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研究團(tuán)隊(duì)利用能谷-贗自旋耦合原理，在絕緣層硅（SOI，silicon-on-insulator）上制備出能谷光子晶體平板。該拓?fù)涔鈱W(xué)結(jié)構(gòu)具有~40nm的特征尺寸，其光子模式（因工作于光錐以下）能夠較好地局域在平板內(nèi)，抑制了平板外損耗。他們制備了直線形、Z形和Ω形等三種拓?fù)涔鈱W(xué)通道，測(cè)量出高透平頂透射光譜帶，證實(shí)了近紅外波段下拓?fù)浔Ｗo(hù)的寬帶抗散射傳輸。采用硅微盤技術(shù)產(chǎn)生相位渦旋源，無需低溫和強(qiáng)磁等極端環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了拓?fù)浣缑鎽B(tài)的選擇性激發(fā)，實(shí)現(xiàn)了亞微米量級(jí)耦合長(zhǎng)度的寬帶光子路由行為，驗(yàn)證了能谷-贗自旋耦合等拓?fù)涔鈱W(xué)原理。?在硅基平臺(tái)上證實(shí)拓?fù)涔庾訉W(xué)原理，是目前國(guó)際學(xué)術(shù)前沿的聚焦度較高的領(lǐng)域之一。研究團(tuán)隊(duì)過去在拓?fù)涔庾訉W(xué)原理方面的工作，多次引起國(guó)際同行關(guān)注，論文入選ESI高被引。該工作中，他們深入系統(tǒng)地發(fā)展出硅基拓?fù)涔鈱W(xué)等關(guān)鍵理論，攻克了數(shù)十納米加工工藝等關(guān)鍵技術(shù)，率先在硅基光子平臺(tái)與拓?fù)涔庾訉W(xué)之間建立了聯(lián)系，突破了單一自由度調(diào)控的傳統(tǒng)框架，提出了硅基中多自由度耦合的多維調(diào)控新機(jī)制，為微納光學(xué)與光子學(xué)、光二極管等關(guān)鍵光子芯片器件、混合集成光子學(xué)、高保真光量子信息光學(xué)、非線性光學(xué)等領(lǐng)域，提供了新方法和新思路。

鐵基形狀記憶合金是一種新型結(jié)構(gòu)功能材料。自90年代，我校已研究成功幾種Fe-Mn-Si-Cr-Ni系形狀記憶合金，這些合金的屈服強(qiáng)度可達(dá)300～450MPa，完全回復(fù)的形狀記憶應(yīng)變已達(dá)3%，予應(yīng)變?yōu)?%時(shí)凈回復(fù)應(yīng)變可達(dá)5%，具有良好的單程形狀記憶效應(yīng)和形狀記憶完全性，合金中Cr、Ni元素的加入兼具有良好的耐腐蝕性。鐵基形狀記憶合金的應(yīng)用如下： 1

金屬基復(fù)合材料問世不足三年，但由于其制備工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有高比強(qiáng)、高比剛及高耐磨性等優(yōu)良性能，在國(guó)外已廣泛用于航空、航天、汽車、軍工等領(lǐng)域。我校于80年代開始進(jìn)行鋁基復(fù)合材料的制備、性能及應(yīng)用研究，已獲得許多重要成果，現(xiàn)已可用穩(wěn)定工藝制備管材、棒材及形狀較為復(fù)雜的零部件，如汽車連桿、汽缸套、油田抽油機(jī)缸套、汽車摩擦片、皮帶輪等機(jī)器構(gòu)件，還可用于開發(fā)各

可以量產(chǎn)/n在垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的工藝流程中，其剝離下來的藍(lán)寶石襯底可以回收后重復(fù)利用多次，藍(lán)寶石襯底單芯片和2英寸整片剝離成品率大于95%。目前，垂直結(jié)構(gòu)LED發(fā)光效率可以達(dá)到121.57m/W@350mA隨著技術(shù)的不段進(jìn)步，近幾年最受人們關(guān)注的是固態(tài)通用照明領(lǐng)域的高亮度大功率LED應(yīng)用，然而這種應(yīng)用卻受到藍(lán)寶石異質(zhì)襯底所帶來的一系列技術(shù)問題的限制。除去了藍(lán)寶石襯底的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片具有優(yōu)良的光電熱方面的性能，能滿足固態(tài)通用照明對(duì)其性能的要求，采用垂直結(jié)構(gòu)LED方案是固態(tài)通用照明技術(shù)發(fā)展的 必然

