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光學魔角是啥？為何“轉角才能遇到光”？

伴隨全球集成電路產業發展步入“后摩爾時代”，電子芯片的發展趨近物理極限。面對算力如何持續提升這一挑戰，光子芯片就成了一個解決方案。這就不得不提到一個新興交叉學科——納米光子學。這個學科致力于研究光與物質在納米尺度的相互作用，研發新材料、新工具，拓展基礎光學物理，制造超緊湊、高集成、多功能的光學系統，助力實現以高端制造和基于片上信息處理的光計算、傳感、成像等。

納米光子學中，利用高光場局域極化激元波實現光學通路及其片上集成是光子芯片研究的前沿方向。日前，北京理工大學物理學院姚裕貴教授團隊成員段嘉華教授與西班牙奧維耶多大學Pablo Alonso Gonzalez教授、西班牙國際物理研究中心Alexey Yu Nikitin教授合作，在轉角光子學中多重光學魔角實驗驗證和中紅外納米光場調控方面取得重要進展。

“轉角光子學”指當兩層各向異性二維材料之間轉角為某一固定值（光學魔角）時，極化激元波所有波矢分量對應的波印廷矢量均指向同一方向，即光場能量沿著特定方向低損耗且無衍射傳播，是紅外光的天然納米波導。

然而問題來了，同一個雙層轉角器件只在某一特定頻率下存在一個光學魔角，即針對單一頻率光子的天然波導。與此同時，光學魔角下光場能量沿某一固定方向傳播，傳統的調控技術無法實現納米光場無衍射傳播的調控。

對此，研究人員在三層轉角氧化鉬晶體中發現多重光學魔角，通過轉角重構實現了納米光場無衍射傳播方向的面內全角度調控（0-360°），且覆蓋寬光譜頻率。

宇宙觀測“天團”，“出道”即巔峰

宇宙觀測離不開天體物理學家的通力合作，聯合巡天已成趨勢，相關策略近期也不斷涌現。引力波研究方面，近期中科院國家天文臺等單位科研人員組成的中國脈沖星測時陣列研究團隊，利用中國天眼（FAST）探測到納赫茲引力波存在的關鍵性證據。未來中國、美國、歐洲、印度和澳大利亞團隊或將創建一個全銀河系探測器，結合觀測數據，分析宇宙中的引力波。

暗能量研究方面，東北大學張鑫教授團隊也提出了聯合巡天策略。利用中性氫的強度映射巡天實驗，可以對暗能量進行射電測量。當前全球范圍內已經運行或者在建的實驗主要包括CHIME、Tianlai（天籟計劃）、HIRAX、FAST（中國天眼）、BINGO、SKA-Mid。其中，BINGO、FAST和SKA-Mid用單碟模式測量，HIRAX、CHIME和Tianlai用干涉陣模式測量。

該項研究提出，由于不同的強度映射實驗能力非常互補，在不同的紅移范圍（頻率段）有各自的優勢，因此可以考慮一個聯合巡天策略，讓它們各自發揮所長，從而節約寶貴的望遠鏡巡天時間。一個最佳的方案是FAST （0

+HIRAX（0.8

研究團隊認為，利用該策略，21厘米強度映射單獨即可精確測量暗能量狀態方程。進一步，21厘米強度映射巡天如果與其他有潛力的晚期宇宙觀測（如引力波標準汽笛、快速射電暴、強引力透鏡等）聯合，將有望實現晚期宇宙精確探針，而且21厘米觀測將在其中發揮主導性作用。

打假神器！這種密鑰讓PS假證無所遁形

如今，電子系統使用的數字密鑰通常存儲在非易失性存儲器中。技術角度來說，這種數字密鑰是基于數學方法存在的而非物理實體，容易被復制和篡改。假冒產品和身份等問題隨之而來，如何防偽就成為亟待解決的難題。

物理不可克隆函數（PUF）是一種有效的防偽方法，即使采用相同的制作工藝，由于不可避免的物理構造中的隨機偏差，也會產生唯一且不可預測的密鑰。其中，光學PUF因其編碼容量大、響應非線性等特點而備受關注。然而，目前大多數光學PUF通常具有固定的激勵—響應對、靜態的編碼結構和固定的密鑰尺寸，導致編碼容量和安全性相對較低。

對此，中國科學院上海光學精密機械研究所紅外光功能材料研究中心董紅星研究員團隊與薄膜光學實驗室合作，他們分析了混合鹵素鈣鈦礦材料的可逆相分離現象，實現了密鑰尺寸可調的物理不可克隆函數。

