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當(dāng)今凝聚態(tài)物理研究中最重要的問題之一是揭示磁性材料中的高溫超導(dǎo)機(jī)制。帶有自旋的電子常被認(rèn)為是局域在磁性離子實(shí)周圍的，而形成電流的電子則被視為在晶格中巡游。但事實(shí)上這兩者均為同一粒子。因此，這對(duì)立的兩面如何共同協(xié)助超導(dǎo)形成，是一個(gè)非常有趣的問題。這種“非常規(guī)”的機(jī)制與銅基超導(dǎo)體、鐵基超導(dǎo)體以及重費(fèi)米子超導(dǎo)體都密切相關(guān)。 在具有多個(gè)電子軌道的體系，例如鐵基超導(dǎo)材料中，電子自旋和軌道自由度的相互作用使得這個(gè)問題更為復(fù)雜。李源研究員與合作者之前的研究報(bào)道已經(jīng)揭示了自旋-軌道耦合對(duì)材料的磁性性質(zhì)有非常重要的影響。他們的實(shí)驗(yàn)同時(shí)還表明鐵基超導(dǎo)材料中的磁性具有巡游與局域的雙重特性。這并不是一個(gè)完全意外的結(jié)果，因?yàn)橐延械囊恍├碚撗芯恳舱f明鐵基超導(dǎo)體可以被所謂“洪德金屬”的模型描述。不過自旋-軌道耦合以怎樣的方式影響鐵基材料中的超導(dǎo)機(jī)理，依然是一個(gè)未知的問題。Figure 1. (a-c) Imaginary part of dynamic spin susceptibility measured at different temperatures. (d) Imaginary part of dynamic spin susceptibility integrated over 4-8 meV based on the data in (a) and (b). 現(xiàn)在，李源研究組及合作者采用基于飛行時(shí)間原理的中子散射譜學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在一種鐵基超導(dǎo)材料中，有一類特定的磁激發(fā)對(duì)超導(dǎo)的形成至關(guān)重要，其作用機(jī)理與材料中的自旋-軌道耦合效應(yīng)密切相關(guān)。這項(xiàng)工作于2019年1月4日發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。 這項(xiàng)研究針對(duì)的是近年來發(fā)現(xiàn)的空穴摻雜的“122”體系鐵基超導(dǎo)材料中新奇四重對(duì)稱性磁相。在傳統(tǒng)的二重對(duì)稱性磁相中，電子自旋指向在晶體的ab面內(nèi)，而在這種新發(fā)現(xiàn)的磁相中電子的自旋指向沿晶體的c方向。有這種四重對(duì)稱性磁相的晶體中超導(dǎo)溫度也被壓制。該項(xiàng)研究旨在探索超導(dǎo)的壓制與四方磁相中探測(cè)到的譜學(xué)特征的聯(lián)系。基于這一目的，研究組瞄準(zhǔn)了Sr1-xNaxFe2As2這一種有魯棒性的四方磁相，且較易制備大單晶的鐵基超導(dǎo)材料。Figure 2. (a-b) Constant-Q cuts measured at (0.5, 0.5, 1) and (0.5, 0.5, 3), with background subtracted. (c-d) Intensity difference between 6 K and 20 K at L = 1 and 3. 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在材料發(fā)生從二重對(duì)稱性（圖1a, T = 80 K）轉(zhuǎn)化為四重對(duì)稱性（圖1b, T = 20 K）的相變后，低能的自旋激發(fā)發(fā)生了顯著的變化。根據(jù)中子散射截面與散射幾何的關(guān)系，在L = 1處測(cè)量到的信號(hào)中c方向的磁激發(fā)有更大的比重，而在L = 3處則可探測(cè)到更多的ab面內(nèi)的磁激發(fā)。圖1d顯示，當(dāng)溫度從80 K降到20 K后，由于自旋的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)到了c方向，在低能激發(fā)中將難以沿c方向時(shí)自旋的長(zhǎng)短發(fā)生改變，因此低能磁激發(fā)中c方向的自旋激發(fā)被抑制。