本技术成果提出了以silverlight技术为基础、以 多维度发布数据融合为表现方式、以WCF技术为数 据库访问及通信方式的区域空气质量实施发布的技 术路线，结合自主研发的区域空气质量空间分析的 优化算法，提出了空气质量 -气象场 -地理信息等 要素多维集成动态展示的技术方法，通过交互与融 合，共同形成了我国新一代区域空气质量实施发布 业务平台，不仅提高了我国空气质量实时发布与表 征能力，并且为区域空气质量监测预警、信息公开 和环境管理提供了强有力的技术手段与分析工具。

层间转角在层状堆垛的二维材料体系中提供了一个全新的自由度来调控其结构与性质。近几年，相关方面的研究引起了广泛的关注。早在2012年，何林课题组就开始关注转角对双层石墨烯结构和电学性质的影响，测量了不同转角双层石墨烯的两个范霍夫峰的峰间距能量与转角大小的关系[1]，并预言该体系中的准粒子具有可调控的手征性[2]，研究了应变结构在该体系产生的赝磁场和赝朗道能级[3]。2015年，何林团队发现双层转角石墨烯体系费米速度随角度减小而迅速下降，证明在转角为1.1度(第一魔转角)附近时费米速度降为零[4]，并于2017年，在转角接近魔转角的双层石墨烯体系观察到强电子-电子相互作用[5]。2018年初MIT的Pablo课题组在魔角双层石墨烯观察到电子-电子相互作用导致的关联绝缘体态和超导态，魔角双层石墨烯物性研究迅速成为过去两年凝聚态物理研究的最大热点。 近期，何林课题组发展了一套方法，能够可控地制备利于扫描隧道显微镜系统（STM）研究的双层转角石墨烯，并利用STM研究了小角度双层石墨烯的性质，深入探索该体系由于电子-电子相互作用导致的平带简并度解除和新奇强关联量子物态的关联。例如，何林课题组与合作者发现当小转角体系的平带被部分填充时，电子-电子相互作用会解除平带的谷赝自旋简并度，在体系中产生很大的轨道磁矩（每个莫尔约10μ_B），由于轨道磁矩和磁场的耦合，谷极化态的劈裂能量会随着外加磁场线性增大[6]。同样的结果也在应变引起的平带中观察到了，当双层石墨烯的转角接近魔角时，体系中微小的应变结构可以使两个范霍夫峰之间出现一个新的零能量平带（赝朗道能级），何林课题组与合作者发现电子-电子相互作用会解除赝朗道能级的谷赝自旋简并度，产生轨道磁性态[7]。这些结果表明小转角石墨烯体系是研究二维轨道磁性态和量子反常霍尔效应的理想平台。在角度大于魔角的小转角双层石墨烯中，何林课题组与合作者证明电子-电子相互作用依然会起重要作用，并有可能产生完全不同于魔角双层石墨烯的新奇强关联量子物态。例如在1.49度的样品中，他们证明电子-电子相互作用解除了体系平带中的自旋和谷赝自旋的简并度，产生了一种全新的自旋和谷极化的金属态[8]，这一结果进一步拓宽了转角体系新奇强关联量子物态的研究范围。 除了电学性质受层间转角的调制，在双层转角石墨烯体系，由于层间堆垛能与层内晶格畸变引起的应变能的竞争，其原子结构也会随着角度发生改变。最近，何林课题组系统研究了双层转角石墨烯结构随着角度的演化，发现当转角大于魔角时，体系可以看作两个独立的刚性石墨烯层发生扭转，层内晶格畸变几乎可以忽略（定义为非重构结构）；当转角小于魔角时，由于莫尔条纹周期较大，层间堆垛能占主导，从而引起晶格畸变产生堆垛的畴界（domain wall）网格（定义为重构结构）。这种畴界的两边都是Bernal堆垛的双层石墨烯（分别为AB堆垛和BA堆垛），能传输谷极化的电流（图一）。我们利用STM证明非重构和重构的两种结构在魔角附近都能稳定存在。进一步，我们发现利用STM针尖脉冲可对魔角双层石墨烯的非重构和重构结构进行切换，从而开关其二维导电拓扑网格。同时，我们发现在强关联效应中起到重要作用的魔角双层石墨烯平带的带宽也能在这一过程中被调控[9]。相关成果近日刊发在物理学期刊《Physical Review Letters》上。何林教授课题组博士生刘亦文为第一作者，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的苏赢博士为文章的共同第一作者，何林教授为通讯作者。