具體來看，由于Br/I比的不可控性及相分離的不可預測性，通過調諧激勵光的功率密度，獲得了不可預測的光致發光譜。基于此現象，科研團隊實現了具有高度一致性、唯一性和讀出可重復性的高安全性尺寸可調PUF。他們提出一種簡單高效的全新策略調制更新PUF編碼響應，擴展了密鑰尺寸及編碼空間，大幅提升信息存儲能力，增加解密難度，為實現更高安全性的防偽與認證奠定了基礎，并為動態結構PUF的發展提供了新的見解。

用機器學習模型完成“高難度動作”

非晶（無定形）材料指原子排列缺乏長程周期性的固體材料，普遍存在于自然界中，也是工業生產及日常生活中使用最為廣泛的一類材料。自20世紀50年代中期以來，科學家對非晶薄膜材料做了大量研究。1977年，Murray Hill、Philip W.Anderson、Nevill Mott、John Van Vleck獲諾貝爾物理學獎，他們對磁性和無序系統的電子結構方面研究作出重要貢獻。此后，非晶材料的研究主要指向三大類：非晶態半導體和非晶態金屬；氧化物和非氧化物玻璃以及非晶態高分子聚合物。其中，非晶態半導體材料在近10年來發展勢頭尤其迅猛。

非晶氧化鎵具有超寬的禁帶寬度和優異的物理化學特性，是制造高功率芯片和柔性光電子器件的重要基礎材料。近日，清華大學航天航空學院曹炳陽教授課題組針對非晶氧化鎵體系，采用機器學習、分子動力學模擬及實驗測量相結合的方法成功揭示了非晶氧化鎵的原子結構特征、熱輸運性質及“結構—熱輸運性質”內在影響機制和定量關系。當前實驗技術難以直接觀測到非晶材料的三維原子結構，研究團隊轉而借助具有量子力學精度的機器學習勢函數模擬熔化——淬火過程對非晶材料進行原子尺度的準確建模，并使用非平衡分子動力學模擬、阿倫-費爾德曼簡諧理論及統一導熱理論對非晶氧化鎵的熱導率進行了研究。

研究結果對于開發非晶氧化鎵電子器件的熱管理技術具有重要意義，更為未來加速探索其他重要非晶材料的熱傳輸特性和機理提供了一個新的起點。

原因查明！病原體靠它“趁火打劫”農作物

疫霉的感染是全球植物健康和糧食安全的主要威脅。近日，中國科學院生物物理研究所王艷麗研究團隊與英國塞恩斯伯里實驗室馬文勃研究團隊首次發現在疫霉屬病原微生物中，普遍存在一類WY1-(LWY)n效應子蛋白，通過保守的PP2A interacting module 挾持宿主細胞中的PP2A核心酶。

在病原微生物感染植物過程中，為了有效侵染宿主，病原微生物會向宿主細胞中分泌一大類蛋白分子，即效應子。效應子通過操縱宿主細胞的免疫相關分子，進而干擾植物細胞的免疫防御過程，從而使得病原菌更容易侵染植物。

研究團隊以來自大豆疫霉的效應子PSR2為研究對象，通過免疫共沉淀檢測，發現其可以挾持宿主細胞中的PP2A核心酶，并形成一種非傳統型的全酶形式。研究表明，該全酶干擾了宿主細胞的某些代謝通路，使得病原微生物更易侵染植物。

科學家提出 “最佳性價比”腫瘤協同治療策略

惡性腫瘤嚴重威脅人類生命健康安全，為了攻克這一難題，人們開發了一系列腫瘤治療方法。然而，單獨的腫瘤治療方法效果往往不盡人意，而將多種治療方法聯合使用可以取長補短獲得更好的治療效果。但是，如何使聯合治療達到最佳效果和最低付始終是一個醫學界難題。目前的聯合治療大多止步于不同療法的簡單加和，未能做到以最低的消耗和劑量達到最佳的治療效果（即：未能達到最佳性價比Cost-effective）。在治療時間的控制上，也未能根據各種療法的特點進行優化。

對此，西安交大生命學院生物醫學影像與應用研究所的吳道澄教授課題組提出了一種“最佳性價比”的光熱/化學動力學/化療程序化腫瘤協同治療新方法，以最低的功率和劑量最大化地實現了治療效果并大幅減少治療副作用。這種療法按照時間順序將光熱療、化學動力學治療和協同雙藥化療三種治療方式進行了程序化的組合。根據腫瘤的狀態或體積對每種治療方式的時間和強度進行了優化并使其按時間順序分別作用。