甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量（VLBI）在脈沖星高精度測(cè)量以及星周環(huán)境探測(cè)等方面均具有重要價(jià)值。自上世紀(jì)70年代開始，天文學(xué)家便嘗試開展脈沖星的射電干涉觀測(cè)，但僅限于少數(shù)距離較近望遠(yuǎn)鏡組成的VLBI或者連線干涉儀，研究目標(biāo)也僅限于幾顆強(qiáng)脈沖星。因面臨多項(xiàng)難點(diǎn)，脈沖星VLBI觀測(cè)在今后的20多年中進(jìn)展緩慢。對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家兄弟單位取得突破性進(jìn)展。

加快新興顯示照明LED如量子點(diǎn)LED的研究具有重要意義。當(dāng)前，由于缺乏原位、直觀的表征手段，新興LED的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制理解尚不充分，限制了新興LED的研發(fā)速度。近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)與河南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行了相關(guān)探索。

基于國(guó)際科技創(chuàng)新中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)科創(chuàng)熱榜每日榜單形成的一周科技記憶，我們推出《一周前沿科技盤點(diǎn)》專欄。今天，為大家?guī)?lái)第118期。

1、《Chinese Physics Letters》丨破解脈沖星奧秘，中國(guó)天眼展現(xiàn)超強(qiáng)能力

脈沖星B0919+06和B1133+16本次觀測(cè)成圖結(jié)果

甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量（VLBI）在脈沖星高精度測(cè)量以及星周環(huán)境探測(cè)等方面均具有重要價(jià)值。自上世紀(jì)70年代開始，天文學(xué)家便嘗試開展脈沖星的射電干涉觀測(cè)，但僅限于少數(shù)距離較近望遠(yuǎn)鏡組成的VLBI或者連線干涉儀，研究目標(biāo)也僅限于幾顆強(qiáng)脈沖星。因面臨多項(xiàng)難點(diǎn)，脈沖星VLBI觀測(cè)在今后的20多年中進(jìn)展緩慢。目前，國(guó)際VLBI網(wǎng)脈沖星觀測(cè)已經(jīng)逐步進(jìn)入了靈敏度瓶頸期。

中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家單位利用中國(guó)天眼和中國(guó)VLBI網(wǎng)（CVN）成功開展了脈沖星聯(lián)合觀測(cè)，取得了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)了待解決問(wèn)題。CVN由多個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡及上海數(shù)據(jù)處理中心組成，在衛(wèi)星軌道測(cè)量方面表現(xiàn)優(yōu)異，但在天體物理研究上的應(yīng)用尚少。隨著更多大型射電望遠(yuǎn)鏡的加入，CVN將成為國(guó)際上最靈敏的中低頻VLBI網(wǎng)絡(luò)之一。此次觀測(cè)選用了兩顆普通脈沖星B0919+06和B1133+16為目標(biāo)，通過(guò)“數(shù)據(jù)分箱”技術(shù)和相位參考源條紋擬合等方法提高了觀測(cè)精度。觀測(cè)結(jié)果顯示，這兩顆脈沖星在RA方向的位置測(cè)量精度超過(guò)了毫角秒，而DEC方向略遜一籌。研究證明，VLBI技術(shù)對(duì)于普通脈沖星的天體測(cè)量學(xué)參數(shù)具有更高的測(cè)量精度。

本次實(shí)驗(yàn)是對(duì)中國(guó)天眼和CVN聯(lián)合觀測(cè)技術(shù)路線的有益嘗試和探索。研究者對(duì)參考源選取、觀測(cè)模式設(shè)置、數(shù)據(jù)相關(guān)處理以及事后分析等每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行了精心規(guī)劃和設(shè)計(jì)，并將有關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)和心得寫入科研論文。同時(shí)，還指出了CVN在流量定標(biāo)、電離層模型優(yōu)化等方面亟待解決的問(wèn)題。

2、《Nature》丨新型綠色量子點(diǎn)LED，亮度壽命雙突破

電激發(fā)瞬態(tài)吸收原理及磷化銦基量子點(diǎn)LED的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

加快新興顯示照明LED如量子點(diǎn)LED的研究具有重要意義。當(dāng)前，由于缺乏原位、直觀的表征手段，新興LED的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制理解尚不充分，限制了新興LED的研發(fā)速度。2020年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授樊逢佳團(tuán)隊(duì)研發(fā)出世界首臺(tái)電激發(fā)瞬態(tài)吸收（EETA）光譜儀。這一技術(shù)可以給LED“拍片子”，全方位透視LED中的載流子和電場(chǎng)的時(shí)間分辨、空間分布等信息，為L(zhǎng)ED的機(jī)理研究提供關(guān)鍵的技術(shù)支持，推動(dòng)LED領(lǐng)域的科學(xué)探索和技術(shù)進(jìn)步。

