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中德科学家合作研究出一种用于搜寻暗物质的超灵敏量子精密测量技术

中国科学技术大学彭新华教授研究组与德国科学家合作开发出一种新型超灵敏量子精密测量技术，用于暗物质的实验直接搜寻，实验结果比先前的国际最好水平提升至少5个数量级。相关成果2021年11月18日在线发表于国际期刊《自然·物理学》。

在宇宙物质质量组成中暗物质约占85%，然而，迄今为止还没有找到暗物质存在的直接证据。彭新华研究组利用气态氙和铷原子混合蒸气室，发明了具有超高灵敏度的新型核自旋量子测量技术，实现了新型核自旋磁传感器。该技术利用激光先极化铷原子蒸气，再利用铷与气态氙原子的自旋交换碰撞，从而将氙原子的核自旋极化。基于该物理机制，研究人员设计出磁场量子放大器，并将这台自旋放大器与团队已发展的原子磁力计相结合，将原子磁力计的磁探测灵敏度提高了100倍。

理论预测，暗物质与原子核会发生极微弱的相互作用，这种相互作用相当于在原子核自旋上施加一个微小磁场——“赝磁场”。利用超灵敏磁场探测装置可以检验这一微小的“赝磁场”，以此来寻找暗物质粒子存在的迹象。彭新华研究组利用自旋放大器来放大暗物质产生的“赝磁场”，大大提高了暗物质的搜寻灵敏度。相比传统大型暗物质科学装置，该设备只需要桌面尺寸的空间布局。

这一成果充分展示了量子精密测量技术与暗物质探测的交叉融合，有望推动宇宙天文学、粒子物理学和原子分子物理学等多个基础学科的发展。

中科院上海微系统所提出一种单质新原理开关器件

中国科学院上海微系统与信息技术研究所宋志棠、朱敏研究团队成功研制出一种单质新原理开关器件，为海量三维存储芯片的研发提供了新方案，该研究成果2021年12月10日发表于《科学》期刊。

集成电路是我国的战略性、基础性和先导性产业，其中，存储芯片是集成电路的三大芯片之一，直接关系国家的信息安全。然而，现有主流存储器——内存和闪存，不能兼具高速与高密度特性，难以满足指数型增长的数据存储需要，急需发展下一代海量高速存储技术。三维相变存储器是目前成熟的新型存储技术，其核心是两端开关单元和存储单元，然而，商用的开关单元组分复杂，通常含有毒性元素，严重制约了三维相变存储器在纳米尺度的微缩以及存储密度的进一步提升。

针对以上问题，宋志棠、朱敏与合作者提出了一种单质新原理开关器件，该器件通过单质Te与电极产生的高肖特基势垒降低了器件在关态的漏电流（亚微安量级）；利用单质Te晶态（半导体）到液态（类金属）纳秒级高速转变，产生类金属导通的大开态电流（亚毫安量级），驱动相变存储单元。单质Te开关器件基于晶态-液态新型开关机理，与传统晶体管等完全不同，是集成电路全新开关器件。单质Te具有原子级组分均一性，能与TiN形成完美界面，使二端器件具有一致性与稳定性，并可极度微缩，为海量三维存储芯片的研发提供了新方案。

韩国科研团队成功开发高耐久柔性突触半导体材料

韩国成均馆大学电子电气工学系研究团队成功开发了高耐久性柔性突触半导体元件。研究成果2021年12月刊登在国际学术期刊《科学观察》上。

近年来，物联网技术在便携式智能设备领域应用需求迅速增加，特别是柔性电子在机器人工程及智慧保健医疗领域的应用备受关注。

研究组在聚酰胺材料的柔性基板上，将数十纳米厚的非晶体氧化物半导体薄膜进行沉积后作为通道，组成非晶体氧化物半导体、离子-凝胶混合结构，研发出可通过电脉冲信号控制的柔性突触半导体元件。该元件在机械、电压力测试后，表现出稳定的静态及动态动作特性。研究团队利用该元件制作了弹性阻力传感器，安装在手上，通过实验验证了可适用于神经元系统。

南京航空航天大学成功制备柔性Cs4PbI6薄膜用于高灵敏度X射线检测

南京航空航天大学Qiang Xu、Xiaoping Ouyang等人报道了采用一种简单的旋涂方法成功地制备了聚合物包覆的Au/Cs4PbI6/Au薄膜，该成果2021年12月1日在线发表于Nano Letters。

研究人员首先将一层薄薄的聚合物（环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和光引发剂1173的混合物）旋涂到石英衬底上，并用紫外灯固化1 min；再在聚合物膜表面蒸发一层50 nm的Au作为叉指电极，光学活性面积为0.2×0.4 cm2，指宽0.275 mm，间距0.275 mm；然后，采用溶液旋涂的方法在Au电极顶部旋涂一层厚度为8.4 μm的Cs4PbI6薄膜；最后，为了避免薄膜在空气中的降解，旋涂聚合物薄膜将整个器件封装成保护层。将聚合物从衬底上剥离得到柔性Au/Cs4PbI6/Au X射线探测器。

实验结果显示，这种灵活透明的器件在10 V下，对30 keV的单能X射线检测实现了256.20 μC Gy−1cm−2的灵敏度，并且性能至少稳定了60天而不会衰减。此外，在特定弯曲角和循环弯曲试验中也没有观察到明显的衰减现象。探测器反复弯曲600次后，灵敏度和开−关电流值没有明显降低。这些结果揭示了Cs4PbI6钙钛矿薄膜在制造柔性X射线探测器方面的潜力。