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)了重要的一點(diǎn)：超導(dǎo)相（圖1c, T = 6 K）的自旋激發(fā)相對(duì)非超導(dǎo)相的自旋激發(fā)有輕微的改變，這說明材料超導(dǎo)與的磁性質(zhì)相關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步的分析（圖2）發(fā)現(xiàn)，這種改變主要發(fā)生在L = 1的位置，這說明在四重對(duì)稱性磁相中，盡管c方向的磁激發(fā)被抑制，但它們?nèi)匀皇桥c超導(dǎo)關(guān)系最密切的磁激發(fā)。這項(xiàng)結(jié)果揭示了在多軌道序洪德金屬中實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)的一個(gè)“兼容性”要求：局域的磁矩必須能夠?yàn)檠灿坞娮犹峁┖笳咴趯?shí)現(xiàn)超導(dǎo)配對(duì)過程中所需的磁激發(fā)。由于在四重對(duì)稱性磁相中，該要求恰好不被滿足，所以超導(dǎo)溫度被抑制。 量子材料科學(xué)中心博士研究生郭見青和岳莉?yàn)樵擁?xiàng)工作的共同第一作者。相關(guān)的中子散射實(shí)驗(yàn)是由日本的MLF, J-Parc用戶實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目支持完成的。這項(xiàng)工作由量子材料科學(xué)中心李源研究組和張焱研究組合作完成。研究課題得到了中國(guó)自然科學(xué)基金委和科技部項(xiàng)目的資助。References:[1] C. Wang et al., Phys. Rev. X 3, 041036 (2013).[2] M. Ma et al., Phys. Rev. X 7, 021025 (2017).[3] Z.P. Yin et al., Nat. Mater. 10, 932 (2011).[4] J. Guo, L. Yue et al., Phys. Rev. Lett. 122, 017001 (2019).

在具有多個(gè)電子軌道的體系，例如鐵基超導(dǎo)材料中，電子自旋和軌道自由度的相互作用使得這個(gè)問題更為復(fù)雜。李源研究員與合作者之前的研究報(bào)道已經(jīng)揭示了自旋-軌道耦合對(duì)材料的磁性性質(zhì)有非常重要的影響。他們的實(shí)驗(yàn)同時(shí)還表明鐵基超導(dǎo)材料中的磁性具有巡游與局域的雙重特性。這并不是一個(gè)完全意外的結(jié)果，因?yàn)橐延械囊恍├碚撗芯恳舱f明鐵基超導(dǎo)體可以被所謂“洪德金屬”的模型描述。不過自旋-軌道耦合以怎樣的方式影響鐵基材料中的超導(dǎo)機(jī)理，依然是一個(gè)未知的問題。Figure 1. (a-c) Imaginary part of dynamic spin susceptibility measured at different temperatures. (d) Imaginary part of dynamic spin susceptibility integrated over 4-8 meV based on the data in (a) and (b). 現(xiàn)在，李源研究組及合作者采用基于飛行時(shí)間原理的中子散射譜學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在一種鐵基超導(dǎo)材料中，有一類特定的磁激發(fā)對(duì)超導(dǎo)的形成至關(guān)重要，其作用機(jī)理與材料中的自旋-軌道耦合效應(yīng)密切相關(guān)。這項(xiàng)工作于2019年1月4日發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。 這項(xiàng)研究針對(duì)的是近年來發(fā)現(xiàn)的空穴摻雜的“122”體系鐵基超導(dǎo)材料中新奇四重對(duì)稱性磁相。在傳統(tǒng)的二重對(duì)稱性磁相中，電子自旋指向在晶體的ab面內(nèi)，而在這種新發(fā)現(xiàn)的磁相中電子的自旋指向沿晶體的c方向。有這種四重對(duì)稱性磁相的晶體中超導(dǎo)溫度也被壓制。該項(xiàng)研究旨在探索超導(dǎo)的壓制與四方磁相中探測(cè)到的譜學(xué)特征的聯(lián)系。基于這一目的，研究組瞄準(zhǔn)了Sr1-xNaxFe2As2這一種有魯棒性的四方磁相，且較易制備大單晶的鐵基超導(dǎo)材料。