石墨烯是一種典型的單原子層二維材料，具有獨(dú)特的狄拉克電子結(jié)構(gòu)、超高的載流子遷移率和濃度，在高速、高質(zhì)量薄膜器件集成等方面顯示出潛在應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。然而，本征石墨烯呈金屬或半金屬特性，限制了其在器件中的應(yīng)用。本成果從石墨烯的可控生長(zhǎng)及多維多尺度宏觀結(jié)構(gòu)組裝出發(fā)，探索調(diào)控石墨烯電子結(jié)構(gòu)的有效方法，推動(dòng)其在納米能源和傳感器件中的集成與應(yīng)用。 主要內(nèi)容包括： 1.高質(zhì)量石墨烯薄膜的大面積可控制備、轉(zhuǎn)移工藝，及多維多尺度宏觀結(jié)構(gòu)組裝技術(shù)； 2.開發(fā)了高效異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池和光電探測(cè)器產(chǎn)品，具有規(guī)模集成的納米能源器件制造方法和工藝。太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率超過 15%；光電探測(cè)器的靈敏度比同類商用光電器件高 3 個(gè)數(shù)量級(jí)，在保持同樣光電流響應(yīng)的情況下，其暗電流和噪聲等效功率分別了降低了 2個(gè)和 3 個(gè)數(shù)量級(jí)； 3.開發(fā)了系列柔性傳感器產(chǎn)品，及面向移動(dòng)醫(yī)療可穿戴應(yīng)用的傳感器制造方法和工藝。不僅可探測(cè)應(yīng)變、壓力、扭轉(zhuǎn)、有機(jī)物、聲波等信號(hào)，還對(duì)多種微變形（包括損傷、振動(dòng)等）高靈敏度識(shí)別，具有與生理信息互聯(lián)的特點(diǎn)，可監(jiān)測(cè)和掃描生命體的生理狀態(tài)，如脈搏、呼吸、心跳、語(yǔ)音等人體活動(dòng)。 

本研究利用氧氣對(duì)非骨架摻雜選擇性刻蝕的效應(yīng)，首次在Cu襯底上實(shí)現(xiàn)了石墨烯的完美骨架摻雜生長(zhǎng)，氮摻雜后的石墨烯遷移率高達(dá)13000 cm2/Vs，比其他工藝制備的摻雜石墨烯要高出數(shù)個(gè)量級(jí)。同時(shí)，石墨烯的面電阻也降低到130 oh/sq，摻雜的穩(wěn)定性顯著提高。

