资讯汇总43期：【科技周报】全球首款百通道百万像素高光谱实时成像器件问世

资讯汇总 2024.11.1343期 【科技周报】全球首款百通道百万像素高光谱实时成像器件问世 摘要: 【双碳周报】全国碳市场周交易总量大幅下降 2024.11.12 【ESG周报】科创指数表现较优，绿色债券稳步发行 2024.11.11 【上海产经观察】近一周上海市国资指数期间整体上涨10.5% 2024.11.11 【科技周报】半导体所等提出免于退极化效应的光学声子软化新理论 2024.11.09 【上海产经观察】临港打造13个数据标杆场景 2024.11.05 往期回顾 科学家发现全新偶极激子。复旦大学晏湖根、黄申洋团队与合作者在人为堆叠的、旋转角度为90°的黑磷同质结中发现了一种全新的偶极激子，该激子无须依赖隧穿效应，天然具有强大的与光相互作用能力，在室温下的光学吸收率超过1%，能被红外吸收光谱轻松探测到。该激子有助于推动低维度光电探测器微型光谱仪、可调谐发光器件等新型红外光电器件的研发，还为调控激子—激子相互作用提供了更多自由度，对多体物理、强关联量子态、非线性激子极化激元等领域的研究具有重要意义，为探索黑磷中矩形莫尔超晶格的新奇量子现象奠定了实验基础。相关研究成果发表于《Science》期刊。 科学家研制出高性能蓝光量子点液体激光。中国科学院大连化学物理研究所吴凯丰、杨阳团队制备了具有优异光学性能的低毒性蓝光胶体量子点，并以飞秒激光和纳秒激光泵浦量子点溶液为光增益介质，实现了高度稳定的液体激光输出，具有阈值低、方向性好、线宽窄、可连续调节、相干性好、偏振度高等特点。该研究充分展示了胶体量子点在液体激光中的实际应用潜力，也为量子点在光流体学、生物成像和诊断等领域的应用提供了新机遇。相关研究成果发表于《NatureNanotechnology》期刊。 动物所等揭示免疫球蛋白驱动炎性衰老机制。中国科学院动物研究所刘光慧研究组和曲静研究组、北京基因组研究所（国家生物信息中心）张维绮课题组以及华大生命科学研究院顾颖团队首次构建了高精度的泛器官衰老空间导航图，并通过开发新的空间组织结构熵分析方法，揭示了组织结构失序和细胞身份丢失是多器官衰老的普遍特征，还通过构建针对衰老空间位置的特异性敏感基因集，识别出关键的衰老敏感位点，同时发现了免疫球蛋白的积累是衰老的关键特征和驱动因素。该研究为延缓衰老及防治相关疾病开辟了新路径。相关研究成果发表于《Cell》期刊。 科学家揭示过敏反应关键机制。西湖大学未来产业研究中心施一公团队和深圳医学科学院宿强团队首次报道了人源IgE高亲和力受体的二聚化结构，证明了IgE结合能诱导受体从二聚体转变为单体，揭示了这种构象转变有助于暴露FcεRIβ和FcεRIγ亚基胞内段的ITAMs，从而更有效地激活下游信号通路。团队还提出了IgE介导FcεRI复合物激活的工作模型。该研究为理解过敏性疾病的发病机制提供了新视角，为开发针对IgE-FcεRI相互作用的治疗策略提供了科学依据。相关研究成果发表于《Nature》期刊 全球首款百通道百万像素高光谱实时成像器件问世。北京理工大学张军院士团队自主研制出具有国际领先的空—时—谱分辨率的高光谱智能成像器件，将光能利用率由不足25%提升至74.8%。团队首创片上光谱宽带感知架构，以此攻克了阵列化宽带光谱调控、高光谱智能成像器件制备、大规模高分辨光谱重建等关键技术，并自主研制出国内首款百通道百万像素高光谱实时成像器件，在遥感探测、生命健康、智慧农业、工业自动化等领域有广阔应用前景。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。 产业研究中心 赵子健(分析师) 021-38032292 zhaozijian@gtjas.com 登记编号S0880520060003 徐淋(分析师) 021-38677826 xulin028941@gtjas.com 登记编号S0880523090005 目录 1.未来信息领域3 2.未来生物领域4 3.