Figure 2. (a-b) Constant-Q cuts measured at (0.5, 0.5, 1) and (0.5, 0.5, 3), with background subtracted. (c-d) Intensity difference between 6 K and 20 K at L = 1 and 3. 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在材料發(fā)生從二重對(duì)稱性（圖1a, T = 80 K）轉(zhuǎn)化為四重對(duì)稱性（圖1b, T = 20 K）的相變后，低能的自旋激發(fā)發(fā)生了顯著的變化。根據(jù)中子散射截面與散射幾何的關(guān)系，在L = 1處測(cè)量到的信號(hào)中c方向的磁激發(fā)有更大的比重，而在L = 3處則可探測(cè)到更多的ab面內(nèi)的磁激發(fā)。圖1d顯示，當(dāng)溫度從80 K降到20 K后，由于自旋的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)到了c方向，在低能激發(fā)中將難以沿c方向時(shí)自旋的長(zhǎng)短發(fā)生改變，因此低能磁激發(fā)中c方向的自旋激發(fā)被抑制。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)了重要的一點(diǎn)：超導(dǎo)相（圖1c, T = 6 K）的自旋激發(fā)相對(duì)非超導(dǎo)相的自旋激發(fā)有輕微的改變，這說明材料超導(dǎo)與的磁性質(zhì)相關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步的分析（圖2）發(fā)現(xiàn)，這種改變主要發(fā)生在L = 1的位置，這說明在四重對(duì)稱性磁相中，盡管c方向的磁激發(fā)被抑制，但它們?nèi)匀皇桥c超導(dǎo)關(guān)系最密切的磁激發(fā)。這項(xiàng)結(jié)果揭示了在多軌道序洪德金屬中實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)的一個(gè)“兼容性”要求：局域的磁矩必須能夠?yàn)檠灿坞娮犹峁┖笳咴趯?shí)現(xiàn)超導(dǎo)配對(duì)過程中所需的磁激發(fā)。由于在四重對(duì)稱性磁相中，該要求恰好不被滿足，所以超導(dǎo)溫度被抑制。

聲子極化激元是極性材料中晶格振動(dòng)與光場(chǎng)之間的強(qiáng)耦合，有望應(yīng)用在低損耗納米光學(xué)元器件中。相關(guān)的理論研究由黃昆先生于上世紀(jì)五十年代提出，目前已經(jīng)較為成熟。但是實(shí)驗(yàn)測(cè)量表面聲子極化激元直到近年才有較大的進(jìn)展，主要是因?yàn)楸砻媛曌訕O化激元的測(cè)量同時(shí)需要高的空間分辨率和能量分辨率。目前測(cè)量表面聲子極化激元的主要方法為近場(chǎng)光學(xué)方法（s-SNOM），該方法可以在中紅外和太赫茲區(qū)間對(duì)聲子極化激元進(jìn)行很好的探測(cè)。但在遠(yuǎn)紅外區(qū)間，由于目前缺少合適的遠(yuǎn)紅外激光光源和探測(cè)器，相關(guān)材料體系的表面聲子極化激元的研究受到很大限制。 近日，北京大學(xué)物理學(xué)院2016級(jí)本科生亓瑞時(shí)和王任飛利用掃描透射電子顯微鏡的電子能量損失譜，對(duì)ZnO納米結(jié)構(gòu)中的遠(yuǎn)紅外表面聲子極化激元進(jìn)行了細(xì)致的探測(cè)。通過在納米尺度上測(cè)量納米線、納米片不同空間位置的電子能量損失，探究了表面聲子極化激元的性質(zhì)，得到了表面聲子極化激元的色散關(guān)系，并研究了其尺寸效應(yīng)、幾何效應(yīng)等。圖1. 左：利用電子束激發(fā)和探測(cè)納米線表面聲子極化激元。右：測(cè)量得到的色散關(guān)系。 利用電子顯微鏡中的電子束來激發(fā)和探測(cè)聲子極化激元具有很多的優(yōu)點(diǎn)，包括（1）電子顯微鏡方法具有亞埃的空間分辨率；（2）電子激發(fā)具有更高的效率（電子與材料相互作用的散射截面更大）；（3）電子能激發(fā)一些非光學(xué)活性的模式；（4）電子能量損失譜能得到高q（波矢）值下的信息；（5）電子能量損失譜具有很寬的激發(fā)、測(cè)量窗口，原則上可以測(cè)量從meV量級(jí)的振動(dòng)譜信號(hào)至keV量級(jí)的芯電子激發(fā)譜信號(hào)。