物理科学

基于点电极高纯锗探测器年度调制效应分析的轻暗物质搜索

清华大学工程物理系岳骞研究员和马豪副教授等牵头的中国暗物质实验（China Dark matter EXperiment， CDEX）合作组刷新国际暗物质年度调制效应研究灵敏度。研究成果发表于Physical Review Letters。论文分析了CDEX-1B实验系统4年多的运行数据，没有测量到暗物质年度调制效应，并对质量小于6000兆电子伏特（GeV）的轻暗物质给出了暗物质年度调制效应分析的国际最灵敏限制。暗物质调制效应是由于地球周期性的公转或自转使得地球在银河系中的速度存在周期性调制效应，从而导致暗物质与探测器相互作用的事例率产生周期性变化，根据调制周期可分为年调制效应和日调制效应。

利用“双面超构表面”实现电磁波双向调控

南京大学电子科学与工程学院陈克副研究员、冯一军教授与新加坡国立大学仇成伟教授等合作，运用非对称机制构建有效的双面超构表面功能基元，实现高效的非对称电磁波传输和传播相位的全调控，并通过特定的空间序构方式，实现独立、任意的双向电磁波功能调控，研究成果发表在Advanced materials上。超构表面通过人工设计的功能基元及其空间序构方式来构筑新材料，可实现许多自然材料所不具备的新奇超常力、热、光、声、电、磁等物理特性，从而形成了材料研究的新“范式”。随着电磁超构表面研究的深入，通过极化复用、频率复用等方式可以实现电磁调控功能的扩展与叠加，进而形成多功能电磁超构表面。

新型柔性铁电场效应晶体管

中国科学院深圳先进技术研究院医工所納米调控与生物力学研究中心李江宇研究员等与合作者在柔性铁电场效应晶体管领域取得新进展，研究成果发表于Advanced Functional Materials。目前柔性铁电场效应晶体管（FeFET）大都基于有机铁电材料，存在极化强度低、热稳定性差、能耗高等弊端。论文报道的全无机的柔性FeFET不仅保持操作电压小（±6V）、功耗低、开关比高、保持性好等无机铁电场效应晶体管的优点，也兼具柔性耐弯折的特点，在反复弯折和高温条件下仍能保持良好的FeFET电学性能。为柔性FeFET在下一代低功耗、耐高温柔性电子产品中的应用提供了新的选择。

基于神经网络优化卡拉曼滤波的激光光谱滤波算法研究

安徽大学周胜、李劲松等在新型激光光谱技术及其在呼吸气体诊断领域的应用研究取得新进展。相关论文发表于Optics Express。针对中红外激光光谱技术中各种噪声源的抑制及其对光谱数据反演引起的误差问题，文章提出了一种基于BP神经网络和方差补偿双重优化光谱信息的自适应Kalman滤波方法，通过将自行建立的优化算法用于人体呼吸气中CO吸收光谱信号处理中，结果表明基于BP神经网络优化光谱信息的自适应Kalman滤波算法对含噪光谱信号的降噪处理效果显著，较传统的Kalman滤波算法灵敏度可提高23倍。为解决中红外激光光谱中技术噪声问题，尤其是光学的干涉噪声，提出了一种解决方法。

质子透明性-发现无障碍的质子跨膜输运机制

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室SF10组孟胜研究员等与北京大学物理学院的王恩哥教授、李新征教授合作，证明了二维纳米格子材料石墨二炔具有极好的质子导通性和选择性。相关论文发表于Nature Communications。石墨二炔材料上合适的通道尺寸使膜两侧的水分子形成了跨膜的氢键结构，可以使得质子按照Grotthuss机理以结构扩散的形式实现跨膜质子输运。相对于原子致密排列的石墨烯、h-BN等二维材料，石墨二炔上的纳米孔为质子转移提供了极小的转移势垒。该研究为用质子调控氧化物和二维材料物理化学性质提供了新思路。

胶体液滴蒸发引导的动态结晶与相变过程

上海科技大学物质学院陈刚教授课题组在胶体纳米颗粒自组装研究方面取得进展，应用同步辐射X射线小角散射（SAXS）手段，原位观测了胶体液滴的蒸发自组装过程，揭示了胶体粒子的结构演变和蒸发动力学过程，发现了胶体结晶结构异质性和蒸发动力学之间的密切联系。研究成果发表于Nano Letters。胶体液滴蒸发是自然界中普遍存在的现象，也是一种理想的构建大规模微纳米结构的途径。单分散的胶体粒子可以自组装形成有序阵列，成为功能材料的构建模块。然而，目前对于胶体液滴的蒸发过程尚有很多未知因素，例如蒸发动力学与胶体结晶过程的关联、浓度对于胶体相转变的影响等。

中微子振荡混合角θ13的国际最精确测量

大亚湾反应堆中微子实验国际合作组发表大亚湾基于氢俘获的θ13新测量，给出目前国际上最精确的中微子混合角θ13测量值，清华大学等机构参与研究。研究系列成果发表于Physical Review D。三代中微子之间的振荡由意大利核物理学家Bruno Pontecorvo于1957年提出。日本超级神冈实验的梶田隆章和加拿大萨德伯里实验的阿瑟·麦克唐纳发现了大气中微子和太阳中微子振荡的确凿证据，并于2015年获得诺贝尔物理学奖。反应堆中微子的振荡作为证实中微子振荡的最后一环，于2012年被大亚湾实验首次发现。而此次的科研成果则给出了最为精确的测量结果。

吸声尖劈吸声系数的时域有限差分算法

中国科学院声学研究所赵静、陈志菲等人提出了基于等效流体模型的时域有限差分（EF-FDTD）算法，准确地预测出垂直入射和斜入射下多孔材料的吸声系数，及不规则形状多孔材料的吸声系数，研究成果发表于Applied Acoustics。消声室是用来做声学测试的特殊实验室，其实质是在一个闭合空间内建立的自由声场。影响消声室性能的关键因素是截止频率，即吸声系数为0.99的最低频率。截止频率由安装在消声室墙壁上的吸声尖劈的声学性能决定。研究人员设计模型，结合Z变换的理论，将频域的声波方程经由Z域转换到时域，进而得到了基于等效流体模型的时域有限差分（EF-FDTD）算法。