本项目根据润滑油精制萃取塔改造的迫切需要，利用先进的测试手段，系统地研究了金属Intalox等国外引进的新型填料用于低界面张力体系时的两项流动，轴向返混，传质特性和设计方法：/line针对高孔隙率新型填料用于低界面张力体系的特点，提出了新的填料萃取塔液泛速度的计算方法，可用于润滑油精制生产装置的核算和设计；/line用光导纤维探针式比色计和计算机在线数据采集系统，可靠地测定单项和两项流动情况下的轴向扩散系数，并用随机模型成功地进行了关联；/line通过拟合实测的两项浓度剖面，求得了文献中罕见的“真实”体积传质系数，为在扩散模型的基础上，比较准确地模拟填料萃取塔的传质性能提供了依据；/line突破了长期沿用气-液传质设备液体分布器的设计方法的局限，研究了对工业填料萃取塔性能具有重要影响的液液分配器的性能和设计方法，编制了优化设计的计算机程序；首次建立了复合型填料萃取塔诊断专家体统，具有一定的实用价值

该项目研究开发了柑橘采后冷链物流监控系统，采用基于物联网的分布式智能网络型监控系统，对柑橘从种植农户、批发企业到售卖终端的整个物流过程涉及的各物流环节进行实时监控，整合了计算机、物联网、传感器、大数据等多项新型技术，形成一种全新的数据采集、调控与应用模式，开发出一系列配套的监控设备和平台数据服务。项目的开发有效增强了果实采后品质提升，降低物流损耗，成果在浙江省椪柑产区进行了产业化推广应用，降低物流损耗 20%，物流节能近 50%，对柑橘产业的转型升级发展具有积极意义，社会和生态效益显著。

本项目采用近红外波段的DFB型二极管激光器，结合波长调制吸收光谱技术，通过一对CO2谱线的谐波信号实现对高温高压环境中温度以及CO2浓度的测量，从而实现对燃料利用效率及碳排放检测。 技术推广意向：仪器仪表 现状特点：可调谐二极管激光吸收光谱技术是利用二极管激光器波长调谐特性，获得被测气体特征吸收光谱范围内的吸收光谱，从而对气体进行定性分析或定量分析的一种新技术。该技术具有高灵敏度、非接触式、实时、动态、多组分同时测量等优点。由于二极管激光器的高单色性，可以利用待测气体分子的一条孤立吸收谱线进行测量，避免了其他分子谱线的交叉干扰，从而准确地鉴别出待测气体。TDLAS 在许多领域有着潜在的重要应用价值，是近年来国际上非常热门的研究领域之一，其主要的应用领域有：分子光谱研究、机动车尾气测量、工业过程监测控制、天然气泄漏及有毒有害气体监测、大气痕量气体检测、医疗诊断、大气气溶胶测量等领域。技术创新：采用价格低廉、坚固耐用的近红外二极管激光器最为探测光源，对于压力范围相对较小以及气体浓度相对较高的系统较为适用。

当今凝聚态物理研究中最重要的问题之一是揭示磁性材料中的高温超导机制。带有自旋的电子常被认为是局域在磁性离子实周围的，而形成电流的电子则被视为在晶格中巡游。但事实上这两者均为同一粒子。因此，这对立的两面如何共同协助超导形成，是一个非常有趣的问题。这种“非常规”的机制与铜基超导体、铁基超导体以及重费米子超导体都密切相关。 在具有多个电子轨道的体系，例如铁基超导材料中，电子自旋和轨道自由度的相互作用使得这个问题更为复杂。李源研究员与合作者之前的研究报道已经揭示了自旋-轨道耦合对材料的磁性性质有非常重要的影响。他们的实验同时还表明铁基超导材料中的磁性具有巡游与局域的双重特性。这并不是一个完全意外的结果，因为已有的一些理论研究也说明铁基超导体可以被所谓“洪德金属”的模型描述。不过自旋-轨道耦合以怎样的方式影响铁基材料中的超导机理，依然是一个未知的问题。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). 现在，李源研究组及合作者采用基于飞行时间原理的中子散射谱学技术，发现在一种铁基超导材料中，有一类特定的磁激发对超导的形成至关重要，其作用机理与材料中的自旋-轨道耦合效应密切相关。这项工作于2019年1月4日发表在《物理评论快报》上。 这项研究针对的是近年来发现的空穴掺杂的“122”体系铁基超导材料中新奇四重对称性磁相。在传统的二重对称性磁相中，电子自旋指向在晶体的ab面内，而在这种新发现的磁相中电子的自旋指向沿晶体的c方向。有这种四重对称性磁相的晶体中超导温度也被压制。该项研究旨在探索超导的压制与四方磁相中探测到的谱学特征的联系。基于这一目的，研究组瞄准了Sr1-xNaxFe2As2这一种有鲁棒性的四方磁相，且较易制备大单晶的铁基超导材料。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. 实验发现，在材料发生从二重对称性（图1a, T = 80 K）转化为四重对称性（图1b, T = 20 K）的相变后，低能的自旋激发发生了显著的变化。根据中子散射截面与散射几何的关系，在L = 1处测量到的信号中c方向的磁激发有更大的比重，而在L = 3处则可探测到更多的ab面内的磁激发。图1d显示，当温度从80 K降到20 K后，由于自旋的方向发生偏转到了c方向，在低能激发中将难以沿c方向时自旋的长短发生改变，因此低能磁激发中c方向的自旋激发被抑制。实验还发现了重要的一点：超导相（图1c, T = 6 K）的自旋激发相对非超导相的自旋激发有轻微的改变，这说明材料超导与的磁性质相关联。进一步的分析（图2）发现，这种改变主要发生在L = 1的位置，这说明在四重对称性磁相中，尽管c方向的磁激发被抑制，但它们仍然是与超导关系最密切的磁激发。这项结果揭示了在多轨道序洪德金属中实现高温超导的一个“兼容性”要求：局域的磁矩必须能够为巡游电子提供后者在实现超导配对过程中所需的磁激发。由于在四重对称性磁相中，该要求恰好不被满足，所以超导温度被抑制。 量子材料科学中心博士研究生郭见青和岳莉为该项工作的共同第一作者。相关的中子散射实验是由日本的MLF, J-Parc用户实验项目支持完成的。这项工作由量子材料科学中心李源研究组和张焱研究组合作完成。研究课题得到了中国自然科学基金委和科技部项目的资助。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).

