上新啦！9月份，国内不少高校取得了一系列瞩目的成果与突破，仪表网整理了9月部分高校科研成果，速速一睹为快！
中国科学技术大学
近期，中国科大苏州高等研究院仿生界面材料科学全国重点实验室程群峰教授课题组与中国科学院理化技术研究所李明珠研究员课题组合作在仿生限域组装及声学换能器应用研究领域取得重要突破，相关研究成果于9月10日以“Cicada rib-inspired tough films through nanoconfined crystallization for use in acoustic transducers”为题发表在国际期刊《Science Advances》上。
传统聚合物、金属及陶瓷声学换能器所用薄膜材料往往难以同时具备高强度、高韧性和优良的抗疲劳性能，这一局限性严重制约了声学换能器在高灵敏度响应和长期稳定性方面的表现。因此，开发综合性能优异、适用于高性能声学换能器的薄膜材料，仍是当前面临的重要技术挑战。针对该问题，本研究解析了蝉发声器官——蝉肋骨膜的结构与性能关系，并据此仿生制备出可用于声学换能器的高性能仿生薄膜。
清华大学
近日，清华大学材料学院林红教授团队合作在钙钛矿太阳能电池埋底界面二甲基亚砜(DMSO)残留去除方面取得重要研究进展。该团队创新性地提出了一种光响应分子工程策略，将具有光异构化特性的4'-氨基偶氮苯-4-磺酸(AABSA)分子引入SnO₂/钙钛矿埋底界面。在紫外光激发下，AABSA分子可发生快速、可逆的顺反异构转变，凭借其动态异构运动实现对界面残留DMSO的高效原位清除，显著提升了钙钛矿薄膜的结晶质量、释放了残余拉应力，并优化了电荷传输性能。
团队通过原位紫外光照UV-vis光谱和超快瞬态吸收光谱分析，证实了AABSA分子具有超快光异构能力。进一步通过液体核磁共振(NMR)等实验，揭示了AABSA与DMSO之间存在显著相互作用。理论计算表明，顺式AABSA与DMSO的结合能高于反式构型，但仍低于PbI₂与DMSO的结合能。这一结合能梯度差异引导顺式AABSA优先捕获DMSO分子，随后回复为反式构象，将DMSO向上输送；最终DMSO被上层PbI₂捕获，而反式AABSA恢复为顺式构型，完成单次输送循环。在持续紫外光照射下，AABSA发生高速、可逆的顺反异构，驱动DMSO从埋底界面定向、连续向外迁移，直至其被完全清除。
北京大学
电子芯片是前沿科技、国计民生和国家安全的基础保障。随着高性能计算、人工智能、电力电子和通信雷达等芯片的集成度和功率不断提高，其发热密度也不断攀升，部分芯片平均热流密度可高达千瓦每平方厘米(kW/cm²)级别，局部热流密度则更高。发热问题不仅会导致器件性能衰退、可靠性降低、寿命缩短，同时也带来显著的能耗挑战，比如数据中心的耗电量占全球电力超过1%，其中约40%用于热管理。
近日，北京大学力学与工程科学学院能源与资源工程系宋柏研究员团队以“Jet-enhanced manifold microchannel for cooling electronics up to a heat flux of 3000 W/cm²”为题，于Nature Electronics期刊发表论文，创新性地提出“歧管-微射流-锯齿微通道”复合嵌入式微流结构，使用单相水作为冷却液，实现了3000W/cm²的超高热流密度芯片冷却，同时将单位面积冷却功耗降低至0.9W/cm²——相当于每消耗1份电量就可以带走超过3000份热量。
武汉大学
力学信号是调控细胞行为与功能的关键因素，其调控机制核心在于通过力学信号转导途径将胞外力学刺激快速转化为胞内生化信号。然而，现有方法难以在力学刺激动态过程中同步捕获生化信号。近年来，黄卫华/刘艳玲团队开发了系列可拉伸电化学传感器(Angew. Chem. Int. Ed.2025, 64, e202421684;2024, 63, e202403241;2022, 61, e202203757;ACS Nano,2024, 18, 6176)，它们凭借优异的形变适配能力，为细胞和组织信号分子测量提供了创新技术手段。需要指出的是，这类传感器主要依赖外接机械驱动装置施加力学载荷，使得力学加载形式较为局限，也限制了其在体内环境中的潜在应用。
