近些年，人们对拓扑材料体系的认知得到了飞速发展。随着量子信息科学与技术成为当下科学研究的热点，具有大能隙高稳定性的低维拓扑材料有从基础研究向应用探索的趋势发展。如何实现高质量、大面积的单晶生长是影响拓扑材料走向实用化的重要一步。本文报道了在具有Sb原子终止面的InSb(111)衬底上利用分子束外延技术生长低维拓扑绝缘体锡烯与铋烯的实验结果。实验中发现，无论是锡烯还是铋烯，起始外延阶段都会在衬底上形成单层的浸润层。由于锡原子之间的相互作用远强于其与衬底的表面结合力，因此浸润层呈岛状生长，晶畴岛与岛合并的过程中边界效应明显，导致薄膜实际上由大量小晶畴拼接而成，畴壁处的缺陷难以避免。而浸润层的晶体学质量又限制了后续锡烯薄膜的外延行为，因此实验发现难以实现高质量且层数准确可控的单晶锡烯薄膜生长。而铋原子与衬底表面的结合能强于原子之间的相互作用，能够在较高温度下实现浸润层的单层层状生长，高质量的浸润层为后续铋烯的生长提供了良好的外延过渡层，因此发现实验中更容易得到大面积的铋烯薄膜。本文实验结果及相关理解对于利用半导体衬底生长低维拓扑晶体薄膜具有指导意义。

图1 (a) InSb(111)、锡烯以及铋烯的晶格结构的平面以及侧视图，参考理论计算文献可知三者的晶格常数分别约为4.58 Å^[27]，4.67 Å^[24,25]以及4.58—4.64 Å^[15,26]；二维锡烯与铋烯具有显著的翘曲结构，其中锡烯的翘曲高度为0.84 Å^[28]，铋烯的翘曲高度约为1.6 Å^[15]；(b) 基于InSb(111)外延锡烯与铋烯的示意图

[15] Aktürk E, Aktürk O ü, Ciraci S 2016 Phys. Rev. B94 014115

[24] Song Y H, Wang Z W, Jia Z Y, Zhu X Y, Shi Z Q, Zhu L, Yuan Q Q, Shu D J, Li S C 2021 J. Phys. D: Appl. Phys.54 304002

[25] Xu Y, Yan B, Zhang H J, Wang J, Xu G, Tang P, Duan W, Zhang S C 2013 Phys. Rev. Lett.111 136804

[26] Gonze X, Michenaud J P, Vigneron J P 1990 Phys. Rev. B41 11827

[27] Kriegner D, Panse C, Mandl B, Dick K A, Keplinger M, Persson J M, Caroff P, Ercolani D, Sorba L, Bechstedt F, Stangl J, Bauer G 2011 Nano Lett.11 1483

[28] Chakraborty B, Borgohain M M, Adhikary N C 2020 Mater. Res. Express7 015029

本文的创新点是尝试在具有Sb原子终止面的半导体衬底InSb（111）上利用分子束外延技术分别生长了锡烯与铋烯。作者摸索和优化了这两类材料的生长条件，并结合STM、STS，和LEED等表面分析技术对整个生长过程进行实验研究，对于研究二维拓扑材料的生长具有重要价值。

基于柔性超构材料从理论和实验两方面研究其对太赫兹波偏振态的宽带调控。首先以空间对称性破缺的L型金属-介质-金属结构为基本单元，构造出太赫兹手性超构材料。当太赫兹波与其相互作用时会产生一系列电偶极子，其时间响应可通过改变复合结构的几何参量来有效地调控，进而实现太赫兹波从线偏振态到圆偏振态的宽带高效转换。理论分析表明该手性超构材料中电偶极子的辐射随着入射角变化基本保持不变，从而利用该太赫兹手性超构材料可以构造能产生圆偏振态的柔性太赫兹波片，基于等效电路模型给出了该柔性太赫兹波片在弯曲情况下的工作原理。实验上，以柔性聚合物为介质层，利用光刻等微加工技术制备出基于该超构材料的柔性太赫兹波片，结果表明当线偏振太赫兹波入射到样品时，该样品能够在0.46—0.62 THz宽带范围内实现由线偏振态到圆偏振态的高效转换，同时在弯曲程度不同的情况下出射波均能保持稳定的圆偏振态。这种基于柔性超构材料来宽带调控太赫兹波偏振态的方案将有望应用于6G通信、分子探测等领域。

