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观测到三维量子霍尔效应
由南方科技大学和中国科学技术大学共同完成的题为“Three-dimensional quantum Hall effect and metal-insulator transition in ZrTe5”的研究论文，实验证实了哈佛大学理论物理学家Bertrand Halperin在1987年给出的关于三维电子气体系中量子霍尔效应的理论预测。南科大物
南方科技大学
2021-04-14
新型亲水抗菌膜及制备方法
目前主流的抗菌膜制备方法是在基膜表面接枝抗菌物质，常用的抗菌材料包括氧化石墨烯、碳纳米管、抗菌聚合物、金属离子等，但这些材料普遍存在着接枝方式复杂，且对环境有危害的缺陷。相比而言，季铵盐类抗菌剂具有抗菌效果好，环境友好等特点，目前水溶性的小分子或高分子季铵盐抗菌剂已经广泛应用于水处理、食品、医疗卫生和包装材料等领域。然而，将季铵化合物直接接枝到膜表面所制备的抗菌膜仍存在制备流程复杂，成本较高等问题，这也使得目前开发的大部分季铵盐功能膜无法大规模应用于实际水处理系统。因此，为解决以上问题，开发新型亲水抗菌功膜的制备方法是目前业内所亟需的。
本成果中提出的制备方法将氯甲基化聚合物制备为中空纤维多孔膜，并制作为管壳式膜组件，之后采用过滤操作模式直接将叔胺化合物接枝到组件中的中空纤维膜丝上，从而制备出具有优良抗菌性能的季铵化功能膜组件。该制备方法简单便捷，且接枝稳定性高，适合长期大规模应用于实际膜法水处理体系中，且制备的超滤膜具有良好的亲水性和抗菌性。抗菌膜制备简单便捷，常温常压过滤操作即可完成接枝，且接枝稳定性高，成本低，对水体中微生物去除率99.9%以上，尤其能抑制微生物在膜上（内外表面，孔道壁面）生长。
图1.性能参数
北京理工大学
2025-02-10
B/N 掺杂型 Al-Ti-C 系晶种合金
铝合金结晶组织的微细化会显著提高铝材的强韧性、组织均匀性、致密性、 耐蚀性、加工工艺性和表面质量等，并减少偏析和裂纹等诸多铸造缺陷。目前， 国内外通常采用 Al-Ti-B 或 Al-Ti-C 中间合金来细化晶粒，但 Al-Ti-B 中间合金 126 的形核衬底质点 TiB2 本身的直径大小在 0.5-3.0μm，而且往往以较大的聚集团 形式存在，如此大的颗粒团在加入到铝合金中后会带来一系列的副作用。而普 通 Al-Ti-C 中间合金细化效果不稳定，易衰退，难以满足铝制品产品质量的要 求。 Al-Ti-C 中间合金之所以细化效果不稳定和容易衰退，是由于其中的 TiCx 晶体存在较多碳空位，从而使之失稳，且随 TiCx中碳空位数量的增加，Al 原子 在 TiCx 表面的偏聚及有序化受到抑制，由原来的完全共格逐渐转变为不完全共 格。因此，减少 TiCx中的碳空位是提高其结构稳定性和生核效率的关键。 研究表明，无空位的 TiC 是铝的有效生核衬底，在接近凝固点的铝熔体中， Al 原子能够依附于其周围形成一个完全共格的有序区，最终促进 α-Al 生核和铝 晶粒细化。经过长期的研究和探索发现，TiCx 中的碳空位可以被原子半径较小 的 B、N 等原子填充，最终形成掺杂型的 TiCxB1-x和 TiCxN1-x等粒子，从而降低 空位浓度并提高异质生核能力。 B 掺杂型 Al-Ti-C 晶种合金中含有大量直径在 1μm 以下（亚微米）的 TiCxB1-x 晶核衬底粒子，且弥散分布，当将该中间合金以微量（0.15%左右）加 入到待细化的铝及其合金熔体中后，立即释放出大量的亚微米级的掺杂型 TiC 晶核，从而使待细化铝合金的晶粒组织得到显著细化甚至超细化（指晶粒直径 在微米级）。因此，采用掺杂型 Al-Ti-C 晶种合金对铝熔体进行晶粒细化处理 将是铝加工行业又一次重要的技术进步。
山东大学
2021-04-13
掺杂型石墨烯负载PtRu合金纳米电催化剂
小试阶段/n本成果属于燃料电池催化剂技术领域。具体涉及一种掺杂型石墨烯负载PtRu合金纳米电催化剂及其制备方法。直接甲醇燃料电池具有结构简单、低温启动速度快、燃料廉价易得、清洁无污染、比能量高和能量转换效率高等特点，有望成为未来便携式电子产品以及电动汽车、飞机等化石能源替代品。Pt是已知的对甲醇电氧化催化活性较好、使用较广泛的催化剂，然而其存在成本过高易CO中毒等问题。采用PtRu合金、以掺杂型石墨烯为载体作为直接甲醇燃料电池阳极催化剂，能有效提高催化剂的活性和利用率。本成果克服了现有技术缺陷，提供
武汉科技大学
2021-01-12
一种Sn掺杂CrO2薄膜及其制备方法
