资讯汇总7期：【科技周报】科学家发展出高品质Si/Ge半导体纤维及其柔性传感器

资讯汇总 产业研究中心 2024.02.237期 作者：赵子健 电话：021-38032292 邮箱：zhaozijian@gtjas.com 资格证书编号：S0880520060003 作者：徐淋 电话：021-38677826 邮箱：xulin028941@gtjas.com 资格证书编号：S0880523090005 【科技周报】科学家发展出高品质Si/Ge半导体纤维及其柔性传感器 摘要： 科学家发展出高品质Si/Ge半导体纤维及其柔性传感器。中国科学院深圳先进技术研究院材料所光子信息与能源材料研究中心杨春雷课题组陈明研究团队，联合新加坡南洋理工大学魏磊和中国科学院外籍院士高华健团队、中国科学院苏州纳米所张其冲团队，研究了一种基于热拉制工艺的大规模生产高质量半导体硅、锗纤维的制备技术，实现了硅、锗等传统脆性半导体的纤维化和柔性化，并以光电纤维pn结为例演示了半导体纤维在柔性电子领域的创新应用。相关研究发表于《Nature》期刊。 老药为渐冻症治疗提供新策略。三峡大学第一临床医学院查运红团队与合作者研究表明，外周血清蛋白 往期回顾 【上海产经观察】上海2023年GDP同比增长5.0%，“三驾马车”保驾护航 2024.02.21 【双碳周报】国内试点碳市场周交易总量有所上涨 2024.02.20 【科技周报】工信部等七部门发文推动未来产业创新发展 2024.02.09 【双碳周报】国外碳市场碳配额交易价格集体上涨 2024.02.06 【科技周报】中英加研究团队在反式结构钙钛矿太阳能电池研究方面取得重要进展 2024.01.31 激酶1（RIPK1）和白细胞介素-8（IL-8）水平可作为肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者中枢神经系统中 RIPK1激活的临床生物标志物，并认为基于“药物重定位”开发的老药扑米酮有望治疗ALS。服用扑米酮24周后，ALS患者血清中异常升高的RIPK1和IL-8水平显著降低。相关研究成果发表于《SignalTransductionandTargetedTherapy》期刊。 新型“激光木材”实现高效率固态激光照明。中国林业科学研究院木材工业研究所木质复合材料创新团队研发出一种木质激光散射体复合材料，可将束状聚集激光进行3D空间散射，进而实现照明效果。该材料有效克服了当前发光二极管光转换“效率下降”的致命缺点，打开了木材在激光照明领域应用的可能性，有望成为下一代光源的潜在竞争者。相关研究成果发表于《AdvancedMaterials》期刊。 中国科大等在原位同步辐射的催化研究中获进展。中国科学技术大学国家同步辐射实验室姚涛团队与华中科技大学夏宝玉团队、新西兰奥克兰大学王子运，综合利用多种同步辐射原位技术，在质子交换膜 （PEM）二氧化碳转换机制的研究中取得了进展。该研究利用再生铅催化剂（r-Pb）在宽pH范围内取得了较高的CO2RR活性，在2.2V压下、连续工作5200小时的条件下产生甲酸的法拉第效率超过93%，电流密度达到600mA/cm2。相关研究成果发表于《Nature》期刊。 室温下可充钙—氧气电池问世。复旦大学高分子科学系、先进材料实验室彭慧胜、王兵杰团队联合王永刚等合作者，通过系统设计溶剂、电解质盐以及电解质配比，成功制备出一种基于二甲基亚砜、离子液体的新型电解质，有效满足了电池正负极的高要求，创建了可室温工作的新型钙—氧气电池。电池设计不仅优化了性能和成本，也兼顾了环境的可持续性与在柔性电子设备中的应用要求。