在具有多个电子轨道的体系，例如铁基超导材料中，电子自旋和轨道自由度的相互作用使得这个问题更为复杂。李源研究员与合作者之前的研究报道已经揭示了自旋-轨道耦合对材料的磁性性质有非常重要的影响。他们的实验同时还表明铁基超导材料中的磁性具有巡游与局域的双重特性。这并不是一个完全意外的结果，因为已有的一些理论研究也说明铁基超导体可以被所谓“洪德金属”的模型描述。不过自旋-轨道耦合以怎样的方式影响铁基材料中的超导机理，依然是一个未知的问题。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). 现在，李源研究组及合作者采用基于飞行时间原理的中子散射谱学技术，发现在一种铁基超导材料中，有一类特定的磁激发对超导的形成至关重要，其作用机理与材料中的自旋-轨道耦合效应密切相关。这项工作于2019年1月4日发表在《物理评论快报》上。 这项研究针对的是近年来发现的空穴掺杂的“122”体系铁基超导材料中新奇四重对称性磁相。在传统的二重对称性磁相中，电子自旋指向在晶体的ab面内，而在这种新发现的磁相中电子的自旋指向沿晶体的c方向。有这种四重对称性磁相的晶体中超导温度也被压制。该项研究旨在探索超导的压制与四方磁相中探测到的谱学特征的联系。基于这一目的，研究组瞄准了Sr1-xNaxFe2As2这一种有鲁棒性的四方磁相，且较易制备大单晶的铁基超导材料。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. 实验发现，在材料发生从二重对称性（图1a, T = 80 K）转化为四重对称性（图1b, T = 20 K）的相变后，低能的自旋激发发生了显著的变化。根据中子散射截面与散射几何的关系，在L = 1处测量到的信号中c方向的磁激发有更大的比重，而在L = 3处则可探测到更多的ab面内的磁激发。图1d显示，当温度从80 K降到20 K后，由于自旋的方向发生偏转到了c方向，在低能激发中将难以沿c方向时自旋的长短发生改变，因此低能磁激发中c方向的自旋激发被抑制。实验还发现了重要的一点：超导相（图1c, T = 6 K）的自旋激发相对非超导相的自旋激发有轻微的改变，这说明材料超导与的磁性质相关联。进一步的分析（图2）发现，这种改变主要发生在L = 1的位置，这说明在四重对称性磁相中，尽管c方向的磁激发被抑制，但它们仍然是与超导关系最密切的磁激发。这项结果揭示了在多轨道序洪德金属中实现高温超导的一个“兼容性”要求：局域的磁矩必须能够为巡游电子提供后者在实现超导配对过程中所需的磁激发。由于在四重对称性磁相中，该要求恰好不被满足，所以超导温度被抑制。