因此，電子能量損失譜有望極大地推動(dòng)包括表面聲子極化激元在內(nèi)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。 該工作于2019年7月19日在線發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊Nano Letters（DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01350），第一作者為北京大學(xué)物理學(xué)院2016級(jí)本科生亓瑞時(shí)、王任飛，指導(dǎo)老師為量子材料科學(xué)中心和電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)室的高鵬研究員。該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等基金的支持。 論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b01350

一、基于虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）的中小學(xué)智慧教育：為在教育行業(yè)落實(shí)重慶市五屆人 大一次會(huì)議打好“三大攻堅(jiān)戰(zhàn)"，實(shí)施“八項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃”的精神，該成果充分利 用VR身臨其境和游戲互動(dòng)的高科技手段，采用中小學(xué)生易于接受的方式，學(xué)習(xí) 和體驗(yàn)初高中的課本教學(xué)大綱內(nèi)的知識(shí)重點(diǎn)難點(diǎn)，讓學(xué)習(xí)不再枯燥。參展內(nèi)容包 括《物理》VR課程（17章節(jié)），《化學(xué)》VR課程（10章節(jié)），《生物》VR課 程（6章節(jié)）。該成果直接或者間接解決幾個(gè)問題：1激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；2. 易于接受；3.有利于教育公平；4.中小學(xué)學(xué)習(xí)減負(fù)和升學(xué)壓力平衡的解決方案；5.教育奢侈化潮流下的一種解決方案；6.教師上課的強(qiáng)有力的輔助工具；7.畫面 場(chǎng)景效果優(yōu)異，讓學(xué)生瞬間愛上這種方式的學(xué)習(xí)，在玩耍中潛移默化的學(xué)習(xí)。 二、智能穿戴及其應(yīng)用：為深入貫徹黨的十九大精神，為促進(jìn)我市經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型 升級(jí)、積極響應(yīng)重慶市以大數(shù)據(jù)智能化為引領(lǐng)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，全方位對(duì)接 和服務(wù)重慶“三大攻堅(jiān)戰(zhàn)"和“八項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃"，加快大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)率 先在相關(guān)領(lǐng)域的深度應(yīng)用，落實(shí)重慶市《關(guān)于加快推進(jìn)可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工 作意見》，加強(qiáng)“互聯(lián)網(wǎng)+ ”人工智能核心技術(shù)及平臺(tái)開發(fā)，推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)、增 強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，支持可穿戴設(shè)備、智能服務(wù)機(jī)器人等產(chǎn)品創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè) 化升級(jí)。