相关研究成果发表于《Nature》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2024年02月04日到2024年02月17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 科学家发展出高品质Si/Ge半导体纤维及其柔性传感器 近日，中国科学院深圳先进技术研究院材料所光子信息与能源材料研究中心杨春雷课题组陈明研究团队，联合新加坡南洋理工大学魏磊和中国科学院外籍院士高华健团队、中国科学院苏州纳米所张其冲团队，研究了一种基于热拉制工艺的大规模生产高质量半导体硅、锗纤维的制备技术，实现了硅、锗等传统脆性半导体的纤维化和柔性化，并以光电纤维pn结为例演示了半导体纤维在柔性电子领域的创新应用。该研究从传统的光纤制备及热拉制工艺中获得灵感，将单一材料纤维的热拉制法扩展为多材料的制备工艺，并从固体力学和流体力学的角度出发，解决了无机半导体纤维热拉制过程中的多材料体系应力失配和流体不稳定性问题，实现了每分钟数米至数十米高速拉制长达数百米的Si/Ge半导体纤维制备策略。研究进一步采用收敛热拉制法，在单根头发丝粗细的纤维内建立绝缘体、导体和半导体之间紧密稳固的材料界面，在一次拉制的同时完成器件的装配及封装，形成的光电纤维探测器在极端环境下表现出优异稳定性，可在水下三千米甚至更深的压力环境下稳定工作。这种柔韧稳定的“头发丝”型传感器既可以单独使用又可以编织进布料中，从而将被动式的衣物打造成功能性“智能”穿着。该研究首次明确了“纤芯—包层”力学相互作用，提出了半导体纤维拉制的普适性策略，突破了无机半导体纤芯拉丝制备过程中无裂纹结晶的长期科学难题。相关研究发表于《Nature》期刊。（中国科学院深圳先进技术研究院，02/04） 磁性电极无损转移制备高性能自旋电子器件获进展 近日，国家纳米科学中心孙向南课题组开发出一种聚合物薄膜辅助应变限制无损转移铁磁电极的方法，并成功应用于高性能和高重复性自旋电子器件的构筑。该研究中，孙向南团队通过使用高模量聚合物支撑薄膜，将铁磁电极的应变限制在极低水平，以确保在转移过程中铁磁电极的特性得以保持。该工作成功实现了铁磁电极的高质量转移，其微观形貌、电学、磁学等性质在转移前后均保持不变。通过这种无损转移铁磁电极的方法，构建了界面均匀且无侵染的自旋电子器件，降低了界面处的自旋相关散射，提高了器件的性能和可重复性。此外，该方法还具有普适性，能够适用于包含不同类型材料和结构的器件，为构建高质量的半导体器件提供了一种新的途径，同时还展现了在大面积器件阵列中的潜在应用。相关研究发表于《NatureCommunications》期刊。（中国科学报，02/04） 内置纠错功能的物理量子比特问世 近日，日本东京大学、德国约翰内斯·古腾堡大学和捷克帕拉茨基大学研究人员组成的团队展示了一种构建光子量子计算机的新方法。研究团队此次将激光脉冲转换为量子光学状态，从而提供了纠正错误的固有能力。虽然该系统仅由激光脉冲组成，但原则上它可立即消除错误。因此，无需通过大量光脉冲将单个光子生成为量子比特，然后让它们作为逻辑量子比特相互作用这一过程。研究人员表示，他们只需要一个光脉冲就可获得一个强大的逻辑量子比特。换句话说，在这个系统中，物理量子比特已经等同于逻辑量子比特。虽然东京大学实验产生的逻辑量子比特的质量还不足以提供必要的容错水平。但新研究清楚地表明，使用最具创新性的量子光学方法将不可普遍校正的量子比特转换为可校正的量子比特是可能的。相关研究发表于《Science》期刊。（科技日报，02/05） 蓝光钙钛矿发光二极管效率再刷新 近日，中国科学技术大学崔林松课题组与英国剑桥大学SamuelD.Stranks团队合作，研制出高效、稳定的蓝光钙钛矿发光二极管。器件峰值外部量子效率首次突破20%，达到21.4%，创下目前蓝光钙钛矿发光二极管效率的最高纪录。同时，器件的稳定性也提升了近30倍。研究团队设计开发了一种具有共振电子态的多功能有机离子稳定剂双（三苯基正膦基）氯化铵，精准调控钙钛矿相组成和分布，抑制了钙钛矿中的非辐射复合通道和离子迁移现象，从而大幅提升了蓝光钙钛矿发光二极管的效率和稳定性。双（三苯基正膦基）氯化铵通过氢键与钙钛矿中的组分相互作用，有效抑制了蓝光钙钛矿体系中低维相的形成，并有利于转变为高发光效率的高维相，从而减少了低维相中不完全的能量转移和非辐射复合带来的能量损失。