项目简介 原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)，是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。原子力显微镜主要由带针尖的微悬臂，微悬臂运动检测装置，监控其运动的反馈回路，使样品进行扫描的压电陶瓷扫描器件，计算机控制的图像采集、显示及处理系统组成。微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测，当针尖与样品充分接近相互之间存在短程相互斥力时，检测该斥力可获得表面原子级分辨图像，一般情况下分辨率也在纳米级水平。AFM 测量对样品无特殊要求，可测量固体表面、吸附体系等。a 传统的商业CAFM 针尖图  b 覆盖有石墨烯层的CAFM 针尖应用范围原子力显微镜(AFM) 在许多基础研究领域中得到广泛使用，是超微观察工具，特别是对于不具有导电性的生物样品和有机材料等，AFM 同样可以提供较高分辨率的表面形貌图像。同时，AFM 还具有操纵和改造原子、分子世界的手段。原子力显微镜为了避免加宽效应，一般通过电子束加工针尖使其曲率半径达到几个纳米，来提高图像的分辨率和准确度。但仍然存在着一些局限性，例如：针尖性质的变化很大，获得高分辨率的图像变得很难。另外，针尖扫描时的磨损对分辨率也有影响。AFM 能获得原子分辨率，主要是因为在其针尖的表面存在着原子级的突起，构成了与样品的实际接触。但是这些突起的尺寸形状和化学组成是未知的，而且在实验中经常发生改变，因此获得可信赖的针尖是成像过程中获得高分辨率的关键。不同的针尖适用于AFM 不同的应用领域。导电原子力显微镜（CAFM）采用固体金属作AFM 的针尖，对材料进行纳米尺度的电学表征依然存在着同样的困扰。 项目阶段北京大学工学院研究团队利用单层石墨烯包覆CAFM 金属针尖，发现石墨烯包覆的针尖保留了包覆前针尖的形状，并且包覆的针尖能承受非常高的电流和摩擦力。新型针尖具有稳定、耐磨、寿命长、图像失真度低等优点，很好的解决了现有AFM 针尖中存在的问题，提高了AFM 的仪器性能。知识产权该项研究已经申请了欧洲专利，纳米技术设备领域的诸多公司表现出了对该项研究成果的强烈兴趣。合作方式 技术转让、合作开发、技术入股。

利用等强度的偏振正交的双色飞秒光场（800nm + 400nm），深入研究遂穿电子干涉的干涉动力学，提出了利用新型的“时空电子干涉仪”，探测电子在遂穿过程中获得势垒下相位，揭示电子隧穿的动力学信息。该工作利用先进的冷靶反冲离子电子动量成像谱仪（所谓COLTRIMS），清晰地测量了正交双色光场下的光子周期内干涉图案。通过与理论模拟的对比 [强场近似（SFA）,库仑修正的强场近似(CCSFA)和数值求解含时薛定谔方程（TDSE）]，揭示出了光电子势垒下相位的对干涉图案的贡献。研究结果表明势垒下相位蕴藏着的电子隧穿动力学信息，对光电子干涉和光电子全息起着不可或缺的作用。

研究团队利用一团冷原子云在量子界面中演示了厄米性可调的动态分束器的干涉，在原子系综中实现了行进中的光波与定域的原子自旋波之间的直接干涉，构建了一种新的物理模型。该物理模型同时适用于所有类似结构的介质和光界面，为非厄米量子物理研究提供了一个新的平台。

随着现代科学技术的进步，轧钢生产过程中质量控制已经不仅仅局限于产品外型和尺寸精度的控制，而是追求对产品内部微观组织和最终性能的更为精确的把握，并应用于实际生产中。特别是在最近，急切需要在加工过程中提高产品的使用性能、降低成本、实现组织性能在线预测及控制。计算机技术与塑性加工理论的结合使塑性加工从以经验和知识为基础，以“试错”为基本方法技艺阶段向以模型化、最优化和柔性化为特征的科学阶段过渡。 目前，棒线材在我国的热轧产品中占50%以上。国内对棒线材生产工艺的研究以实际生产摸索为主, 这不仅浪费大量的资源，而且结果很难得到推广。北京科技大学与重庆钢铁公司的科研项目《品种钢组织相变索氏体化》[2005-2007]在吸收了国内外研究成果的基础上，已开发成功在线性能预报模型，在重钢高线厂得到实际应用，该厂的一些钢种通过模型的优化，产品质量得到了显著的提高。北京科技大学与江苏沙钢集团的科研项目《高速线材性能预报系统研发》[2006-2008]也引进了该模型，针对沙钢的沙景和润忠两条高线生产线进行开发，目前控冷段在线模型已进入生产调试阶段，正在进一步优化及完善。我国高线生产的一个问题是产品性能不稳定，在线模型投入到实际生产将会大大提高产品质量及成材率，提高新产品的开发进度。开发的高线控冷段在线性能预报系统是国内外首创，将对钢铁生产行业产生极大的影响。