针对上述挑战，黄卫华/刘艳玲团队研制了一种磁响应纳米网(MRnM)生物传感器，MRnM传感器具有优异的磁响应特性，可在外部磁场作用下实现远程、可控的机械形变，同时保持优异稳定的电化学检测性能。研究团队利用MRnM传感器实时监测了体外成骨细胞在磁响应形变过程中的一氧化氮释放，探究了机械敏感离子通道Piezo1介导的力学信号转导途径。此外，MRnM传感器实现了力学刺激诱导一氧化氮的原位实时检测，为探究复杂生理环境下的力学信号转导过程提供了有力工具。
北京量子信息科学研究院
近日，北京量子信息科学研究院(以下简称“量子院”)在中红外量子级联激光器片上宽谱调谐技术上取得重大突破，为发展高集成度、低成本的波长调谐技术开辟了新路径。2025年9月8日，相关研究成果以“On-chip wide tuning of high-power quantum cascade laser based on a vertical-integrated heater”为题在线发表在《APL Photonics》上。
量子级联激光器(Quantum cascade laser, QCL)作为一种单极性半导体光源，基于电子在多量子阱导带子带间的跃迁，通过对子带间能级的设计与剪裁，已成为中红外至太赫兹波段主流的半导体光源，在气体检测、医疗诊断、红外对抗及空间光通信等领域具有重要科学意义和应用价值。
清华大学
钙钛矿量子点具有成本低、合成工艺简单、光谱连续可调等多种优势，近年来备受关注，发展迅猛，器件外量子效率已提高至20%以上。然而，量子点在纯化过程中容易产生缺陷，导致离子迁移，因此，钙钛矿发光器件的运行稳定性仍然滞后，阻碍了其在高清显示和精准生物治疗领域的进一步发展。
近日，清华大学化学系马冬昕、段炼团队提出了一种晶格匹配的多位点分子锚设计策略，实现了高效稳定的钙钛矿量子点发光器件。团队依据CsPbI3的晶格特性，设计了一系列分子锚来提升量子点的光电性能。典型多位点分子锚TMeOPPO-p中的P=O和-OCH3基团间距为6.5Å，与CsPbI3量子点的晶格间距(6.5Å)相匹配，可提供多位点锚定相互作用，进而稳定晶格并抑制离子迁移。由此制备的量子点表现出高激子复合特性，荧光量子效率高达97%，在器件中表现出优异的电光转换性能：电致发光峰位于693nm，最大外量子效率26.91%，效率滚降极低，且在初始辐射亮度为190 mW sr−1 m−2(对应于发光峰为525nm钙钛矿绿光器件的100 cd m−2)下的工作半衰期为23420小时。
中国科学技术大学
传统的光学识别和编码主要依赖光的强度和波长，在实际环境中容易受到杂散光和环境光的干扰，存在信息识别准确度下降、编码容量受限等问题。圆偏振光因其在自然界中无相同背景光源，具有显著的抗干扰优势。与传统光学编码方法相比，圆偏振光能够提供偏振态这一更高维度的编码能力，有效提高信号的清晰度与可靠性。然而，要制备兼具高圆偏振发光性能、稳定性以及可加工性的材料体系，并实现相关应用，仍然是该领域面临的一个重要挑战。
为解决这一问题，中国科学技术大学研究团队提出了原位固化螺旋组装策略，结合开发的自动化合成与实时监控平台，实现了新型手性限域组装材料的普适制备。该类材料在紫外光诱导聚合后形成稳固的分子螺旋排列微球，展现出优异的手性光学性能和良好的可加工性。研究人员将合成的材料在基质中随机分布，构筑了一系列偏振光学映射器，用于唯一、可靠的信息识别与认证。结果表明，器件展现出接近理论极限的比特均匀性、唯一性和可靠性，在远场与近场条件下均能实现稳定识别和信息认证。特别是由于引入了圆偏振发射，其编码容量较传统光学映射大幅提升，增强了抵御暴力破解、建模攻击等外部威胁的能力。