為解決現(xiàn)有如Kinect、LeapMotion等視覺感知產(chǎn)品場(chǎng)景受限，并且國(guó) 際上無完善的基于穿戴產(chǎn)品的應(yīng)用識(shí)別的技術(shù)等問題，實(shí)施可穿戴設(shè)備與云計(jì)算、 大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的融合應(yīng)用開發(fā)。參展內(nèi)容包括智能穿戴硬 件設(shè)備（智能手套、智能手表等），以及智能穿戴應(yīng)用（1.基于智能手環(huán)的非 接觸式Fly Bird游戲；2,面向老年人的穿戴式家居設(shè)備控制系統(tǒng)；3.基于智 能手環(huán)的手勢(shì)控制音樂播放器；4,基于穿戴手勢(shì)的智能小車控制系統(tǒng)）。市場(chǎng)及經(jīng)濟(jì)效益分析： 一、 基于虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）的中小學(xué)智慧教育項(xiàng)目效益：針對(duì)中小學(xué)“物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能”教育培訓(xùn)提供實(shí)驗(yàn)室搭建指導(dǎo)、師資 培訓(xùn)、課程研發(fā)與學(xué)生體驗(yàn)。為中小學(xué)提供“建立實(shí)驗(yàn)室、師資培訓(xùn)、學(xué)生體驗(yàn)培訓(xùn)、課程研發(fā)”服務(wù)； 結(jié)合全國(guó)計(jì)算機(jī)教育指導(dǎo)委員會(huì)指導(dǎo)設(shè)立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)重慶及西部教育市場(chǎng)。 二、 智能穿戴及其應(yīng)用項(xiàng)目效益： 填補(bǔ)重慶智能穿戴產(chǎn)業(yè)研發(fā)空白； 成立重慶市智能穿戴健康大數(shù)據(jù)中心；通過核心技術(shù)研發(fā)協(xié)助政府招商，形成穿戴產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈聚集，推進(jìn)重慶傳統(tǒng)制造 業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型，占領(lǐng)國(guó)際智能穿戴科技領(lǐng)域，促進(jìn)我國(guó)民生保障，醫(yī)療服務(wù)和環(huán)保 事業(yè)的發(fā)展；通過全國(guó)甚W全球智能穿戴協(xié)會(huì)資源，引入領(lǐng)域高層次人才。

感官控制的人機(jī)交互(human-machine interface, HMI)可以在人和外界 設(shè)備之間建立新的自然交流途徑，有利于提高人們的生活品質(zhì)，例如，有意識(shí) 地眨一下眼睛，即可開/關(guān)電燈。傳統(tǒng)的采用眼為微弱的體表生物電信號(hào)，卻 忽略了眨眼引起的太陽穴附近皮膚的微小運(yùn)動(dòng)。本項(xiàng)目采用摩擦納米發(fā)電技術(shù) (triboelectric nanogenerator, TENG ),設(shè)計(jì)一種微運(yùn)動(dòng) / 位移傳感器 (mechnosensationalENG, msTENG),對(duì)于該微小運(yùn)動(dòng)的探測(cè)有極高的靈敏度 (數(shù)百倍于同步眼電信號(hào))，并且相對(duì)于傳統(tǒng)的眼電探測(cè)電極具有更好的耐久 性和穩(wěn)定性。通過與眼部巧妙的附著方式，獲取高靈敏度和持久穩(wěn)定的眨眼 信號(hào)采集，并將此眼部微動(dòng)傳感器用于人機(jī)交互，構(gòu)建了眼動(dòng)控制家用電器 和眼動(dòng)虛擬打字界面等人機(jī)交互系統(tǒng)。這一研究的開展，給感官控制人機(jī)交 互領(lǐng)域注入了新的設(shè)計(jì)理念，使得通過眨眼來控制外部設(shè)備有希望從實(shí)驗(yàn)室走 向我們的日常生活。 關(guān)鍵技術(shù)： (1)  基于摩擦納米發(fā)電技術(shù)的眼部微動(dòng)傳感器設(shè)計(jì)(包括工作模式的選擇, 摩擦材料、電極材料的選擇及加工等)以及器件制作工藝水平，都將直接影響 傳感器的靈敏度、穩(wěn)定性、美觀舒適性，這在整個(gè)系統(tǒng)中是最為關(guān)鍵的技術(shù)。 (2)  眼部微動(dòng)傳感器在眼部周圍附著方式的設(shè)計(jì)，需要保證器件的靈敏度、 信號(hào)的穩(wěn)定性和操作的方便性，并考慮使用上的舒適美觀。