本项目研究集 成了柑桔、㈱猴桃、番茄冷链物流保鲜关键技术5套；制订技术标准、规程5项; 冷链物流全程智能化监控系统1套。在重庆柑橘主产区奉节、万州、江津、开 县等产区建立了多个示范点；建成节能保鲜示范库3座，冷链物流示范线2条， 商品处理生产线2条。指导中、晩熟柑桔贮藏2. 2万吨，辐射推广柑桔贮藏13. 6 万吨；奥林达夏橙、鲍威尔脐橙、塔罗科血橙等晩熟柑桔冷链贮运保鲜效果达 到90天，腐烂率5%左右，果实品质好、货架期可达30天；每吨晩熟柑桔物流保 鲜后增值800-1000元。狒猴桃冷链物流保鲜技术指导生产应用11万吨，保鲜 期可达150-180天，果实腐烂率低于10%,每吨果实可增值1000-1500元。

该项目克服了现有汽车空调系统的不足，提出了一种具有储冷功能的汽车空调机。该空调系统在汽车正常行驶时，能够按额定工况、额定容量向车室内供冷；当汽车高速行驶时，该空调系统能够将多余的冷量储存起来，而系统中的蒸发器仍按额定工况、额定容量向车室内供冷，其性能不受影响，压缩机吸气压力处在正常工作范围内；当汽车怠速或停止行驶时停止空调压缩机工作，启动储冷系统向车室内供冷。当汽车正常行驶、而车室内的需冷量大于空调系统额定供冷量时，可以启动储冷系统向车室内补充供冷，以弥补空调系统额定供冷量的不足，满足乘客舒适性要求

基于区域热质平衡理论，建立适合于大空间建筑的分层空调负荷计算模型，进行某大空间建筑夏季工况下的试验测试研究，验证室内垂直温度分布的计算结果，比较同步求解模型计算的分层空调冷负荷和实际大空间建筑空调供冷量，在此基础上，预测分层空调冷负荷在变工况下的变化趋势，计算结果表明实际空调最大供冷量与模型计算结果相差14%,变工况的负荷变化趋势符合实际变化规律。

石墨烯中电子除了自旋这个内秉自由度，还有子格赝自旋和谷赝自旋自由度。石墨烯中电子的多自由度给石墨烯带来了很多新奇的物理性质。单原子缺陷是材料体系中最简单的缺陷形式，可以作为一种模型体系来帮助了解缺陷对材料性质的影响和调控。物理学系何林教授课题组长期致力于研究石墨烯中的单原子缺陷，发现缺陷可对石墨烯中自旋、子格赝自旋和谷赝自旋相关的电学性质产生深刻影响。例如，他们利用扫描隧道显微镜（STM）首次证实石墨烯中单原子空位缺陷存在局域自旋磁矩，并在原子尺度上实现了对其自旋磁矩调控，实现了三种自旋量子态；观测到石墨烯中单原子缺陷引入的对称性破缺态，并系统地测量了缺陷附近谷极化和谷依赖的自旋极化在实空间的分布情况。 石墨烯中电子的子格赝自旋来自于其六角晶格结构，有A和B两套子格，因此波函数数学形式上类似于自旋。对于电子自旋有很多有意思的可观测物理现象，那么对应石墨烯中的子格赝自旋是否有可观测的物理现象呢？带着这一问题，何林教授课题组开展了深入研究。他们发现石墨烯中的单原子缺陷可以使准粒子在石墨烯手性不同的两个谷之间发生弹性散射，并伴随着子格赝自旋的旋转，在缺陷附近产生一个原子尺度的子格赝自旋涡旋，而赝自旋在涡旋（单原子缺陷）的绕数直接反映了体系的Berry相位（图1）。通常来说，贝利相位的测量需要借助于外加磁场，因为磁场可以驱动准粒子沿闭合的轨迹绝热运动，所以这一的结果提供了一个简单的方法测量不同层石墨烯Berry相位的方法。何林教授课题组利用STM测量单原子缺陷引起的谷间散射形成的电荷密度波振荡，证明电荷密度波振荡在实空间中增加的额外波前条纹数直接反映了子格赝自旋在涡旋的绕数，从而可直接测量不同层石墨烯的Berry相位。最近的工作中，他们对双层石墨烯进行了详细的研究，并将相关结果推广到多层石墨烯体系。进一步他们还研究了相同和相反绕数的子格赝自旋涡旋的量子干涉。上述结果直接证明了子格赝自旋有很多丰富有趣的物理现象亟待深入研究，也为子格赝自旋物理提供了全新的研究思路。