此外，双（三苯基正膦基）氯化铵分子通过与钙钛矿中的组分发生配位作用和静电作用，成功实现了对钙钛矿薄膜中缺陷态的钝化和对离子迁移的抑制，显著提升了钙钛矿薄膜的发光效率和光谱稳定性。基于此，研究人员成功研制出高效、稳定的蓝光钙钛矿发光二极管。这一创新成果为蓝光钙钛矿发光二极管性能的进一步提高开辟了新道路，标志着在钙钛矿发光二极管技术领域取得了令人瞩目的进展。相关研究发表于《NaturePhotonics》期刊。（中国科学报，02/06） 宁波材料所“溶剂筛”刷新钙钛矿发光二极管性能纪录 近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进纳米光电材料与器件团队研制出性能世界领先的高效稳定钙钛矿发光二极管，从根本上阐明了钙钛矿材料不稳定的根源，解决了自诞生以来困扰钙钛矿发光二极管的运行稳定性问题，为钙钛矿材料在发光显示领域的产业化指明了方向。该团队从利用筛网可以筛分不同大小沙粒的过程得到启发，创造性地开发出“溶剂筛”方法，实现了对不同厚度纳米片的精确筛分，有效去除了薄纳米片相，提高了最终钙钛矿材料的稳定性和发光性能。通过“溶剂筛”方法去除掉薄纳米片后，钙钛矿材料展现出优异的稳定性，可在湿润空气中保持发光性能超过100天，且制备的钙钛矿发光二极管展现出在常规使用条件下（100cd/m2亮度）超过5万小时（5.7年）的运行寿命，较处理之前提升了近30倍。这一运行寿命是目前所有绿光钙钛矿发光二极管的最高值，达到了实现商业化应用的要求。同时，钙钛矿发光二极管的外量子效率超过29.5%，是目前无光提取设计的钙钛矿发光二极管效率的纪录，提高了电转化为光的效率，简化了散热设计的需求。这一 成果为钙钛矿材料在发光显示领域的应用奠定了基础，推进了钙钛矿发光显示器件的研究进程。相关研究发表于《NaturePhotonics》期刊。（中国科学院宁波材料技术与工程研究所，02/06） 新型纳米腔重新定义光子极限 近日，由欧洲和以色列物理学家组成的团队在量子纳米光子学领域取得重大突破。他们引入了一种新型的极化子腔，并重 新定义了光子限制的极限。研究团队此次创造了具有突破以往的亚波长体积和寿命的纳米腔。这些纳米腔的面积小于100×100 平方纳米，厚度仅为3纳米，限制光的时间要长得多。其关键在于双曲声子极化激元的使用，这种独特的电磁激励发生在形成空腔的二维材料中。与以前不同，此次研究利用了一种新的间接限制机制。研究人员在金衬底上钻了纳米腔。打孔后，他们将二维材料六方氮化硼转移到金衬底上方。六方氮化硼可帮助实现双曲声子极化激元的电磁激励过程。当极化子从金衬底边缘上方通过时，它们会受到强烈的反射，从而受到限制。因此，这种方法避免了对六方氮化硼的直接塑造，同时保持了其原始质量，从而在腔内实现高度受限和长寿命的光子。这一成果为量子光学的新应用和进步打开了大门，打破了此前认为的光子限制极限。相关研究发表于《NatureMaterials》期刊。（科技日报，02/07） 新组合材料可支持量子计算超导性 近日，美国宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的团队成功创建出一种新材料组合，可提供一个平台来探索类似于手性马约拉纳粒子的物理行为。团队运用分子束外延技术，将磁性拓扑绝缘体和铁硫族化合物（FeTe）堆叠在一起，成功开发出一个同时具备超导性、铁磁性和拓扑序性质的系统。拓扑绝缘体是铁磁体，电子以相同方式旋转；铁硫族化合物是一种极有前景的利用超导性的过渡金属，是一种反铁磁体，其电子以交替方向旋转。当研究人员通过各种成像技术来表征这一组合材料的结构和电性能后，证实在材料之间的界面处，存在手性拓扑超导性的所有3个关键要素。而通常情况下，超导性和铁磁性是“竞争关系”，在铁磁材料系统中很少能找到强大的超导性。研究人员相信，该系统有助于寻找一种与马约拉纳粒子具有类似行为的材料系统。马约拉纳粒子是1937年首次假设出的亚原子粒子，能充当自己的反粒子。这种特性可使它们用作量子计算机中的量子比特，而为手性马约拉纳的存在提