物理进展

表面刻蚀新技术

四川大学化学学院王玉忠院士团队提出无掩模限域刻蚀的表面润湿性差异图案化新策略。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。精确、复杂图案的制备往往需依赖光刻、等离子体刻蚀、飞秒激光等手段，涉及光刻胶、光掩模等昂贵耗材，限制了此类表面的发展与应用。新技术通过三醋酸纤维素在氢氧化钠水溶液中的脱乙酰降解反应，结合水滴模板法与喷墨打印技术，在三醋酸纤维素多孔表面实现差异化碱刻蚀，从而制备了具有本征润湿差异的图案化表面。制备的图案化表面在响应型信息存储与加密、柔性电子器件的制备等领域展现出良好的应用前景。

微液滴光化学反应加速机制研究

复旦大学张立武、季敏标与合作者对微液滴中的光化学反应进行探索，发现微液滴可显著加快光化学反应速率，最高可达两个数量级。相关成果发表于《细胞报告物质科学》（Cell Reports Physical Science）。微液滴研究近期引起广泛关注，一方面大气云滴和海洋飞沫气溶胶等微米级液滴无处不在，另外一方面以微液滴为反應器也在化学合成及生物研究方面得到重视。研究表明微米级液滴可显著加速化学反应，并且可使部分反应自发进行，潜在原因主要是微液滴其特有的理化性质。研究阐明了微液滴中的光化学反应加速机制，为解释当前大气化学反应不确定性提供了新思路。

非线性光子芯片研究

南开大学许京军、陈志刚、张心正等人在太赫兹拓扑光子学领域取得新进展。相关成果发表于《光：科学与应用》（Light：Science&Applications）。太赫兹波由于其高安全性、高穿透性和高带宽等优良特性，应用需求广泛。然而，太赫兹器件的性能受到制备缺陷及其周围环境扰动的影响。研究团队开发了一种基于片上铌酸锂集成平台实现太赫兹波局域调控的方法。在实验和理论上观察并分析了太赫兹波沿着铌酸锂渐变微结构表现出的可调谐的局域和拓扑性质，并分析证实了手性扰动存在时太赫兹拓扑态的鲁棒特性。新研究将会为太赫兹波的集成与操控带来更多有趣且高效的设计思路。

宏观液体超滑体系研究

中国科学院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研究发展中心冯大鹏研究员团队实现了高应用载荷、高转速、点对点接触形式下钢/钢界面间的宏观液体超滑。相关成果发表于《摩擦》（Friction）。超滑（Superlubricity）技术具有超低摩擦系数和近零磨损率等优异特性，能够最大化减少摩擦过程中的能量损耗和材料磨损。目前，液体超滑研究主要集中在较低的应用载荷和转速范围，运动形式和摩擦副的选择有限。液体超滑技术的工程化应用，需要提高其承载能力和运转速度域，拓展接触界面间的运动形式，实现宏观大尺度和苛刻条件下的液体超滑。新开发的超滑体系具有优异的耐腐蚀性，可拓展至其他多元醇水溶液体系。

大面积、高度有序和可调控的“马约拉纳零能模‘格点阵列”

中国科学院物理研究所高鸿钧院士团队证实大面积有序可调的马约拉纳零能模阵列可以在铁基超导体LiFeAs中稳定存在，为实现拓扑量子计算提供了重要的高质量研究平台。相关成果发表于《自然》（Nature）。马约拉纳零能模是凝聚态物理中的一类拓扑非平庸准粒子激发，因其服从非阿贝尔统计规律，被认为是构筑拓扑量子比特的基本单元。铁基超导体具有单一组分、高温超导、本征拓扑等性质，是研究马约拉纳零能模的理想载体。实验发现，应力可以诱导出的大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模格点阵列。这种有序的马约拉纳零能模阵列可被外磁场调控，随着磁场增加，涡旋间距减小，马约拉纳零能模间的相互作用开始凸显。

具有多路径变形能力的折展力学超材料

清华大学航天航空学院陈常青教授课题组提出了一个基于“铰-杆”模型的通用设计框架，实现了具有多模态、多路径变形能力的力学超材料。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。自然界中普遍存在着可编程的“材料”，它们通过内嵌的“开关”来实现自身形状或运动方式的改变，从而实现特定功能或适应特殊工况，如捕蝇草。利用外界激励（如力、热、光、电、磁等）所诱导产生变形的临界阈值不同，使力学超材料实现了多步的顺序变形，并以双稳态自折叠单元作为折叠铰，通过改变尺寸来调控突跳阈值，进而构建具有不同变形模态的基本单元，实现了从一维到二维和从二维到三维的多步、多模态变形的可折展力学超材料。

量子力学位置-动量相空间表示研究

北京大学化学与分子工程学院刘剑课题组展示了广义位置-动量相空间表示理论和对应的轨迹近似方法，为热化学、光化学的实际凝聚态复杂分子体系的理论研究提供新手段。相关成果发表于《威利跨学科评论：计算分子科学》（Wiley Interdisciplinary Reviews Computational Molecular Science）。在牛顿经典力学框架下，分子系统的所有物理和化学观测量都可以在由粒子位置和动量组成的相空间中描述，动力学由相空间中的经典轨迹刻画。然而，当分子系统的量子力学特性显现时，海森堡不确定原理表明粒子的位置和动量并不能够同时被经典力学精确确定。研究发展了传统的位置-动量相空间表示理论，并应用于实际体系。

超薄的光纤偏振态分析仪

南京大学现代工学院徐飞、郝玉峰、陈烨、陆延青等人将3个由二维材料组成的透明光电功能单元串行集成，成功地在人头发丝般粗细的光纤端面制作出了一个大小约为头发横截面的1/100，厚度为100纳米级的光偏振传感器，能够实现快速、准确、高效地检测光的多种偏振态。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。光的偏振作为光的一种基本属性，涉及通信、成像、导航、传感等几乎所有光学相关的领域。如何方便地对各种偏振分量进行测量就成了实际中的一个核心问题。研究团队提出一种构建多功能集成的光电器件的通用方法，通过沿光路堆叠超薄透明光电单元，有望保证器件同时具备紧凑的横向和纵向尺寸。