞強大的趨電性遷移反應，并且促進巨噬細胞向M2表型轉化；采用急/慢性皮膚創面模型證實，EGD顯著抑制炎癥反應，促使創面更早地進入增殖期；通過誘導表皮細胞增殖和定向遷移，加速創面再上皮化；通過重建有序的細胞外基質和成熟的上皮微結構，提升重塑期新生皮膚愈合質量。

更重要的是，將NPWT升級為EGD的費用僅為6.78美元，這使得患者通過可負擔的支出獲得更好的預后。

科學家突破光學超構表面偏振復用容量極限

最近，南京大學彭茹雯、王牧研究組與美國東北大學劉詠民研究組聯合，創新性地將精心設計的光學響應噪聲引入瓊斯矩陣方案中，突破超構表面偏振復用容量的物理極限，理論演繹并實驗證實利用單一超構表面成功獲得高達11個獨立偏振通道，該超構表面在不同偏振的單色可見光照射下可觀測到11種獨立的全息圖像。該研究結果為目前光學超構表面偏振復用的最高容量。

基于該理論策略，研究團隊又進一步證實這種新型的偏振復用技術能夠與其他復用技術，比如空間復用，角動量復用等相融合，并實驗展示單一超構表面（樣品大小僅0.33mm×0.33mm）能夠產生36種獨立的全息圖像，形成包含26個英文字母和10個數字的全息鍵盤圖案。該研究為發展亞波長尺度下高容量光學顯示、信息加密、數據存儲提供新思路，在光通信和互聯、光計算、光傳感與探測、增強現實和虛擬現實（AR/VR）技術等領域具有廣闊的應用前景。

磁存儲材料新技術，可提升信息存儲速度和密度

反鐵磁材料便是一類新型磁存儲材料，作為數據存儲介質，相鄰數據位可以密排列以提升存儲密度，并且可使數據寫入速度大幅提升。此前已有的反鐵磁存儲器件的電信號輸出，主要依賴面內電子輸運的各向異性磁電阻效應，高低阻態之間的電阻差值很小，常溫下數據寫入后難以有效讀出，導致出現亂碼等無效儲存情況。

為此，北京航空航天大學材料學院磁性功能材料研究團隊、華中科技大學物理學院、中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所加工平臺合作攻關，突破了原子級平整反鐵磁金屬單晶薄膜的關鍵制備技術，通過界面應力誘導非共線反鐵磁單晶薄膜的晶格四方度變化，產生了單軸磁各向異性，以及顯著的反常霍爾效應。基于該反常霍爾效應，實驗發現了全反鐵磁異質界面（共線反鐵磁/非共線反鐵磁）的交換偏置效應，從而設計制備出多層膜新型全反鐵磁存儲器件，大幅提升了數據讀出可靠性。器件的常溫高低阻態差值提升了近3個數量級，使超快速響應超高密度反鐵磁隨機存取存儲器的研制成為可能，有望大幅提升手機、計算機等信息產品運行速度。

全球野火天氣反饋機制研究取得重大進展

南京大學大氣科學學院丁愛軍教授團隊最新研究發現，野火不僅受氣象條件影響，而且其所排放氣溶膠的輻射效應也可改變氣象要素，由此產生天氣尺度的正反饋機制顯著增強全球不同沿海地區的極端野火事件。

該研究團隊通過分析過去20年全球不同野火燃燒區的衛星觀測數據，發現美國西岸和東南亞的中南半島地區的野火燃燒面積存在著顯著的天氣尺度變化，并分別在1周和2周時間尺度頻譜最強，前者受風速和濕度控制，而后者則主要受降雨調制。

研究發現，在美國西部的地中海氣候區，野火排放的煙羽可增加氣溶膠光學厚度，通過氣溶膠—輻射—邊界層相互作用增強局地熱力環流，產生更多的干熱山風，由此引起野火區風速的增大、濕度的減小和大火潛勢的上升，從而顯著增強野火氣溶膠的排放并導致峽谷城市空氣質量的急劇惡化。然而，位于亞洲季風區的中南半島則有所不同，中南半島地區野火燃燒煙羽可被抬升至高空后沿著我國南部沿海傳輸上千公里，并伴有復雜的云與降水過程以及大尺度環流的參與，故而該地區野火天氣反饋的時間尺度較北美西岸則相對更長。