资讯汇总38期：【科技周报】清华大学开发出无机材料普适性3D打印新方法
资讯汇总 产业研究中心 2023.10.1138期 作者：赵子健 电话：021-38032292 邮箱：zhaozijian@gtjas.com 资格证书编号：S0880520060003 【科技周报】清华大学开发出无机材料普适性3D打印新方法 摘要： 超导量子芯片模拟多种陈绝缘体研究取得进展。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心 与北京量子信息科学研究院、南开大学、华南理工大学、日本理化学研究所等合作，利用集成有30个 往期回顾 【双碳周报】国内试点碳市场碳配额周成交均价总体上涨 2023.10.09 【科技周报】微生物所破解埃博拉病毒基因组从头起始复制的分子机制 2023.09.28 【双碳周报】全国碳市场持续回暖 2023.09.25 【科技周报】工信部：以揭榜挂帅加快培育未来产业 2023.09.21 【双碳周报】欧洲市场EUA期货成交量大幅攀升 2023.09.19 量子比特的梯子型量子芯片，实现了具有不同陈数的多种陈绝缘体的模拟，并展示了理论预测的体边对 应关系。该研究通过精确控制超导量子比特系统及读出的技术方案，实现对量子多体系统拓扑物态性质的复现与观测，并表明30比特梯子型耦合超导量子芯片的精确可控性。相关研究成果发表于《NatureCommunications》期刊。 我国科学家揭示生命体自我保护行为背后的分子机制。中国科学院物理所、中国医学科学院等单位的研究人员通过高分辨冷冻电镜技术与自主研发的自动化结构解析策略，在数百万计的冷冻电镜蛋白质颗粒中，高效地筛选并重构了与原核短Ago系统相关的高分辨率三维蛋白结构，并以此结构为基础结合体外功能实验，彻底揭示了原核短Ago系统在病毒入侵前后所发生的结构变化。相关研究成果发表于 《Nature》期刊。 仿生低碳新型建筑材料抗压强度达17兆帕。中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室王树涛团队受沙塔蠕虫筑穴启发，利用仿生策略，设计了天然基仿生低碳新型建筑材料。该天然基仿生低碳新型建筑材料的抗压强度高达17兆帕，达到常规建筑材料抗压标准。此外，该建筑材料具有优异的抗老化性能、防水性能以及独特的可循环利用性能。相关研究成果发表于《Matter》期刊。 清华大学开发出无机材料普适性3D打印新方法。清华大学化学系张昊、李景虹院士和精仪系孙洪波、林琳涵研究团队开发了无需聚合物模板的无机材料纳米级精度3D打印新方法。该方法以胶体纳米晶体溶液为相应无机材料的原料“墨水”，设计了基于光生氮宾自由基的小分子交联剂，利用飞秒激光引发纳米晶体表面配体的光交联反应使纳米晶体间形成稳定的共价键连接，实现了普适性、高纯度（无机组分质量分数大于90%）、高精度（突破光学衍射极限，分辨率可达150纳米）的无机材料3D打印。相关研究成果发表于《Science》期刊。 中国研究人员通过引入延展性低聚受体提高了柔性有机太阳能电池的性能。中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究人员将三种具有不同柔性桥链段和分子链长度的延展性低聚受体DOY-C2、DOY-C4和TOY-C4引入OSC的聚合物供体和小分子受体混合系统中，并对这些系统的光物理、机械和光伏性能进行了分析。其中，基于DOY-C4的柔性OSC表现出优异的机械鲁棒性，实现了17.91%的功率转换效率，经过2000次连续弯曲循环后仍可保留98%的初始功率转换效率，从而表现出优异的机械稳定性。相关研究成果发表于《AdvancedMaterials》期刊。 风险提示：前沿科技发展进程在规制边界、演进路径、商业落地、外部环境等方面不及预期。 导读： 本报告汇编了2023年09月24日到2023年10月07日期间前瞻产业的重要动态，主要涉及未来信息、未来生物、新一代制造、新能源与环保领域中的前沿赛道。 1.未来信息领域 1.1.