新一代制造领域6 4.新能源与环保领域8 导读： 本报告汇编了2024年11月03日到2024年11月09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 技术资讯 科学家揭示量子相干与量子功关系 近日，中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、荣星等人基于固态单自旋量子体系，对量子系统中的最大可提取功开展了系统实验研究。实验表明，通过提升量子系统的相干，可以有效提升量子态中的最大可提取功。科研人员为避免使用复杂的量子态层析技术，发展了利用辅助比特测量最大可提取功的方法，并基于金刚石氮—空位（NV）色心体系展示了对最大可提取功的高效精确测量，成功分离出了相干和非相干的部分。实验通过检测一系列量子态的相干最大可提取功，表明相干最大可提取功会随着量子相干增加而增加。这项研究工作不仅展示了量子相干在功提取过程中的作用，还揭示了量子信息理论与量子热力学之间的深刻联系，为未来进一步研究量子系统的特性在热力学模型中的作用打下基础。此外，该研究成果也为未来量子器件的优化与发展提供了理论与实验基础，尤其是在提升量子设备的功容量方面具有重要意义。相关研究成果发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。（科技日报，11/04） 科学家发现全新偶极激子 近日，复旦大学晏湖根、黄申洋团队与合作者在人为堆叠的、旋转角度为90°的黑磷同质结中发现了一种全新的偶极激子。这种激子无须依赖隧穿效应，天然具有强大的与光相互作用能力，在室温下的光学吸收率超过1%，能被红外吸收光谱轻松探测到，为多体物理等领域拓展了探索空间。基于黑磷同质结的特性，研究团队发现的偶极激子既具有固定的电偶极矩，又展现出显著的与光相互作用能力，很好地解决了探测困难这一长期困扰偶极激子研究的问题。通过改变入射光的偏振方向，新激子系统能够选择性地激发特定朝向的偶极激子。同时，改变层厚或选择不同的带间跃迁，可以大范围调节激子的共振能量和电偶极矩的大小。相较于传统偶极激子多集中在可见光范围，这些激子则分布于红外波段，极大拓展了偶极激子的工作波段。偶极激子的“新奇”特性不仅有助于推动低维度光电探测器、微型光谱仪、可调谐发光器件等新型红外光电器件的研发，还为调控激子—激子相互作用提供了更多自由度，对多体物理、强关联量子态、非线性激子极化激元等领域的研究具有重要意义。此外，该研究为探索黑磷中矩形莫尔超晶格的新奇量子现象奠定了实验基础。相关研究成果发表于《Science》期刊。（中国科学报，11/04） 近代物理所等在离子—原子电荷交换碰撞的自旋统计破缺研究方面获进展 近日，中国科学院近代物理研究所马新文团队联合法国索邦大学AlainDubois在离子—原子电荷交换碰撞的自旋统计破缺研究方面取得进展。该研究利用兰州重离子加速器产生的C3+离子与氦原子碰撞，依托自主研发的高分辨率反应显微成像谱仪，通过实验测量单电子俘获到C3+离子2p轨道的自旋三重态和单重态的截面，得到三重态与单重态的强度比。实验结果表明，该结果与最新发现的3个激活电子的渐近态紧耦合理论计算结果一致，证实了电子关联在电荷转移中的作用。该研究克服了以往实验和理论上的困难，尤其在高碰撞能量下，在积分和散射角微分截面水平上证明了传统自旋统计假设的失效。这一成果有望加深科研人员对超快碰撞过程中电子动力学的认知，并为原子和分子反应相关的量子操控研究提供新视角。相关研究成果发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。（中国科学院近代物理研究所，11/06） 科学家研制出高性能蓝光量子点液体激光 近日，中国科学院大连化学物理研究所吴凯丰、杨阳团队制备了具有优异光学性能的低毒性蓝光胶体量子点，并以其溶液为光增益介质实现了高度稳定的液体激光输出，对于推动胶体量子点在激光领域的实际应用具有重要意义。