西安交通大学
在物联网(IoT)设备快速普及的背景下，智能电网、工业自动化及城市基础设施监测等领域对可持续自供能传感解决方案的需求日益迫切。磁-机-电能量收集器(MME-EHs)因其能够从现代基础设施中无处不在的环境杂散磁场中捕获能量并为物联网设备供电，被视为最具潜力的技术路径之一。然而，传统磁-机-电能量收集器在进一步小型化过程中面临显著挑战：受限于悬臂结构的空间，其磁-机-电耦合效率不足，导致输出功率与器件尺寸难以平衡，制约了其在众多空间有限场景中的应用。
针对上述问题，西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室、电子科学与工程学院刘明教授团队提出了一种多耦合优化策略，通过强化磁-机-电耦合机制，显著提升了小型化磁-机-电能量收集器的输出功率密度。该策略以理论研究为基础，构建了两自由度等效弹簧-质量模型与有限元分析模型，深入揭示了磁机耦合、机械耦合及机电耦合的协同作用机制。
北京理工大学
日前，北京理工大学物理学院张向东教授课题组在非厄米拓扑传感和拓扑电路领域取得重要进展。研究团队通过周期性驱动、非互易耦合和非线性调制协同作用，首次构造了非厄米Floquet拓扑传感模型，实现了对动态微扰的超敏传感(灵敏度随尺寸指数增长)。该指数增强的传感能力对结构无序具有鲁棒性。在噪声环境下，传感信噪比 (SNR) 也随系统尺寸指数增强。另外，研究团队设计并制备了非厄米时变拓扑电路，实验验证了上述理论预言。相关成果发表于Physical Review Letters 【PRL 135, 106601 (2025)】上，研究工作获国家重点研发计划和国家自然科学基金资助。物理学院周小琪博士(2021级)和张蔚暄教授为共同第一作者，张向东教授和张蔚暄教授为通讯作者。
时变信号的超灵敏探测在无线通信与环境监测等领域具有广泛应用前景。然而，传统传感器因灵敏度、稳定性与噪声抑制能力间的固有权衡，使其对微弱动态信号的传感面临重大挑战。因此，开展新型传感理论研究，突破现存传感指标瓶颈具有重要意义。近期，非厄米物理学领域的突破性进展引起了人们的广泛关注，其为构造新型传感理论框架提供了重要途径。其中，基于非厄米奇异点的传感模型是人们重点关注的方案之一。然而，其在实际应用时，需要精确的参数控制使系统工作在奇异点处，并且在噪音的影响下信噪比无法提升。近期涌现的非厄米拓扑传感模型为解决上述问题提供了重要参考。在边界扰动下，非厄米拓扑态的本征值偏移随晶格尺寸呈指数增强。并且，这种指数增长的灵敏度受到拓扑带隙的保护，对结构无序具有鲁棒性。该方案已在拓扑电路等人工结构中得到了广泛的实验验证。然而，现有非厄米拓扑传感模型均局限于静态构型，难以实现对周期性时变信号的超敏传感。
清华大学
近日，清华大学电子工程系刘仿教授课题组报道了全片上集成的宽谱可调太赫兹切伦科夫辐射(Terahertz Cherenkov radiation)芯片，成功将太赫兹自由电子辐射器件的尺寸压缩至百微米量级，并实现了宽至3.2-14 THz的连续电调谐范围。该工作将无阈值切伦科夫辐射频率拓展至太赫兹频段，实现了兼顾片上集成和宽谱可调的自由电子太赫兹辐射源，为自由电子太赫兹辐射源的芯片化开辟了途径。
切伦科夫辐射是一种当带电粒子运动速度大于介质中的光速时产生的电磁辐射。2017年，课题组在《自然·光子学》(Nature Photonics)首次报道了无阈值(极低电子能量激发的)切伦科夫辐射。此后，多项理论和实验研究了紫外至可见光波段无阈值切伦科夫辐射现象和器件，但直接实验观察无阈值切伦科夫辐射仍限于可见光-近红外波段。本研究工作首次将无阈值切伦科夫辐射拓展到太赫兹频段，观测到自由电子在宽频谱范围产生的太赫兹无阈值切伦科夫辐射现象。
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