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命中“真问题”，锂电储能密度首次逼近理论极限

如何才能让你的智能手机锂电池体积小、使用时间长？把这个需求转译成科学语言是：如何让锂电具备高且稳定的储能密度和功率密度？这就需要正极和负极材料在尽可能小的体积空间储存更多锂离子并且能够快速可逆充放电。

商业化的手机锂电池正极材料通常用钴酸锂层状氧化物，其理论可逆比容量是274mAhg-1（全部的锂离子脱出来和嵌进去），提高工作电压可以让越来越多的锂离子从晶格中脱出来，但结构容易发生不可逆的过渡金属钴离子迁移和不稳定的氧阴离子流失，产生有害的不可逆结构相变和氧气释放行为。因此长期以来，钴酸锂（LCO）这样的层状结构中只有50%—60%的锂能在充放电过程中可逆脱嵌，对应获得140—165mAhg-1的可逆容量。

北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授团队研发锂电池钴酸锂正极材料取得重要突破，首次实现储能密度逼近理论极限。团队创新性地设计了一种梯度无序结构的钴酸锂正极（GDLCO），解决了层状正极中长期存在的由于高电压充放电引发应力集聚导致机械化学失效问题。该正极材料界面阻抗低、有效电压高，表现出对化学机械应变的强大抵抗力，有效抑制了微裂纹的形成，最大限度地减少了界面副反应的发生，并减轻了材料在高电压下的不可逆相变。这个电极将钴酸锂中锂的利用率推高至93%（256mAhg-1，接近理论容量），同时还表现出超越现有高电压钴酸锂材料的高循环稳定性，这些优异的性能与需要高能量、高功率的无人机电池相适配。研究团队正在推进该新材料的产业化。这一突破还有助于进一步开发实用、高性能的新型正极材料。

二维半导体Lab-to-Fab关键环节打通

传统硅基技术在亚3nm节点接近其物理极限，而二维半导体被视为亚1nm技术节点集成电路芯片的潜力沟道材料，在近期受到全球领先半导体芯片企业和研究机构关注。二维半导体具备原子级超薄结构和高迁移率优势，能在超短沟道晶体管中实现优异的静电控制和开态特性。现阶段，实现二维半导体和金属电极的欧姆接触将成为制备高性能弹道晶体管的关键因素。此外，目前国际上实现的高性能二维晶体管多基于机械剥离或厘米级的二维单晶，所以基于晶圆级二维半导体实现高性能晶体管的规模化制备，也是推动二维电子学从实验室走向工业应用（Lab-to-Fab）的核心挑战。

近期，北京大学电子学院彭练矛—邱晨光课题组在二维半导体集成工艺方面提出“稀土钇元素诱导相变理论”，发明了原子级精准选区掺杂技术。该技术突破了传统离子注入掺杂结深无法小于5纳米的工程限制，首次将源漏选区的掺杂深度推进到单原子层0.5纳米极限，并基于二维半导体晶圆规模化制备出超短沟道弹道晶体管，实现了理想的欧姆接触和开关特性，有潜力构建未来更高性能、更低功耗的亚1纳米技术节点芯片。

纳秒级图像处理，感算一体全光机器视觉“御”光前行

随着传感和计算模块在边缘基础设施的广泛部署，自然场景的高速感知、计算和重建至关重要。现有端侧视觉智能大多为感算分离范式，即通过传感器感知和采集光信号，转换为电信号后进行智能任务的计算。光和电之间的频繁转换、后摩尔时代电子计算性能发展趋势的减缓，制约了端侧智能处理的速度和带宽。

针对上述边缘系统面临的感算瓶颈，清华大学电子工程系方璐课题组提出了面向自然场景的感算一体全光智能计算架构，研制了并行化全光感算阵列芯片（optical"parallel"computational"arraychip，OPCAchip），突破了非相干光场矩阵计算的难题，摒弃了“光感知—电计算”的感算分离范式，以“光入—光出”端到端的计算实现全光机器视觉，将非相干光场智能处理的速度提升至纳秒量级，支持每秒千亿像素规模的自然光场处理。

以OPCA芯片为代表的感算一体全光机器视觉，标志着智能光计算技术向端侧应用领域的发展迈出了重要的一步。该芯片未来将与大规模智能光计算芯片集成，突破光电/电光转换带来的速度和功耗桎梏，实现从光感知到光处理的端到端全光智能感算。凭借其高速度、高带宽的感算特性，有望为自动驾驶、工业检测、智能机器人、VR/AR等领域带来性能的颠覆性突破，应用前景广阔。

聚合物电介质的性能怎么平衡

脉冲功率电容器在电子器件、汽车、航天器、电磁弹射器等装备中作为关键基础元器件获得广泛应用。较之电解电容器，电介质电容器具备超高功率密度、超快充放电速率、低成本等优势，而偶极玻璃态聚合物因其优异的储能密度、极低的能量损耗有望成为其理想材料。近日，西安交通大学张志成团队有效解决了玻璃态聚合物优异储能性能与加工性能之间长期存在的矛盾。

他们基于理论模拟，设计了一种由氟原子取代的极性苯乙烯（4-氟苯乙烯，"4-FSt）与氟化长链甲基丙烯酸酯（如甲基丙烯酸三氟乙酯，"3FEMA）组成的无规共聚物材料。研究团队通过引入长链侧基增强材料加工韧性和极性，利用氟效应缓解柔性链段引起的击穿强度下降和能量损失增加，有效解决了玻璃态聚合物优异储能性能与加工性能之间长期存在的矛盾。