研究团队制备了高品质的蓝光ZnSe/ZnS核壳量子点，该量子点尺寸紧凑，具有自发形成的渐变型壳层组分，其“光滑”的限域势阱有助于抑制非辐射俄歇复合，从而延长双激子寿命和增益寿命。随后，团队使用飞秒瞬态吸收光谱研究了该量子点的多激子复合动力学和光增益行为，发现其具有接近1纳秒的双激子光增益寿命，该寿命比相同体积的ZnSe核量子点提升了近一个数量级，接近此前报道的20纳米直径的复杂核壳量子点的光增益寿命。团队进一步使用飞秒激光和纳秒激光泵浦量子点溶液，实现了低阈值的蓝光放大自发辐射，并具有较高的增益系数。在纳秒准连续光泵浦下，该量子点溶液在经典的Littrow激光腔中成功实现了激光输出，输出的激光具有阈值低、方向性好、线宽窄、可连续调节、相干性好、偏振度高等特点。该量子点液体激光可以在不搅拌、不循环的条件下实现长时间的稳定输出，比相同波段的蓝光染料分子稳定性高出两个数量级以上。这项工作充分展示了胶体量子点在液体激光中的实际应用潜力，也为量子点在光流体学、生物成像和诊断等领域的应用提供了新机遇。相关研究成果发表于《NatureNanotechnology》期刊。（中国科学报，11/07） 全新纳米级3D晶体管面世 近日，美国麻省理工学院团队利用超薄半导体材料，成功研制出一种全新的纳米级3D晶体管。这是目前已知最小的3D晶体管，其性能和功能可比肩甚至超越现有硅基晶体管，将为高性能节能电子产品的研制开辟新途径。为打破硅基晶体管无法在低于一定电压的条件下工作的瓶颈，团队利用由锑化镓和砷化铟组成的超薄半导体材料，研制出这款新型3D晶体管。该晶体管性能与目前最先进的硅晶体管相当，能在远低于传统晶体管的电压下高效运行。团队还将量子隧穿原理引入新型晶体管架构 内。在量子隧穿现象中，电子可以穿过而非翻越能量势垒，这使得晶体管更容易被打开或关闭。为进一步降低新型晶体管“体型”，团队创建出直径仅为6纳米的垂直纳米线异质结构。测试结果显示，新型晶体管可以更快速高效地切换状态。与类似的 隧穿晶体管相比，其性能提高了20倍。这款新型晶体管充分利用了量子力学特性，在几平方纳米内同时实现了低电压操作以及高性能表现。由于该晶体管尺寸极小，因此可将更多该晶体管封装在计算机芯片上，这将为研制出更高效、节能且功能强大的电子产品奠定坚实基础。相关研究成果发表于《NatureElectronics》期刊。（科技日报，11/07） 高自旋薛定谔猫态“寿命”突破20分钟 近日，中国科学技术大学研究团队利用激光冷原子方法制备成基于自旋的薛定谔猫态，其寿命达到分钟量级。研究人员利用光晶格囚禁自旋为5/2的镱-173原子，通过控制激光脉冲对原子诱导非线性光频移，制备出由自旋投影为+5/2与-5/2两个态组成的叠加态。由于这两个态的磁量子数相距最远，所以它们的叠加态被称为薛定谔猫态。这种猫态具有增强的磁场灵敏性，同时在光晶格中感受到完全相同的光频移，处于“无消相干子空间”中，从而对光晶格的强度噪声和光斑形貌变化具有天然的免疫性。实验结果表明，该猫态的相干时间突破了20分钟。通过拉姆齐干涉测量法，研究人员证实了接近海森堡极限的相位测量灵敏度。这一长寿命薛定谔猫态的制备，将为原子磁力计、量子信息纠错以及探索新物理等开辟出新途径。相关研究成果发表于《NaturePhotonics》期刊。（科技日报，11/08） 超固体旋转时呈现“量子涡旋” 近日，奥地利因斯布鲁克大学研究团队在旋转的二维超固体中首次观察到量子涡旋，为长期寻找的无旋超流体流入超固体的现象提供了确切证据，标志着调制量子物质研究迈出了一大步。研究团队结合理论模型与前沿实验，在偶极超固体中成功创造了涡旋并对其进行了观察。团队确认了超流动性的一个关键缺失环节，即系统对旋转作出响应时表现为量子涡旋的出现。团队首次在超固体中观测到的小尺度量子涡旋呈现出与之前预期不同的特性。前期该团队利用极冷的铒原子气体创造了首个长寿命的二维超固体。在新研究中则基于理论指导，采用高精技术，借助磁场温和地搅动超固体。由于液体不具备刚性旋转的能力，因此这种搅拌促成了量子涡旋的生成，这是超流