石墨烯中电子除了自旋这个内秉自由度，还有子格赝自旋和谷赝自旋自由度。石墨烯中电子的多自由度给石墨烯带来了很多新奇的物理性质。单原子缺陷是材料体系中最简单的缺陷形式，可以作为一种模型体系来帮助了解缺陷对材料性质的影响和调控。物理学系何林教授课题组长期致力于研究石墨烯中的单原子缺陷，发现缺陷可对石墨烯中自旋、子格赝自旋和谷赝自旋相关的电学性质产生深刻影响。例如，他们利用扫描隧道显微镜（STM）首次证实石墨烯中单原子空位缺陷存在局域自旋磁矩，并在原子尺度上实现了对其自旋磁矩调控，实现了三种自旋量子态；观测到石墨烯中单原子缺陷引入的对称性破缺态，并系统地测量了缺陷附近谷极化和谷依赖的自旋极化在实空间的分布情况。 石墨烯中电子的子格赝自旋来自于其六角晶格结构，有A和B两套子格，因此波函数数学形式上类似于自旋。对于电子自旋有很多有意思的可观测物理现象，那么对应石墨烯中的子格赝自旋是否有可观测的物理现象呢？带着这一问题，何林教授课题组开展了深入研究。他们发现石墨烯中的单原子缺陷可以使准粒子在石墨烯手性不同的两个谷之间发生弹性散射，并伴随着子格赝自旋的旋转，在缺陷附近产生一个原子尺度的子格赝自旋涡旋，而赝自旋在涡旋（单原子缺陷）的绕数直接反映了体系的Berry相位（图1）。通常来说，贝利相位的测量需要借助于外加磁场，因为磁场可以驱动准粒子沿闭合的轨迹绝热运动，所以这一的结果提供了一个简单的方法测量不同层石墨烯Berry相位的方法。何林教授课题组利用STM测量单原子缺陷引起的谷间散射形成的电荷密度波振荡，证明电荷密度波振荡在实空间中增加的额外波前条纹数直接反映了子格赝自旋在涡旋的绕数，从而可直接测量不同层石墨烯的Berry相位。最近的工作中，他们对双层石墨烯进行了详细的研究，并将相关结果推广到多层石墨烯体系。进一步他们还研究了相同和相反绕数的子格赝自旋涡旋的量子干涉。上述结果直接证明了子格赝自旋有很多丰富有趣的物理现象亟待深入研究，也为子格赝自旋物理提供了全新的研究思路。

若将氧化物变薄到乃至单层，其表面自由能受基底金属的调制会向金属表面自由能靠近（化学势的混合），此时沉积在薄层氧化物上的金属就有可能处于高分散状态。研究人员在 Cu(110) 单晶表面生长单层 CuO 薄膜，再沉积铂 (Pt) 金属原子，得到 400 K 以上热稳定的 Pt 单原子模型催化剂。若将氧化物层厚度增加，相同沉积量的 Pt 原子则在室温下便会团聚，形成金属团簇。这种负载型金属单原子模型催化体系的制备方法简单易行，不需要通过吸附分子或者嵌入晶格来稳定金属单原子。