首次提出石墨烯纖維的概念，提出液晶濕法紡絲策略實(shí)現(xiàn)了石墨烯纖維的連續(xù)制備及高性能化，開辟了從石墨制取碳纖維的全新路徑 一、項(xiàng)目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、技術(shù)分析 本成果具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性。從高校的原創(chuàng)科學(xué)到原創(chuàng)技術(shù)，再到工程化推進(jìn)，且已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的技術(shù)成果。 成果第一完成人帶領(lǐng)科研與產(chǎn)業(yè)兩支隊(duì)伍，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，在單層氧化石墨烯及其宏觀組裝材料的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同發(fā)展方面開展科學(xué)研究、技術(shù)轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化攻堅(jiān)，獲得的成果如下： 發(fā)現(xiàn)了氧化石墨烯纖維在溶劑作用下精確可逆融合與分裂現(xiàn)象，揭示了二維大分子的獨(dú)特界面效應(yīng)，打破纖維越粗越弱的Griffith定律，為未來粗且強(qiáng)的高性能纖維制備提供了新的理論依據(jù)，成果發(fā)表在Science雜志上；(2)發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯的層狀和手性液晶新相態(tài)，為石墨烯宏觀有序組裝材料提供了理論基石；(3)首次提出石墨烯纖維的概念，提出液晶濕法紡絲策略實(shí)現(xiàn)了石墨烯纖維的連續(xù)制備及高性能化，開辟了從石墨制取碳纖維的全新路徑；(4)建立了較系統(tǒng)的液固相轉(zhuǎn)變組裝方法學(xué)，制備出“世界最輕固體”石墨烯超輕氣凝膠，突破固體表觀密度極限；解決了宏觀材料高導(dǎo)熱和高柔性不能兼顧的難題，獲得了高導(dǎo)熱超柔性石墨烯導(dǎo)熱膜。 發(fā)明的新型石墨烯纖維，得到了Nature在線新聞（2011, 78）、Nature 石墨烯增刊（2012, 483, S33）等雜志期刊的高度評(píng)價(jià)：“石墨烯物理性能優(yōu)異，但要駕馭這些性能，必須找到能將優(yōu)異性能納米級(jí)粒子轉(zhuǎn)化為宏觀材料的方法。來自中國(guó)杭州浙江大學(xué)的許震和高超正好實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)”等。石墨烯纖維打結(jié)圖與美國(guó)奮進(jìn)號(hào)、俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船等一起入選了Nature 2011年度最具影響力圖像，入選理由為:“這一400微米石墨烯結(jié)由中國(guó)浙江大學(xué)許震和高超制備，顯示了納米尺度精巧的結(jié)構(gòu)控制。許和高將氧化石墨烯液晶紡制成米級(jí)柔性纖維并轉(zhuǎn)化成石墨烯紗線”。成果第一完成人“因石墨烯纖維的基礎(chǔ)研究工作”，獲得首屆錢寶鈞纖維材料青年學(xué)者獎(jiǎng)。 獲得的多維度多功能石墨烯宏觀組裝材料，得到了Nature（Nature 2013, 494, 404）、（Nature 2013, 497, 448）及Advanced Science News等的亮點(diǎn)評(píng)價(jià)或撰文評(píng)價(jià)：“浙江大學(xué)高超團(tuán)隊(duì)用非模板法獲得了導(dǎo)電、彈性并且密度低于空氣的固體泡沫材料”，“浙江大學(xué)高超教授及同事報(bào)道了具有超高導(dǎo)熱且超柔性特性的石墨烯材料。這樣的設(shè)計(jì)理念和實(shí)驗(yàn)策略能夠拓展至其他二維納米材料中，使得很多大面積多功能的二維材料能夠應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界的柔性器件中，從航空航天到智能手機(jī)，不一而足”等。超輕石墨烯氣凝膠獲得了 “世界最輕固體”吉尼斯世界紀(jì)錄，入選了“2013中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”。 在Science、Nat. Electron.、Sci. Adv.、Adv. Mater.等國(guó)際知名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文240余篇，連續(xù)四年入選科睿唯安全球“高被引科學(xué)家”。授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利百余件、國(guó)際專利8件。承擔(dān)國(guó)家自然基金委重大、重點(diǎn)、杰青項(xiàng)目及軍科委、科工局等項(xiàng)目10多項(xiàng)，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)近億元。

本發(fā)明公開了一種具有良好分散性的改性石墨烯，以及制備這 種改性石墨烯的方法。通過非共價(jià)鍵的作用，在石墨烯表面修飾高分 子材料，使其具有良好的分散性。這種改性石墨烯的具體制備方法為： 在芳香族小分子上接枝咪唑類化合物，通過咪唑引發(fā)環(huán)氧開環(huán)聚合或 與末端帶有鹵素基團(tuán)的長(zhǎng)鏈高分子直接反應(yīng)，得到末端為芳香基團(tuán)的 長(zhǎng)鏈芳香族化合物，并在分散有氧化石墨烯且具有還原性的溶劑中， 通過一步法在還原氧化石墨烯的同時(shí)將其以非共價(jià)鍵的形式