技术资讯 半导体所等在莫尔异质结层间激子研究中取得进展 近日，新加坡南洋理工大学高炜博与中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室张俊合作，利用施主—受主对 （DAP）模型解释了二维MoS2/WSe2莫尔异质结中密集且尖锐的局域层间激子（IX）发射现象，建立了DAPIX的动力学模型，解释了层间激子寿命与发射能量的单调依赖关系。该工作为二维异质结中的局域层间激子的发射机制提供了新见解，揭示了莫尔超晶格中的无序态（DAPIX）与超晶格势态（带边IX）之间的相互作用。在应用方面，局域IX的多峰发射特性表明它是多功能的量子发射平台，我们可以通过控制样品大小来减少发射峰的数目，还可以通过控制原子位置按需产生和操纵层间激子发射，这对基于二维半导体的量子信息和模拟有重要意义。相关研究成果发表于《NatureCommunications》期刊。（中国科学院半导体研究所，09/25） 一体化光电神经器件研究获进展 近日，山西师范大学许小红、薛武红与复旦大学周鹏合作,设计出一种基于铁电p-n异质结的新型两端多功能突触器件，通过极化可重构的p-n结内置电场和光诱导铁电极化翻转，实现了生物突触的多种功能模拟。该团队巧妙构建了具有II型能带排列的全范德华α-硒化铟/硒化锡铁电p-n异质结，利用电场及光照对铁电极化态协同编程，并对p-n结内建电场有效调制，在单一器件中实现了视觉突触的多种功能模拟。所模拟的突触功能包括超高的双脉冲易化指数、短突触可塑性、长突触可塑性和类视网膜光适应性等，以及与联想学习相关的巴甫洛夫狗实验。这项研究展现了双端铁电p-n异质结在下一代人工智能机器视觉中的巨大潜力，并为2D铁电突触器件研究提供了新视角。相关研究成果发表于《AdvancedFunctionalMaterials》期刊。（中国科学报，09/25） 超导量子芯片模拟多种陈绝缘体研究取得进展 近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心与北京量子信息科学研究院、南开大学、华南理工大学、日本理化学研究所等合作，利用集成有30个量子比特的梯子型量子芯片，实现了具有不同陈数的多种陈绝缘体的模拟，并展示了 理论预测的体边对应关系。该团队制备了高质量的具有30比特的量子芯片，在实验中精确控制其量子比特之间的耦合强度， 并降低比特间串扰，实现了一维和梯子型比特间耦合的构型。该团队设计模拟方案，将二维陈绝缘体格点模型的一个维度利用傅里叶变换映射为人工控制相位，从而用一维链状量子比特来实现其模拟。该工作通过激发特定量子比特、测量不同本征态能量的方案，直接测量拓扑能带结构并观测系统拓扑边界态的边界局域的动力学特征，在超导量子模拟平台证实了拓扑能带理论中的体边对应关系。此外，利用全部30个量子比特，在超导量子模拟平台上通过模拟双层结构陈绝缘体，实验上首次观察到具有零霍尔电导（零陈数）的特殊拓扑非平庸边缘态。该研究通过精确控制超导量子比特系统及读出的技术方案，实现对量子多体系统拓扑物态性质的复现与观测，并表明30比特梯子型耦合超导量子芯片的精确可控性。相关研究成果发表于《NatureCommunications》期刊。（中国科学院物理研究所，09/25） 科学家验证星地间测量设备无关量子密钥分发可行性 近日，中国科学技术大学潘建伟院士、彭承志、曹原等与清华大学�向斌、中国科学院上海微系统与信息技术研究所尤立星等人合作，首次在国际上实现远距离测量设备无关的自由空间—光纤混合量子密钥分发网络实验。在此次研究工作中，实验团队进一步挖掘测量设备无关量子密钥分发协议的潜能，并探索将其扩展到卫星平台的可行性。实现实用化的星地测量设备无关量子密钥分发网络，需要克服自由空间与光纤组网、白天高背景噪声以及多普勒频移等困难。量子干涉测量作为天然的星形网络节点，可非常方便地连接自由空间和光纤信道。实验团队通过构建多个发射端和信道，配合自适应光学技术和单模光纤耦合，演示了自由空间-光纤接口以及星形网络拓扑结构。同时，实验团队首次揭示，基于双光子干涉的符合探测可以使测量设备无关量子密钥分发协议获得极大的容忍背景噪声的能力，实现正午强烈日光背景下的测量设备无关量子密钥分发实验演示。