仪器装置

“不怕冻”的新型光热增强型超级电容器

中国学院合肥研究院固体所王振洋研究员团队在光热增强型超级电容器研究方面取得进展。相关成果发表于《材料化学杂志A》（Journal of Materials Chemistry A）。利用具有光热性能的电极材料，通过太阳能光热效应实现器件温度的快速上升，有望大幅提升超级电容器的低温性能。研究者采用激光诱导技术制备具有三维多孔结构的石墨烯晶体膜，通过脉冲电沉积技术将聚吡咯均匀复合到多孔石墨烯导电网络内部，构筑石墨烯/聚吡咯复合电极，其具有高比容量，且能有效利用太阳光热效应实现电极温度的快速上升等特点。在此基础上构建一种新型光热增强型超级电容器，既能将电极材料充分暴露于太阳光下，又可以对固态电解质进行有效保护。

深度储备池计算硬件研究

北京大学集成电路学院黄如院士-杨玉超教授团队采用可级联短时程非线性单元构建了深度储备池（deep reservoir）计算硬件，通过储备池层数的增加实现了层次化的信息处理能力、更丰富的储备池状态数、更大的记忆容量，以及更复杂的动力学特性。相关成果发表于《先进材料》（Advanced Materials）。储备池计算（Reservoir Computing）是一种低训练代价、低硬件开销的循环神经网络（RNN），在时序信息处理方面具有广泛的应用，例如波形分类、语音识别、时间序列预测等。在技术路线上，研究团队研制了可级联的单层储备池硬件，通过将动态忆阻晶体管与平面器件进行串联分压，实现了电压输入、电压输出的短时程非线性单元。

用于自供能的3D可拉伸天线

中国学院苏州生物医学工程技术研究所杨洪波团队联合美国宾州州立大学的程寰宇教授团队，提出了一种分层构架的具有拱形排列网状图案的可拉伸微带天线，通过在可拉伸微带天线中引入不同的3D配置，得到了优异的在体辐射性能。相关成果发表于《纳米能源》（Nano Energy）。3D结构的微带天线展示了对应变不敏感的共振性能及增强的峰值增益，同时使无线传输距离增加了一倍，收集到的射频能量提供了双倍的充电率。通过整合可拉伸天线、整流天线、可拉伸传感器以及能量储存单元，获得了一个独立的可拉伸射频系统，用这一系统实现了对LED和无线温度传感的供电，并实现了在体的脉搏检测。

超低噪声单频光纤激光器

中国学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室蔡海文等人基于腔内双折射效应形成频率参考，实现单频光纤激光器的频率稳定。相关成果发表于《光波技术杂志》（Journal of Lightwave Technology）。研究团队利用激光腔内双模的拍频信号与绝对光频信号的对应关系，并通过对光纤激光器谐振腔等效热膨胀系数的控制，成功在激光谐振腔内构建频率参考效应，利用拍频信号的频率锁相实现高频率稳定度且中心频率可调谐的激光输出。通过理论推导和实验研究，实现了频率波动从0.41pm至10kHz的大幅度抑制，波长稳定性能显著优于主流高性能商用光纤激光器产品，达到典型主动频率稳定技术的噪声水平。

石墨烯/聚吡咯复合电极材料的结构表征（图片来源于中国学院合肥物质学研究院网站）

（a）光热增强型超级电容器的制备过程;（b）太阳能光热自加热示意图（图片来源于中国学院合肥物质学研究院网站）

实现亚1纳米栅长晶体管

清华大学集成电路学院任天令教授团队制备出具有亚1纳米栅极长度的垂直硫化钼晶体管。相关成果发表于《自然》（Nature）。晶体管作为芯片的核心元器件，更小的栅极尺寸能让芯片上集成更多的晶体管，并带来性能的提升。由于单层二维二硫化钼薄膜相较于体硅材料具有更大的有效电子质量和更低的介电常数，在超窄亚1纳米物理栅长控制下，晶体管能有效地开启、关闭。大量、多组实验测试数据结果也验证了这一结构下的大规模应用潜力。基于工艺计算机辅助设计（TCAD）的仿真结果进一步表明石墨烯边缘电场对垂直二硫化钼沟道的有效调控，预测了在同时缩短沟道长度条件下，晶体管的电学性能情况。

铜氧化物超导体高压下的超导-绝缘体相变

中国学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心超导国家重点实验室孙力玲研究员团队与中国学院高能物理研究所同步辐射装置4W2高压实验站李延春副研究员等合作，利用中国学院高能物理研究所同步辐射装置4W2高压实验站在国内率先建立的高压-低温X射线衍射（XRD）实验装置开展研究。相关成果发表于《自然·物理》（Nature Physics）。研究表明，在所述量子相變发生的压力临界点附近，没有出现压力诱发的结构相变，在实验上证实了所发现的超导-类绝缘体相变的不是源于结构相变，而是电子间的相互作用。这一新现象的发现，对现有的固体理论是一个挑战，为建立正确的关联电子理论框架提供新思路。

结合可调式头靠结构与虚拟传感算法实现反馈有源噪声控制

中国学院声学研究所杨军、吴鸣等人开发出了一种结合虚拟传声器方法和可调式头靠结构的多通道反馈有源噪声控制系统，并且验证了3种虚拟传感方法（辅助滤波器方法、远程传声器方法和虚拟传声器方法）在不同条件下的适用性。相关成果发表于《应用学》（Applied Sciences）。这种新结构的性能优于以往传统的有源头靠结构。研究验证了3种虚拟传感算法在不同条件下的适用性，证实了当初级源变化（包括噪声特性、位置和数量）并且受限于实际应用无法重新测量任何传递函数时，虚拟传声器方法的性能最为稳定。这一有源噪声控制系统可用于设计有源降噪头靠，从而缓解在高噪声环境下人们所受到的干扰。

飞秒激光研究进展

浙江大学光电学与工程学院邱建荣、之江实验室主要研究者（PI）谭德志、上海理工大学研究员方心远等与国内外学家合作，发现飞秒激光诱导的空间选择性微纳分相和离子交换规律，开拓了飞秒激光三维极端制造新技术，在无色透明的玻璃材料内部实现了带隙可控的三维半导体纳米晶结构。相关成果发表于《学》（Science）。飞秒是度量时间长短的一种计量单位，也称为毫微微秒，1飞秒为1秒的一千万亿分之一。飞秒激光就是在飞秒的时间段内发出的脉冲激光，也就意味着能量在飞秒间瞬间释放。这一研究的一个应用方向就是三维、四维甚至更多维度的光储存。光存储不仅功耗小，而且容量有望达到1PB/光盘，预期存储寿命很长。17AE4CED-5597-435C-BA79-0A4D38325EFD