這是這項(xiàng)技術(shù)能否進(jìn) 入人們實(shí)際生產(chǎn)生活的重要因素之一。 (3)  基于眼部微動(dòng)傳感器的人機(jī)交互界面的開發(fā)，要求功能適用、界面友 好、操作簡(jiǎn)易、性能穩(wěn)定，便于正常人群和閉鎖綜合征LLock-in，)患者等特 殊人群的使用，這是這項(xiàng)技術(shù)具有重要應(yīng)用前景的關(guān)鍵技術(shù)之一。創(chuàng)新點(diǎn)： (1)     首次將基于摩擦電和靜電感應(yīng)耦合的自驅(qū)動(dòng)高靈敏傳感器作為替 代傳統(tǒng)生物電傳感器應(yīng)用于感官控制的人機(jī)交互系統(tǒng)，為人工智能領(lǐng)域注入了 新的傳感器設(shè)計(jì)理念。 (2)     將基于摩擦電和靜電感應(yīng)耦合的自驅(qū)動(dòng)眼部微動(dòng)傳感器巧妙地固 定在眼鏡架上，并做到位置可微調(diào)，對(duì)比傳統(tǒng)的眼電傳感器將多電極貼在眼部 附近，不僅美觀舒適、成本低廉和操作簡(jiǎn)單，而且采集的信號(hào)靈敏度高，信號(hào) 輸出穩(wěn)定可靠。 (3)     摩擦電和靜電感應(yīng)耦合的傳感技術(shù)，采用的單電極信號(hào)采集，直 接采集微運(yùn)動(dòng)引起的電信號(hào)，從信號(hào)采集源頭上突破了傳統(tǒng)的生物電信號(hào)采集 弊端(采集多電極間勢(shì)差變化信號(hào))，可提高傳感器的靈敏度數(shù)百倍。因此，避 免了傳統(tǒng)眼電系統(tǒng)中精準(zhǔn)識(shí)別算法的開發(fā)和嚴(yán)格操作技術(shù)的培訓(xùn)等。市場(chǎng)及經(jīng)濟(jì)效益分析： 基于摩擦納米發(fā)電技術(shù)的微動(dòng)傳感器制作成本低廉，因其高靈敏度和 可靠性帶來的后端設(shè)備簡(jiǎn)化，以及其操作的簡(jiǎn)易性和侃戴的美觀舒適性，都 將促成該項(xiàng)研究成果走出實(shí)驗(yàn)室服務(wù)于廣大群眾，特別是渴望與外界因此具有非常大的市場(chǎng)價(jià)值?；謴?fù)交流的特殊疾病患者們，而這一群體在中國(guó)高達(dá)20 萬人并有逐年上升的趨勢(shì)。

本成果具體涉及用于分流、凈化道路地表徑流的植草雨水篦子。山地城市邊 溝眾多，雨水篦子使用頻率高，本產(chǎn)品賦予雨水篦子收集地表徑流-滲濾處理的 功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)道路地表徑流的滯存和凈化，避免道側(cè)植草溝滲濾設(shè)施施工建設(shè) 的不便；通過大范圍的使用，可有效削減道路在降雨期的徑流量，減少地表徑流 污染負(fù)荷，扮演海綿城市建設(shè)中的“小海綿"。產(chǎn)品適用于公園、小區(qū)等人流密 度相對(duì)較小，管理和維護(hù)規(guī)范且采用雨水邊溝排水的區(qū)域，單體設(shè)備的匯水服務(wù) 面積為2.4~4m2。

本項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了面向生命科學(xué)的原位顯微分析與操作儀。研究團(tuán)隊(duì)利用該儀器實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人化的體細(xì)胞核移植，進(jìn)而將該技術(shù)應(yīng)用于豬克隆流程，成功獲得了克隆豬仔。這是國(guó)際上首次利用機(jī)器人技術(shù)獲得的克隆動(dòng)物。 研究團(tuán)隊(duì)面向生命科學(xué)發(fā)展的迫切需求，研制出具有可視化、微創(chuàng)化、定點(diǎn)化、定量化功能的，集檢測(cè)分析與操作于一體的原位顯微分析與操作儀，利用該儀器實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人化的細(xì)胞核移植流程，并通 過分析微操作工具與細(xì)胞接觸過程中的細(xì)胞受力情況，實(shí)現(xiàn)了基于最小力的細(xì)胞撥動(dòng)與細(xì)胞抽核，保證了細(xì)胞核移植操作過程中細(xì)胞受力最小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于最小力的細(xì)胞撥動(dòng)與細(xì)胞抽核方法，顯著減少了細(xì)胞撥動(dòng)過程對(duì)細(xì)胞的傷害；后續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，與人工操作相比，細(xì)胞后續(xù)發(fā)育率顯著提高,標(biāo)志克隆成功的體外囊胚率從10%提高到 21%。