此外，针对星地间存在高速相对运动的情形，实验团队模拟并补偿卫星过境期间的多普勒频移，将全程的HOM干涉可见度提高到接近理论极限。通过这些实验研究，实验团队全方位验证了星地间测量设备无关量子密钥分发的可行性，为未来天地一体、高安全性的量子通信网络的构建奠定了坚实基础。相关研究成果发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。（中国科学报，09/26） 中国科大实现全被动量子密钥分发 近日，中国科学技术大学郭光灿院士、韩正甫、�双、银振强、陈巍与合作者提出了一种无需主动调制的新型量子密钥分发实现方案，并完成了实验验证，为实现高现实安全的量子密钥分发系统提供了新思路。为彻底解决主动调制带来的隐患，研究团队设计了无需主动调制的量子密钥分发系统。该系统方案克服了此前无法同时实现“被动”光强调制和量子态编码的矛盾，并给出了考虑“有限长效应”的严格安全密钥率。该团队通过全被动时间戳—相位编码解决信道环境干扰的难题，同时通过优化后选择策略解决数据吞吐量过大的难题，最终完成了无需任何主动调制的量子密钥分发系统，验证了全被动量子密钥分发的安全性与可行性。相关研究成果发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。（中国科学院，09/27） 南方科技大学等提出非形式量子化概念 近日，南方科技大学量子科学与工程研究院李勤与香港中文大学梁迺聪、陈国威合作，在数学物理中的几何量子化与形变 量子化领域取得重要进展。研究团队在代数A中找到了一个稠密的子代数D，使得可以在其中将物理中普朗克常量的形式变量h进行赋值。团队进一步将突破点放在一类几何性质较好的辛流形即凯莱流形中，并提出了非形式量子化的概念。研究团队利用了一系列新技术、新方法。首先，凯勒流形上具有一种特殊的L无穷代数结构，通过将这种代数结构进行形变扩张，构造了这类几何对象上的一种平坦联络。这种特殊的平坦联络可以满足极好的对称性质，使其不仅可以用于构造带形式变量h的形变代数A，更可以在其中的子代数D中将形式变量赋值h=1/k，并得到团队所提出的非形式量子化代数D的具体实现。随后，团队将过去的Fedosov量子化方法推广用于构造希尔伯特空间H。在前两步的基础上，研究团队发现，当k取为正整数时，这一代数D在希尔伯特空间H上具有Bargmann-Fock作用，并证明了这一作用给出了非形式化代数与希尔伯特空间上的微分算子同构。这一系列成果完整地解决和回答了辛流形量子化中的关键问题，并为高维量子场论中的相关问题带来了启示。相关研究成果发表于《AdvancesinMathematics》期刊。（中国科学报，09/27） 高效量子引擎开发或将推动量子革命 近日，日本冲绳科学技术大学院大学（OIST）、德国凯泽斯劳滕大学和斯图加特大学的科学家团队利用量子力学原理设计并制造出一种引擎。这种量子引擎不像传统引擎那样周期性地加热和冷却气体，而是通过将玻色子转换为费米子然后再转换回来的方式工作。虽然这种类型的引擎只在量子状态下工作，但研究团队发现其效率相当高，在实验装置中可达到25%。这一新引擎是量子力学领域的一项令人兴奋的发展，并有可能在新兴的量子技术领域取得进一步的进展。但研究人员表示，尽管这些系统非常高效，目前的研究还只是做了概念验证，在制造有实用性的量子引擎方面，仍存在许多挑战。例如，如果温度太高，热可能会破坏量子效应，因此研究人员必须使系统尽可能地保持低温。这需要在低温下用大量的能量进行实验，以保护敏感的量子态。相关研究成果发表于《Nature》期刊。（科技日报，09/28） 2.未来生物领域 2.1.技术资讯 再生神经元恢复瘫痪小鼠行走能力 近日，美国加州大学洛杉矶分校、哈佛大学和瑞士联邦理工学院的一个研究团队开发出一种基因疗法，该疗法在小鼠身上得到证明，可刺激脊髓损伤后的神经再生，并能引导特定神经元重新连接到目标区域，从而恢复活动能力。研究团队将特定神经元亚群的轴突再生引导至其自然目标区域，尝试是否可在脊髓损伤后恢复其功能。团