小试阶段/n磁性半金属CrO2薄膜在自旋电子器件中有广阔的应用前景，然而，其化学性质不够稳定，即使在室温下也容易转化为Cr2O3。本发明采用SnI4和CrO3作为前驱物，通过化学气相沉积(CVD）成功制备出Sn掺杂CrO2薄膜，使薄膜的热稳定性大大提升，从而解决了CrO2薄膜稳定性的问题。
武汉科技大学
2021-01-12
熔体静电纺丝中的震荡拔河效应
国家自然科学基金项目。熔体静电纺丝不需要溶剂，比溶液静电纺丝环境友好、成本低、效率高，越来越受到国际科学界和工业界的重视，但是其纤维直径偏大，成了制约其发展的瓶颈。借鉴工业上已成功的振动力场降低粘度的方法，本课题拟引入震荡电场力，通过大量实验和介观模拟深入考察熔体静电纺丝过程中的震荡拔河效应－电场力的震荡幅度、频率、波形以及射流上电荷性质对纤维直径、高分子线团解缠、分子链取向及运动轨迹的影响规律。研究结果将对深刻理解静电纺丝过程中的分子链运动规律等基础物理现象、获得大批量高性能的纳米级纤维制备方法、开创纳米纤维大规模应用的新时代具有十分重要的意义。目前该项目在研。
北京化工大学
2021-02-01
基于电磁涡流效应的应急车窗爆破系统
本发明公开的基于电磁涡流效应的应急车窗爆破系统，包括电源、延时开关、高频逆变器、四个线圈组及四周固定于车的内壁与外壁之间的车窗，车窗上具有孔，孔内镶嵌有圆台状铁芯，每个圆台状铁芯与一个线圈组对应，线圈组由线圈一和线圈二串联构成，延时开关的一端连接电源正极，电源负极与延时开关的另一端分别与高频逆变器的两个输入端连接，四个线圈组并联后两端分别与高频逆变器的两个输出端连接。本发明采用电磁涡流效应在短时内加热圆台状铁芯，使其膨胀从而实现破窗，采用延时开关可避免破窗后圆台状铁芯温度继续升高带来的危险，且圆台状铁芯隐藏于车窗边沿处，可防止过热导致乘客烫伤；本发明的应急车窗爆破系统，使用方便、破窗快捷。
浙江大学
2021-04-11
单分子场效应晶体管
通过施加栅压形成有效的双电层静电场，以此构建出石墨烯基单分子场效应晶体管。具体从电化学窗口以及正负栅压下双电层的对称性等方面考虑，筛选了一种阴阳离子尺寸匹配的离子液体（DEME-TFSI）；这种离子液体栅的双电层厚度约为0.75 nm，能够在较小的栅压范围内产生强的静电场，从而有效地调控分子的能级。由于离子液体的凝固点较低 (~180 K)，可以实现较大温度范围内连续的栅压调控。
北京大学
2021-04-11
非线性霍尔效应理论上取得进展
线性霍尔效应需要破缺时间反演才能观测到；非线性霍尔效应需要破缺空间反演才能被观察到。 最近有多个实验小组报道了具有时间反演的非线性霍尔效应的观测结果，包括MIT的 Pablo组和Gedik组的双层WTe2实验 (并列一作为马琼，徐苏扬，沈汇涛)，Cornell 的Mak & Shan实验组的多层WTe2实验等。 南科大卢海舟课题组和北京大学教授谢心澄也发表了相关理论 Physical Review Letters 121, 266601 (2018)。这篇文章中他们回答了一个实验关心的问题，什么样的能带特征可以对应强非线性霍尔信号？他们发现可以用二维狄拉克模型描述的倾斜的能带反交叉点或者拓扑反带的位置都会带来比较强的非线性霍尔信号。此外，他们的理论还和Cornell的实验的角度依赖关系进行了对比。 这种新奇的非线性霍尔效应的研究才刚刚开始。实验和理论研究证明无序是反常霍尔效应主要来源。非线性霍尔效应从第一阶就强烈依赖无序，高阶效应更是Berry曲率和无序错综复杂作用的结果，无序对非线性霍尔效应的贡献将是一个重要的题目。
南方科技大学
2021-04-13
三维量子霍尔效应获得实验验证
卢海舟和谢心澄课题组在拓扑半金属中利用费米弧和“虫洞隧穿”构成的Weyl轨道，提出了一种新的三维量子霍尔效应机制。拓扑半金属是拓扑物相的新成员，具有拓扑保护的表面态，被称作费米弧 (如图4所示)。费米弧是拓扑半金属拓扑保护的表面态的费米面。在拓扑Weyl半金属中，有4个面可以有拓扑保护的表面态。由于拓扑约束的原因，每个面的表面态只是半个二维电子气。相对的上下表面的费米弧电子气可以通过Weyl点连接起来，组成一个完整的二维电子气，这是非常奇异的物相。 既然费米弧也是一种二维电子气，它们是否可以有量子霍尔效应？要研究这个问题，首先要明白什么是形成量子霍尔效应的关键，那就是电子的回旋运动 (如图3左图所示)。电子回旋运动的量子力学描述等价于谐振子，因此会形成等间距的朗道能级。朗道能级在边界发生能量畸变，才会有边界态提供无耗散的电子输运和量子霍尔化电导，即量子霍尔效应。 目前，已经有多个拓扑半金属实验观察到霍尔电阻的量子化平台。这种新奇的三维量子霍尔效应的研究才刚刚开始。直接观测到如图8所示的奇异边界态分布将是未来的一个挑战方向。
南方科技大学
2021-04-13