近日，樊逢佳與河南大學(xué)教授申懷彬再次合作，利用EETA技術(shù)探討了綠色磷化銦基量子點(diǎn)發(fā)光二極管的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。研究表明，當(dāng)前綠色磷化銦基量子點(diǎn)LED性能較低的主要原因在于電子注入不足和嚴(yán)重的電子泄漏。為此，研究提出了采用“低、寬勢(shì)壘”的設(shè)計(jì)方案。這一方案既提升了電子注入效率，又有效抑制了漏電現(xiàn)象。通過(guò)這一優(yōu)化，研究實(shí)現(xiàn)了綠色磷化銦基量子點(diǎn)LED的峰值外量子效率達(dá)26.68%，亮度突破270,000cd/m2，并在初始亮度1,000cd/m2下T95（亮度衰減到起始值的95%）壽命達(dá)1,241小時(shí)，刷新了世界紀(jì)錄。這一成果標(biāo)志著無(wú)毒量子點(diǎn)LED技術(shù)的重要進(jìn)展。

3、《Nature》丨全新低溫脫氟技術(shù)，PFAS污染有望徹底解決

科學(xué)家在光催化全氟和多氟烷基物質(zhì)低溫脫氟領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

全氟和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）由于分子內(nèi)牢固的碳-氟鍵，具有獨(dú)特的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、疏水及疏油特性等，廣泛應(yīng)用于化工、電子、醫(yī)療設(shè)備、紡織機(jī)械、核工業(yè)等領(lǐng)域。而碳-氟鍵的惰性導(dǎo)致PFAS在自然環(huán)境或溫和條件下難以降解。例如，特氟龍?jiān)?60℃的溫度下可維持多年而不分解；而在500℃以上分解時(shí)則會(huì)釋放出有毒氣體。因此，PFAS被稱為“永久化學(xué)品”。而被廢棄于自然界中的PFAS則引發(fā)了一系列的環(huán)境與健康問(wèn)題。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)基于在特定光照具有超強(qiáng)還原性的原理，設(shè)計(jì)創(chuàng)制了超級(jí)有機(jī)光還原劑KQGZ，首次實(shí)現(xiàn)了低溫下的特氟龍及小分子PFAS的完全脫氟礦化，并將其高效回收為無(wú)機(jī)氟鹽和碳資源。該團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了高度扭曲咔唑核對(duì)超級(jí)光還原劑電子得失的促進(jìn)作用從而實(shí)現(xiàn)永久化學(xué)品的完全脫氟；發(fā)現(xiàn)了光還原劑的激發(fā)態(tài)氧化電位與其還原能力無(wú)直接關(guān)聯(lián)，且并非判斷光催化劑還原能力的唯一標(biāo)準(zhǔn)；提出了對(duì)特氟龍等PFAS能否進(jìn)行完全還原脫氟可作為有機(jī)還原劑的還原能力標(biāo)準(zhǔn)。

超級(jí)有機(jī)還原劑KQGZ是我國(guó)科學(xué)家獨(dú)立設(shè)計(jì)創(chuàng)制、具有原創(chuàng)性的獨(dú)特光還原催化劑，具有廣譜的催化斷裂牢固碳-雜以及雜-雜原子鍵性能，在目前已嘗試的百余類反應(yīng)中均取得理想結(jié)果。實(shí)驗(yàn)證明，超級(jí)有機(jī)還原劑的扭曲結(jié)構(gòu)促進(jìn)了電子得失，從而實(shí)現(xiàn)了超級(jí)還原作用，為新型超級(jí)光還原劑的設(shè)計(jì)和研制提供了新思路。

4、《Materials Horizons》丨仿生設(shè)計(jì)助力3D打印聚氨酯彈性體性能飛躍

多氫鍵誘導(dǎo)的光固化3D打印聚氨酯彈性體及生物醫(yī)用支架

聚氨酯彈性體是具有優(yōu)異機(jī)械性能的高分子材料。通常，傳統(tǒng)的聚氨酯彈性體加工方法需要較高的溫度和壓力，且模具制造復(fù)雜、成本高。當(dāng)前，光固化3D打印技術(shù)具有快速成形、高精度和復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造能力，因而成為制造聚氨酯彈性體的理想方法。

近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員王曉龍和助理研究員劉德勝團(tuán)隊(duì)等通過(guò)調(diào)控光敏聚氨酯預(yù)聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，發(fā)展了具有優(yōu)異光固化3D打印成形能力的高性能聚氨酯彈性體材料，構(gòu)筑了機(jī)械承載穩(wěn)定性的生物醫(yī)用支架以及具有仿生雙梯度結(jié)構(gòu)的阻尼減振、消音降噪等概念性功能器件。