声子极化激元是极性材料中晶格振动与光场之间的强耦合，有望应用在低损耗纳米光学元器件中。相关的理论研究由黄昆先生于上世纪五十年代提出，目前已经较为成熟。但是实验测量表面声子极化激元直到近年才有较大的进展，主要是因为表面声子极化激元的测量同时需要高的空间分辨率和能量分辨率。目前测量表面声子极化激元的主要方法为近场光学方法（s-SNOM），该方法可以在中红外和太赫兹区间对声子极化激元进行很好的探测。但在远红外区间，由于目前缺少合适的远红外激光光源和探测器，相关材料体系的表面声子极化激元的研究受到很大限制。 近日，北京大学物理学院2016级本科生亓瑞时和王任飞利用扫描透射电子显微镜的电子能量损失谱，对ZnO纳米结构中的远红外表面声子极化激元进行了细致的探测。通过在纳米尺度上测量纳米线、纳米片不同空间位置的电子能量损失，探究了表面声子极化激元的性质，得到了表面声子极化激元的色散关系，并研究了其尺寸效应、几何效应等。图1. 左：利用电子束激发和探测纳米线表面声子极化激元。右：测量得到的色散关系。 利用电子显微镜中的电子束来激发和探测声子极化激元具有很多的优点，包括（1）电子显微镜方法具有亚埃的空间分辨率；（2）电子激发具有更高的效率（电子与材料相互作用的散射截面更大）；（3）电子能激发一些非光学活性的模式；（4）电子能量损失谱能得到高q（波矢）值下的信息；（5）电子能量损失谱具有很宽的激发、测量窗口，原则上可以测量从meV量级的振动谱信号至keV量级的芯电子激发谱信号。因此，电子能量损失谱有望极大地推动包括表面声子极化激元在内的相关实验研究。 该工作于2019年7月19日在线发表于学术期刊Nano Letters（DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01350），第一作者为北京大学物理学院2016级本科生亓瑞时、王任飞，指导老师为量子材料科学中心和电子显微镜实验室的高鹏研究员。该项研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、量子物质科学协同创新中心等基金的支持。 论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b01350

电磁波/声波的轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）在粒子操控、信息传递和获取、先进通信系统等领域具有重要的应用前景。针对重大应用需求，如何实现对涡旋波OAM的自由调控是目前亟需解决的前沿问题之一。 近日，物理科学与技术学院徐亚东教授团队以“Sound vortex diffraction via topological charge in phase gradient metagratings”为题，在《Science Advances》发表论文。在之前研究成果（Y.Xu et al. Nat. Commun. 10, 2326 (2019))基础上，把发现的奇偶性相关的“光栅衍射新规律”从“自由空间”拓展到三维圆柱波导“受限空间”，创新地提出“广义拓扑荷守恒原则”，揭示了操控轨道角动量新的自由度，为操控“受限空间”中涡旋波的OAM提供了新的理论基础。在此基础上，研究团队设计并开展声波实验研究，验证了一种不对称涡旋波传输器件，该器件在基于OAM通信方面具有极大的应用价值。

无人工作面煤与瓦斯共采技术是以中国矿业大学多年研究形成的薄煤层无人工作面和煤与瓦斯共采技术理论为基础，并结合现场高瓦斯近距离煤层群条件下薄煤层保护层开采，建立起来的难采薄煤层保护层的安全高效开采技术。该技术在安全监测预警系统的保护下，通过远程控制关键生产设备并监测其工况，集成利用目前最新的采煤机自主定位与自动导航技术、煤岩自动识别技术、液压支架电液控制技术、刮板输送机自动推移技术、工作面自动监控监测技术、井下高速双向通讯技术和计算机集中控制技术来实现自动或半自动割煤、移架、移刮板输送机等生产流程，使工作面达到少人甚至无人的目的；并通过本煤层、顶板裂隙带、采空区及被保护煤层瓦斯抽采体系，有效解决卸压煤层群高瓦斯涌出对保护层无人工作面构成的威胁。该技术在充分开采利用难采薄煤层煤炭和瓦斯资源的同时，也实现对高瓦斯煤层群的卸压防突。 此技术可实现多重目标： （1）充分开采利用薄煤层煤炭及瓦斯资源；（2）实现难采薄煤层开采工作面生产过程自动化、采煤工艺智能化、工作面管理信息化以及操作的无人化；（3）实现高瓦斯近距离煤层群的卸压防突；（4）有效控制保护层无人工作面瓦斯涌出量。 因此可以有效解决难采薄煤层开采劳动强度大、机械化程度低、安全系数低、工作效率低和煤层群高瓦斯涌出的难题，实现科学采矿及煤炭资源绿色开采的理念。 薄煤层无人工作面煤与瓦斯共采技术来源于国家高科技研究发展计划（863计划）、江苏省优势学科建设项目和国家自然科学基金青年科学基金项目，该项目研究成果总体理论与技术水平将达到国际领先水平。