图8 不同曲率半径下测量到的 φ_y' – φ_x'，其中(a) r = 0.71 m，(b) r = 0.36 m，(c) r = 0.24 m，(d) r = 0.18 m，(e) r = 0.14 m；(f) 在0.54 THz处  φ_y' – φ_x' 随弯曲曲率半径的变化关系

文章从理论和实验两方面研究柔性超构材料对太赫兹波偏振态的宽带调控功能，发现该手性超构材料中电偶极子的辐射随着入射角变化基本保持不变，实现太赫兹波从线偏振态到圆偏振态的高效转换。作为一种有效的宽带调控太赫兹波偏振态的方式，该方法将有望应用在 6G 通信、分子探测等领域获得实际应用。

磷脂相分离是细胞脂质筏形成的物理驱动力，在生命物质的空间组装中发挥着重要的作用。本研究通过单微畴跟踪、径向波动性分析等手段定量地研究了多组分磷脂相分离动力学。发现在低线张力差异下，大相的黏滞性是产生微畴粗化差异的主要原因。融合产生的流场促进微畴扩散，加速了低黏滞大相中微畴的融合粗化；而高黏滞大相中微畴主要依赖布朗运动扩散，融合粗化较慢。进一步建立微畴的扩散与融合粗化理论模型，理解了大相黏滞性较高与较低时，微畴尺寸与粗化时间分别满足的0.5与1幂指数关系。此外还发现，可以通过胆固醇相对含量调节大相黏滞性，提高了微畴粗化的可控性。研究深化了多组分磷脂相分离机制的理解，为调控细胞膜表面的生物分子再分布提供了有价值的参考。

图4 微畴在膜内的扩散 (a) 典型的运动轨迹与MSD，红、蓝色分别标记了布朗运动与非布朗运动。(b) 融合促进的微畴扩散，在微畴Ⅰ和Ⅱ融合前，微畴Ⅲ呈布朗运动 (蓝色轨迹)；在微畴Ⅰ和Ⅱ融合后，微畴Ⅲ以近线性轨迹(红色)向Ⅰ，Ⅱ方向迁移。微畴Ⅲ在833 ms内扩散迁移了约3 μm (右图)。(c) 基于布朗运动的微畴统计获得的扩散速率-微畴尺寸关系。标尺为 10 μm

作者利用过单微畴跟踪、径向波动性分析等手段系统研究了磷脂膜的分相动力学。主要探讨了低线性张力下微畴粗化差异来源，并研究了粗化动力学对时间的标度依赖关系。结果有创新性，深化了多组分磷脂相分离机制这一领域热点问题的理解， 为考察细胞脂质筏的动态行为、调控膜表面的分子组装提供了参考。

为获得更优性能的无铟透明导电薄膜，需要在不损害薄膜透光性的同时提高导电性能。本文采用紫外光刻和磁控溅射，在Cu网格的表面覆盖Al掺杂的ZnO (ZnO:Al，AZO) 薄膜，制备透明导电的AZO/Cu网格复合膜。Cu网格的线宽低至15 μm，透光性极高，并且导电性能得到大幅度改善，覆盖稳定的透明导电AZO薄膜为Cu网格提供屏障保护。通过六边形网格形状的设计和工艺参数的优化，制备出的复合膜的可见光波段透过率达到86.4%，方块电阻降低至4.9 Ω/sq，同时实现了高透光性和高导电性。成本低廉、光电性能好且环境稳定的AZO/Cu网格复合膜在透明电子领域具有广泛的应用前景，将其用于透明电加热膜，可在较低电压下实现快速、均匀、稳定的电热响应，有望作为透明的面发热膜应用于除雾除霜玻璃、热疗贴膜等。