該研究在聚氨酯前驅(qū)體中引入脲基和酯基，發(fā)展了多重氫鍵誘導(dǎo)的可快速光固化3D打印的超分子聚氨酯彈性體。這一彈性體具有優(yōu)異的高彈性、高強(qiáng)度、韌性及良好的生物相容性和血液相容性。具有高精度光固化3D打印性能的聚氨酯彈性體綜合了高性能與快速結(jié)構(gòu)制造方面的優(yōu)勢(shì)，為制造具有抗壓縮承載能力和機(jī)械穩(wěn)定性等特性的復(fù)雜柔性結(jié)構(gòu)生物醫(yī)療器械提供了新的材料技術(shù)方案。進(jìn)一步，研究受向日葵髓雙梯度結(jié)構(gòu)啟發(fā)，采用光固化3D打印聚氨酯彈性體，設(shè)計(jì)構(gòu)筑了具有孔徑和壁厚雙梯度變量的仿生雙梯度結(jié)構(gòu)聚氨酯。這一仿生雙梯度結(jié)構(gòu)聚氨酯具有選擇性的抗屈曲性以及各向異性的機(jī)械性能和耗散行為，提升了強(qiáng)度、能量吸收和抗撕裂性等特性，解決了傳統(tǒng)多孔泡沫材料性能調(diào)控難、功能單一等問(wèn)題，在阻尼緩沖減振和消音降噪等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

上述成果豐富了高性能光固化3D打印聚氨酯彈性體材料的種類，拓展了高性能光固化3D打印聚氨酯彈性體材料在功能結(jié)構(gòu)器件定制化制造方面的應(yīng)用探索，有望為生物醫(yī)療、柔性電子、摩擦密封等領(lǐng)域提供新的材料、奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

5、《Physical Review Letters》丨軸子暗物質(zhì)探測(cè)界限提升50倍，量子技術(shù)顯神威

（a）實(shí)驗(yàn)示意圖；（b）實(shí)驗(yàn)約束的軸子暗物質(zhì)界限

近年來(lái)，有研究提出，一些特定理論模型預(yù)測(cè)軸子和Z'玻色子或存在于“軸子窗口”。而軸子暗物質(zhì)的信號(hào)微弱，易被環(huán)境噪聲和經(jīng)典磁場(chǎng)的干擾信號(hào)掩蓋，因此僅有少數(shù)團(tuán)隊(duì)在這一質(zhì)量范圍開展過(guò)實(shí)驗(yàn)搜尋。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授彭新華和副教授江敏等利用兩個(gè)相距60毫米的極化129Xe原子系綜，構(gòu)建了超靈敏的軸子暗物質(zhì)探測(cè)器，通過(guò)混入堿金屬Rb，實(shí)現(xiàn)了對(duì)129Xe極化矢量信號(hào)145倍的放大。實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)自旋源施加磁場(chǎng)脈沖，使129Xe原子核自旋翻轉(zhuǎn)并以特定頻率進(jìn)動(dòng)，理論上這將通過(guò)軸子傳遞自旋相互作用至自旋傳感器。為了檢測(cè)微弱的軸子信號(hào)，研究使用了激光探針監(jiān)測(cè)極化狀態(tài)的變化，并通過(guò)高效的磁屏蔽系統(tǒng)和最優(yōu)濾波技術(shù)來(lái)提高信噪比。盡管未直接發(fā)現(xiàn)軸子暗物質(zhì)，但研究確立了“軸子窗口”內(nèi)最強(qiáng)的中子-中子耦合界限，創(chuàng)造了國(guó)際新紀(jì)錄。

上述研究展示了量子精密測(cè)量技術(shù)在暗物質(zhì)探測(cè)領(lǐng)域的潛力，為未來(lái)的相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)。

6、《The Astrophysical Journal》丨揭秘太陽(yáng)活動(dòng)周期，黑子傾角離散度揭示新規(guī)律

太陽(yáng)發(fā)電機(jī)理論研究是太陽(yáng)物理最基本、最重要的問(wèn)題之一。在Babcock-Leighton類型的太陽(yáng)活動(dòng)周模型中，黑子群傾角可以影響下個(gè)活動(dòng)周的活動(dòng)水平強(qiáng)弱。因此，探討黑子群傾角和下個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周特征之間的物理關(guān)聯(lián)，有助于科學(xué)家剖析太陽(yáng)活動(dòng)長(zhǎng)期演化趨勢(shì)的物理基礎(chǔ)。

中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)副研究員高朋鑫與青年副研究員徐景晨通過(guò)分析黑子群傾角相關(guān)量和下個(gè)活動(dòng)周分布特征之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，傾角平均值和傾角離散程度不相關(guān)，傾角平均值相關(guān)的物理量和下個(gè)活動(dòng)周的特征不相關(guān)，傾角離散程度相關(guān)的物理量與下個(gè)活動(dòng)周的強(qiáng)度和振幅反相關(guān)而與下個(gè)活動(dòng)周上升相持續(xù)時(shí)間正相關(guān)。同時(shí)，研究顯示，黑子群傾角離散程度和黑子群平均面積、黑子群總面積反相關(guān)。進(jìn)一步，該研究發(fā)現(xiàn)，下降相太陽(yáng)活動(dòng)越弱，下個(gè)活動(dòng)周太陽(yáng)活動(dòng)越弱，反之亦然。

上述研究發(fā)現(xiàn)了黑子群傾角離散程度在調(diào)制太陽(yáng)活動(dòng)長(zhǎng)期演化趨勢(shì)方面的重要作用，提出了黑子群傾角離散程度是預(yù)測(cè)未來(lái)太陽(yáng)活動(dòng)趨勢(shì)的關(guān)鍵指標(biāo)。

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