176年后，他们从巴斯德手中接过科学的接力棒

1848年，路易斯·巴斯德在研究酒石酸盐的结晶时，敏锐地观察到了其晶体形貌的不对称性：有形貌特征互为镜像的两种晶体（即相反手性的酒石酸盐结晶）同时从溶液中析出。基于这一形态学差异，巴斯德用镊子手动分离了酒石酸铵钠四水合物的外消旋混合物晶体。这一研究不仅是人类科学技术史上的第一例手性拆分实验，而且还奠定了立体化学的基础，因其优雅简洁且意义重大，被《化学化工新闻（Chemical"amp;"Engineering"News）》杂志评选为最美的化学实验之首。

176年后的当下，北京大学化学与分子工程学院宛新华/张洁团队接过了这一科学接力棒，他们通过加热手性晶体的特定晶面，使它们向不同的方向跳跃，实现了对映体分离。研究团队设计构建了基于天冬酰胺单水合物外消旋混合物的动态晶体系统。在加热水合物单晶时，晶格水从系统中脱除，驱动晶体运动。当对一对对映体单晶的特定晶面加热时，相反手性的晶体呈现出向着相反方向跳跃的宏观运动行为，进而可以实现对手性晶体的机械拆分。进一步的结构分析表明，天冬酰胺分子在特定方向上形成了分子间氢键网络，为水分子的热逃逸提供了定向的通道；水分子在对映体晶体中的逃逸路径完全镜像，为晶体的定向跳跃行为奠定了基础。

事实证明，通往“情绪共情”的路不止一条

当说到一个人“共情能力强”的时候，往往指的是他具备同理心，能设身处地体会别人的情绪感受、心理活动。科学角度来看，情绪共情是指感知、模仿他人情绪，这是一种维系动物社交生活和种族生存的重要能力。自闭症社交障碍或创伤后应激障碍等患者都存在共情能力的缺失或超敏。所以，探究共情的神经机制对这类疾病的诊疗具有重要意义。

东南大学生命科学与技术学院谢维团队运用活性类群靶向重组系统、光遗传学、化学遗传学和双光子钙成像记录等实验方法，发现两条具有独立功能的神经环路调控观察性恐惧共情（OF）。即：腹侧海马（vHPC）的OF"Freeze编码神经元激活背腹侧LS"GABA能神经元至BLA的去抑制功能，且BLA作为vHPC→LS→BLA环路中的恐惧效应器调控OF，以及另一个功能独立的环路vHPC→NAc调控OF。研究团队的这一发现拓宽了情绪共情神经网络的研究，给研究共情相关情绪障碍的潜在机制提供了新的线索。

直接出导线，液态金属3D打印进入next"level

随着3D打印技术在柔性电子器件的设计和制造领域中的不断应用与发展，液态金属的3D打印技术，尤其是挤出型的3D打印技术，引起了极大的关注。液态金属高表面张力、低粘度属性导致了这类材料难于通过挤出型3D打印获得，因此需要对其流变特性进行调控。目前的解决办法是将液态金属分散进聚合物基体内形成复合导电油墨，尽管这些墨水具备剪切变稀的特性，能够顺利从打印针头挤出，但仅能实现在平面基底上的图案打印，打印线条极易蠕变，无法进行高度上的堆叠。此外，液态金属油墨的可打印性与导电激活之间也存在矛盾。

对此，厦门大学材料学院白华与胡晓兰两位科学家把液态金属与Carbopol凝胶复合，制备出高内相乳液凝胶，以此作为3D打印的墨水。该材料具有出色的弹性行为和剪切变稀的流变特性。团队提出了凝胶层在微粒受剪切时产生润滑作用的概念，润滑作用保证了高内相乳液凝胶内部紧密堆积的结构在受到剪切力时不会破坏。利用该材料，团队实现了高分辨率的立体结构打印。利用液态金属在电解质凝胶连续相中的电毛细行为，他们还首次实现了施加电场激活油墨导电。

团队完成了液态金属导电线路在柔性基底的3D打印，并首次实现了在非平面结构上3D打印液态金属导线，这将扩大液态金属在复杂结构器件上的应用，如柔性电子设备、可伸缩天线等。该材料可作为一种直接墨水书写型3D打印的通用导电油墨，通过实现液态金属导电油墨与其他材料交替打印，展现了一体化打印柔性电子器件的潜力。

为了捕捉更多的光，LED诱导荧光探测器被设计成“风车型”

中国科学院大连化学物理研究所耿旭辉、关亚风团队研制出一种小型“风车型”三通道"LED"诱导荧光探测器（LED-IF），并将其应用于多种真菌毒素的高灵敏检测中。该工作拓宽了深紫外LED荧光检测器的研制思路和应用方向，也为紫外/深紫外波段荧光分析检测提供了新路线。

具体看，研究团队通过三维光路设计并结合光学模拟实现了检测池附近空间的高光效利用，提出一种新型多通道LED-IF光路结构。相较于典型的共线式荧光光路结构，新光路结构各通道收集到的荧光强度均大幅提高。

他们发现，该结构辅以大功率紫外LED、大感光面积光电二极管、球面反光镜，能进一步提高仪器的检测信噪比。最终，检测器对AFB2、OTA和ZEN的检测限（LOD、3倍峰值噪音）为0.33ng/L、1.80ng/L和28.2ng/L。此外，团队将检测器与高效液相色谱仪联用，同时分析了6种真菌毒素。结果表明，检测器的检测限优于基于氙灯和PMT探测的高性能商品化荧光检测器。此外，该检测器的体积、功耗、重量与商品化荧光检测器相比，均降低了一个数量级以上，可与便携式液相色谱仪或流动注射系统联用，有望实现水质、空气、食品污染中真菌毒素的现场分析检测，具有广阔的应用前景。