图1  AZO/Cu网格复合薄膜的(a)—(d) 制备和(e) 电加热测试示意图

作者报道了采用紫外光刻和磁控溅射，在铜网格的表面覆盖AZO薄膜，制备透明导电AZO/铜网格复合膜，保证了一定透明度又同时大幅度改善导电性能。该研究结果具有较高的创新性和实际应用价值。这种成本低廉、绿色环保、光电性能优异的AZO/铜网格复合膜在透明光电器件领域和透明加热领域具有广大的应用前景。

通过构造外势与泵浦的空间分布，设计了一维非相干泵浦激子极化凝聚体系统满足的PT对称模型。在弱非线性效应情况下，确定了体系的PT对称相变点，展现了线性谱的特征。在正常非线性效应情况下，找到了零背景的亮孤子、零背景的多极暗孤子、非零背景的多极对称暗孤子、对称破缺暗孤子、非零背景的凹陷、凸起暗孤子，并讨论了外势虚部与非均匀泵浦对孤子轮廓与孤子稳定性的影响。通过分析孤子的轮廓与稳定性，厘清了PT对称外势与非均匀泵浦之间的竞争关系，给出激发各种亮、暗孤子的方案，并界定了这些孤子的存在与稳定区域。最后，通过调制PT对称外势虚部实现了对PT对称破缺暗孤子的调控，揭示了极化子凝聚体系统在全光开关等光信息处理方面的潜在应用。

图5 孤子类型与孤子稳定区域分布图 (a) 7种孤子在参数W与σ₈区域的分布图；(b) 稳定孤子在参数W与σ₈区域的分布图；(c)—(h) 图 (a)，(b) 中字母c—h相应的不同参数所对应孤子的演化结果，图中，左侧是演化结果的投影，右侧是特定时刻s孤子轮廓和相位的演化结果

基于原子热运动的极化率-动量锁定特性及腔引起的强耦合特征，设计并实现了一套无磁的光学互易-非互易传输转换方案。理论和实验证实，耦合场条件决定了系统的非互易性。在单束行波场作用下，由于多普勒效应，热原子中的非互易性取决于耦合场的传播方向。因此，通过改变对向耦合场的开闭，可控制基于内腔电磁诱导透明的双路单信道光学非互易传输。而在两束对向耦合场同时作用下，腔透射由单暗态转变为双暗态极子峰，其互易性输出依赖于两束耦合场之间的频率差。于是通过调谐频率差可实现基于双暗态极子峰的双路多信道互易-非互易传输调控。

图1 (a) 实验装置和 (b) 实验能级示意图

本文主要研究了基于原子-腔系统的光学互易-非互易传输。结合理论分析和实验观测，作者通过控制三能级系统中双向耦合场的开闭、调谐频率差等实现了双路单信道光学非互易传输和双路多信道互易-非互易传输调控。文章理论计算和实验结果很好吻合，物理图像清晰，提出的方案对于基于光学系统的量子信息传输和量子逻辑门的设计和控制有潜在的价值。

二次谐波过程是制备高功率、宽波长范围激光的有效途径。在二次谐波过程中，晶体的热透镜效应是限制转换效率进一步提高的重要因素，热透镜效应对二次谐波转换效率的影响随着基频光功率的增大而加剧。本文理论分析了不同半整块腔型中热透镜效应对转换效率的影响关系；实验上搭建了两种腔型进行高效外腔倍频制备532 nm激光，测量其倍频转换效率随基频光功率的变化关系。对于平凹型半整块腔，在输入光功率为800 mW时，产生747 mW的532 nm激光输出，得到最佳的转换效率为93.4% ± 3%；对于双凹型半整块腔，在输入光功率为600 mW时，产生529 mW的532 nm激光输出，得到的最佳转换效率为88.2% ± 3%。研究表明，热透镜效应对双凹型半整块腔的转换效率影响相对较大，且随着腔内损耗的增加而加剧；相比于双凹型半整块腔，平凹型结构可以实现更高效的倍频转换。本文的理论及实验结果可在量子信息科学、光学频率计量以及生物医学等领域的研究中发挥重要作用。