2017 年 1 月初，研究團(tuán)隊(duì)分四批完成了 510 例核移植操作,并將這 510 枚克隆胚胎移植到 6 頭母豬體內(nèi)，兩頭母豬順利受孕；4 月底，兩頭受孕母豬產(chǎn)下成活克隆豬 17 頭。 上述研究第一次用后續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)成功率作為評(píng)測(cè)依據(jù)，建立了操作過程細(xì)胞受力情況與后續(xù)細(xì)胞發(fā)育的聯(lián)系,得出了操作過程細(xì)胞受力越小，則傷害越小，最終細(xì)胞發(fā)育成功率越高的結(jié)論。該研究對(duì)其它機(jī)器人化生物操作有借鑒意義。在深度信息提取、顯微視野拓展、超聲振動(dòng)細(xì)胞穿入等方面擁有多項(xiàng)專利。

早期大陸的形成演化及其構(gòu)造機(jī)制一直是固體地球科學(xué)的基礎(chǔ)與前沿科學(xué)主題，對(duì)于深入認(rèn)識(shí)太陽系類地行星和地球的起源與發(fā)展、理解現(xiàn)代地球過程、預(yù)知地球未來的演變都有重要意義。板塊構(gòu)造是隨著地球殼幔體系的演化和大陸地殼的生長(zhǎng)，逐漸發(fā)展、建立、成熟起來的。大約在2.7-2.5 Ga前隨著全球一批成規(guī)模的穩(wěn)定大陸地殼的出現(xiàn)，標(biāo)志著全球構(gòu)造開始了從熱構(gòu)造體制向垂向-橫向運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化，開啟了地球系統(tǒng)的一系列重要事件和演變，包括固體圈層的形成與耦合，水與大氣圈層的確立，大氧化事件與生命活動(dòng)，大規(guī)模沉積作用包括多次冰期事件和多期次巨量硅鐵建造的沉積等。到了2.0-1.8 Ga，構(gòu)造巖漿活動(dòng)又重新活躍了起來，全球短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了眾多線型造山帶，出現(xiàn)了地質(zhì)歷史上第一個(gè)超大陸，標(biāo)志著早期板塊構(gòu)造開始支配全球。由此可見，2.7-1.8 Ga是地球歷史上的關(guān)鍵演化期，該時(shí)期不僅塑造了現(xiàn)代板塊構(gòu)造出現(xiàn)之前的全球構(gòu)造格局，直接控制了超大陸的聚合與裂解等，甚至對(duì)于之后地球中年期及現(xiàn)代板塊構(gòu)造體制出現(xiàn)，也起到了奠基性的作用。 由于早前寒武紀(jì)地質(zhì)記錄的復(fù)雜性、大部分克拉通地質(zhì)記錄不完整性、加之?dāng)?shù)據(jù)資料和研究覆蓋程度不足，許多重大科學(xué)問題仍然亟待深入研究。當(dāng)前更加需要圍繞早期板塊構(gòu)造及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制這一核心科學(xué)問題，進(jìn)一步闡明早期板塊構(gòu)造不同于現(xiàn)代板塊構(gòu)造的特殊性，深入探究其作用過程和機(jī)制，提出和完善元古代早期板塊構(gòu)造理論，為發(fā)展板塊構(gòu)造理論提供依據(jù)。

一、概述 （一）腐蝕 ? 腐蝕是船舶和其它海洋服役裝備全壽命周期內(nèi)存在的共性問題； ? 引起船舶和海洋裝備不可用天數(shù)增加，產(chǎn)生巨額維修費(fèi)用； ? 增加發(fā)生重大事故的概率。 （二）污損 ?已探明的海洋生物20余萬種，其中約有4000-5000種生物能造成污損； ?船舶、碼頭、浮標(biāo)、水管、石油平臺(tái)、養(yǎng)殖設(shè)施易受海洋生物附著污損； ?污損增加船底粗糙度、降低航速、增加燃料消耗（水線以下船殼污損5%，燃料將增耗10%；污損大于50%，燃料將增耗40%以上）； ?產(chǎn)生巨額的清污與防污費(fèi)用。 （三）國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 1、表面腐蝕防護(hù)技術(shù) ?防腐涂料：常用防腐技術(shù)，期效一般為1-5年； ?熱噴涂：可用于艙內(nèi)防腐，但不適用于與海水接觸區(qū)域； ?