二维材料复合光纤实现超高非线性效应

二维材料复合光纤实现超高非线性效应

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心白雪冬课题组与北京大学刘忠范院士、刘开辉研究员合作，提出一种液相辅助两步化学气相沉积法在多孔光纤孔内壁上直接生长二维过渡金属硫族化合物，制备出具有超高非线性的二维材料复合光纤。相关论文发表于Nature Nanotechnology。论文描述的方法有效解决了二维材料前驱体在大纵横比光纤中传质不匀的问题，实现了多种二维材料及其合金在不同种类规格光纤（空心石英管光纤和光子晶体光纤等）中均匀全覆盖生长，长度最大可达25cm。在此基础上，研究团队进一步基于该复合光纤的非线性的实部和虚部分别进行了相应的应用研究。

范德瓦尔斯磁性材料的灵敏应变磁翻转

南京大学物理学院缪峰团队与合作者利用应变来实现层状磁性材料物性调控的独特优势，为低功耗磁存储器件研究提供了新思路。相关论文发表于Advanced Materials。铁磁材料具有非易失性的磁性状态，是用来实现信息存储的理想载体。通过外场对其进行调控，并实现可控的磁性状态变化，是磁存储器件工作的物理基础。应变调控可以在较大范围内改变材料的晶格结构，有望为实现新机制磁存储提供新思路。基于此，研究团队利用面内单轴应力，对层状磁性材料Fe3GeTe2（FGT）的磁性状态进行原位调控，在实验上实现了超灵敏的磁矩翻转，并对FGT中磁性状态的应变调控机制进行了理论分析和解释。

软物质表面浸润动力学研究

中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室项目研究员关东石等在软物质表面浸润动力学研究中取得进展。相关论文发表于Physical Review Letters。流体界面在固体表面的运动普遍存在。研究人员通过在原子力显微镜探针的微棒上附着柔性聚合物，系统研究移动接触线在软物质表面上的动力学特征。实验中测得的毛细力迟滞环显示静态接触线在脱钉时呈现出力过冲，且过冲幅度随保持时间和运动速度呈对数增长。进一步通过建立力学模型，提出软表面上浸润脊的缓慢增长（老化现象）与布朗运动协助跨垒的共同影响，是移动接触线粘滑运动具有状态和速率依赖性的微观力学起源。

量子点单模激光研究

中国科学院上海光学精密机械研究所激光与红外材料实验室微结构光物理研究团队获得新型钙钛矿量子点/微腔复合结构，实现整个可见光波段内连续可调的高品质单模激光输出。相关论文发表于Journal of Materials Chemistry C。胶体量子点激光器易操作、普适性强。研究团队通过浸涂自组装技术将铯铅卤化钙钛矿胶体量子点共形沉积在高品质的单个亚微米氧化锌六角回音壁微腔表面，实现钙钛矿量子点/氧化锌复合微腔结构，并实验获得高品质、低阈值的单模激光。通过调节微腔结构的尺寸、钙钛矿量子点的尺寸和量子点的组成元素，在整个可见光谱区域实现宽带可调谐的量子点单模激光。

在氮化硼表面制备手性可控的石墨烯纳米带

中国科学院上海微系统与信息技术研究所王浩敏研究员团队在六角氮化硼（h-BN）表面成功制备了手性可控的GNR，并进行了输运性质研究。相关论文发表于Nature Materials。h-BN是一种具有优异的化学和热稳定性的宽带隙二维材料。h-BN具有六角蜂窝网状晶体结构和原子级平整的表面，不存在表面悬挂键和陷阱电荷，是可以保持GNR本征电学性质的理想衬底。该研究首次将手性可控的GNR面内集成在h-BN晶格中，是面向开发具有原子层厚度的高性能集成电路迈出的重要一步，为实现操控和堆垛具有极薄厚度的复杂纳米集成电路提供了一个新的途径。

利用初始条件进行流动减阻控制

西北工业大学航海学院胡海豹教授团队与航空学院郗恒东教授团队合作，提出了一种仅通过改变初始条件来调控泰勒涡的新方法，实现了对泰勒涡尺度的大范围稳定调节。相关论文发表于Journal of Fluid Mechanics。减小航行器在流体中运动时所受的阻力是航空、航天、航海领域的关键技术问题之一。新方法能将泰勒涡长度拉伸至通常长度的约1.9倍，从而显著降低流动中的动量交换强度，减小流动阻力；利用该方法可实现接近20%的减阻效果，且减阻效果随雷诺数变化较小。与现有流动减阻方法相比，该项基于泰勒涡调控的减阻新方法不需要外加机械装置，也不需要外部输入能量或加入添加剂，易于工程实现。

器件物理研究进展

中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室刘明、李泠等在器件物理研究中获得进展。相关论文发表于Nature Communications。传统的三维半导体材料表面存在大量的悬挂键，可通过捕获和散射等方式影响和限制自由载流子的运动。类似于三维半导体材料的表面态，单层二维材料（如二硫化钼和石墨烯）在边界原子的终止和重建可以产生边界态，这使二维材料产生较多独特的现象。该研究通过对单层MoS2/WSe2晶体管进行器件测试、扫描隧道显微镜实验观测和第一性原理计算，发现二维材料的边界态是控制器件亚阈值特性及影响器件迁移率的关键因素，首次提出这种边界态是拉廷格液体的物理本质。

离子束纳米材料合成及改性研究

山东大学物理学院陈峰教授团队在离子束合成新型金属纳米颗粒及其光学应用、离子束改性二维材料及其生物医学应用的研究中取得进展。相关成果发表于Small。论文提出了一种异质双层纳米颗粒结构，利用相邻纳米颗粒层间散射引起的能量转移，达到增强非线性光学材料的三阶非线性光学响应的效果。通过顺序离子注入方法在铌酸锂晶体中合成了嵌入式铜、银双层纳米颗粒，分布于铌酸锂晶体表面以下100nm深度范围内，并结合弹性碰撞模型和热分解理论揭示了双层纳米结构的形成机理。利用光学非线性增强的铌酸锂晶体作为可饱和吸收体置于激光谐振腔中，可实现具有更短脉宽的1微米調Q锁模波导激光输出。