图3 实验装置示意图。OI1—3为光隔离器，EOM为电光调制器，λ/2为半波片，PBS1—3为偏振分束器，HR为高反镜，L1—4为模式匹配透镜，LPF1和LPF2为低通滤波器，PID为比例积分微分器，HVA1和HVA2为高压放大器，Mixer1和Mixer2为混频器，DBS1和DBS2为双色分束器，PD1和PD2为光电探测器，SHG1和SHG2为倍频腔，PM1和PM2为功率测量装置

文章物理概念清晰，技术路线简单明了，实验严谨，数据准确，研究成果对于从事激光物理、激光技术及量子光学等领域的科研人员有重要的参考价值。

吸波材料广泛应用于国防雷达波隐身和民用电磁屏蔽领域，吸波材料的吸波性能由复合材料的电磁参数和厚度共同决定。在实际加工过程中，吸波材料的反射损耗峰强度随厚度的变化关系和带宽的理论设计与工程实践存在一定偏离，并且反射损耗吸收峰的强度随厚度变化规律和反射损耗吸收峰的带宽机理研究鲜有报道，因此，对吸波材料的反射损耗峰的强度随厚度的变化关系及带宽机理的深入性原理研究有着迫切的需求。本文通过共沉淀-还原扩散工艺制备易面型Y₂Co₁₇/聚氨酯(PU)软磁复合材料并测量得到电磁参数，基于界面反射模型研究了雷达波在吸波涂层空气界面的反射性能，确定了匹配阻抗和吸波材料匹配厚度的依赖关系，进一步利用匹配阻抗参数设计出4—18 GHz内不同厚度的吸波复合材料反射损耗峰强度持续稳定地小于 –10 dB，6—18 GHz内不同厚度的吸波复合材料反射损耗峰强度持续稳定地小于 –20 dB。根据界面反射模型对匹配厚度处反射损耗峰的带宽进行了深入的原理性讨论，理论计算与测量值吻合。

图10 指定点(RL)₁ = –10 dB时，Y₂Co₁₇/PU-15%带宽的测量值和计算值随频率的变化

论文通过共沉淀—还原扩散工艺制备易面型Y₂Co₁₇-PU软磁复合材料并测量得到电磁参数，以Y₂Co₁₇-PU作为模型系统，基于界面反射模型研究了雷达波在吸波涂层空气界面的反射性能，确定了匹配阻抗和吸波材料匹配厚度的依赖关系，根据界面反射模型对匹配厚度处反射损耗峰的带宽进行了深入的原理性讨论与数学建模工作，该工作在带宽与吸收强度的深入物理机制方面有一定创新性工作。

为使锂离子电池组的散热达到更高的安全性，设计了锂离子电池组的一种液冷冷却模型，该模型采用两种流体进行冷却。对模型中不同雷诺数、不同微通道个数、不同微通道半径等条件下的电池温度分布进行了模拟研究。模拟结果表明：雷诺数对锂离子电池组的散热影响存在临界值；对各条件进行优化分析，优化后的液冷冷却模型在理论上能有效降低锂离子电池组的最高温度，与单体电池在2C放电倍率的工况下相比，锂电池最高温度下降了26.24 K，并改善了锂离子电池组的温度分布均匀性。

图13  电池截面温度云图

本文设计了具有叉流流道的电池液冷系统并进行了仿真模拟，揭示了雷诺数、微通道的数量和半径对冷却效果的影响。其结构设计与温度分析为锂离子电池组热管理提供了有效的指导。