激光熔覆：熔覆層與基體冶金結(jié)合、晶粒細(xì)小、孔隙率極低，其綜合性能顯著高于熱噴涂涂層。 2、海洋污損防護(hù)技術(shù) ?含氧化亞銅的自拋光涂料是當(dāng)今主導(dǎo)產(chǎn)品，我國(guó)遠(yuǎn)洋船舶防污涂料的市場(chǎng)一直被國(guó)外公司壟斷； ?常用防污涂料的期效一般為2-5年； ?國(guó)際公約要求，2008 年全面禁止生產(chǎn)和使用含三丁基錫 TBT 防污涂料，2009 年全部停止溶 劑法氯化橡膠生產(chǎn)線，2010 年全面禁止使用含 DDT船底防污涂料，把含氧化亞銅防污涂料列 入“高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)”名單，氧化亞銅防污技術(shù)是過渡性措施。 3、高耐蝕合金現(xiàn)狀 ?Ni-Cr-Mo系鎳基合金耐海水腐蝕性能優(yōu)異，但該類合金產(chǎn)品制造工藝復(fù)雜、 價(jià)格昂貴，主要依賴進(jìn)口； ?現(xiàn)有鎳基合金的成分是綜合考慮強(qiáng)度、耐蝕、加工及焊接性能而設(shè)計(jì)的，而激光熔覆層的核心功能為防腐，需要重新設(shè)計(jì)其成分。 4、高速激光熔覆技術(shù) 2017年10月，德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所研發(fā)了高速激光熔覆技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)為： ?激光束功率密度高，1000~5000W/mm2； ?熔覆速度高，10~350cm/s，使熱影響區(qū)、稀釋率、工件變形等參數(shù)得到更好的控制； ?吸收比高，粉末到達(dá)熔池之前吸收激光能量，適合在高反射率基體上制備熔覆層。 二、課題組開發(fā)的相關(guān)技術(shù) ? 研發(fā)了系列專用于激光熔覆的高性能耐蝕粉末材料和制備高耐蝕熔覆層的高速激光熔覆系統(tǒng)，高性能熔覆層耐蝕壽命≥50年，該項(xiàng)技術(shù)的成熟度達(dá)到8級(jí)，具備批量生產(chǎn)條件； ? 研發(fā)了系列環(huán)保性好（不含氧化亞銅、敵草隆、二甲苯、石油腦等成分）、防污期效長(zhǎng)的新型防污材料和防污層制備工藝，防污層與基體冶金結(jié)合，防污期效可達(dá)10年以上（已經(jīng)進(jìn)行了3年的實(shí)海試驗(yàn)）。 三、應(yīng)用領(lǐng)域 （一）船舶與海洋裝備的腐蝕防護(hù) 根據(jù)模擬海水腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果，熔覆層靜態(tài)海水條件下腐蝕速率為0.00004mm/a。 該項(xiàng)技術(shù)已在發(fā)電設(shè)備、船舶及海洋裝備中得到應(yīng)用，效果顯著。 （二）船舶與海洋裝備的污損防護(hù) ? 防污層與基體材料形成牢固的冶金結(jié)合，防污層在異物撞擊下不會(huì)脫落； ? 防污層厚度可根據(jù)防污壽命的需要調(diào)節(jié)，防污層防污期效可達(dá)10年以上； ? 防污層能滿足抑制藤壺水螅、水母、藻類、細(xì)菌粘膜等多種類型海生物生長(zhǎng)的要求； ? 主要用于船舶、海洋裝備的海洋生物污損防護(hù)（如鉆井平臺(tái)、海上設(shè)施）。

鋁鎵合金是一種新型、易儲(chǔ)、即取的固體能量塊。其是以鋁為主體的在線供氫材料，加水實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)釋氫。其制備工藝流程簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，且產(chǎn)品易于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和銷售。該項(xiàng)成果處于同類產(chǎn)品世界領(lǐng)先水平，其產(chǎn)業(yè)化能夠避免目前氫氣利用過程中儲(chǔ)存、運(yùn)輸和加注等環(huán)節(jié)帶來的困擾，從而有效突破阻礙氫能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。 研究團(tuán)隊(duì) 吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 魏存弟教授研發(fā)團(tuán)隊(duì) 成果成熟度 可產(chǎn)業(yè)化。