图1.通过原位掠入射广角X射线散射实时表征三维钙钛矿表面量子阱形成过程。
香港理工大学李刚教授、深圳工业大学霍夫曼先进材料研究院胡汉林副教授、深圳大学万雪娟副教授利用基于高能高方向性同步辐射源的时间分辨掠入射角X射线散射（TS-GIWAXs）技术，实时表征了在三维钙钛矿表面涂覆长链有机铵盐溶液制备的钙钛矿量子阱的动态形成过程（如图1所示）。明确了与长链有机铵分子发生反应的反应物是三维钙钛矿的块体材料；而相关的离子反应速率极快，可以在几秒钟内完成。反应形成的中间态也为量子阱修饰三维钙钛矿最终薄膜的形成奠定了基础。 从形貌上看，与传统的三维钙钛矿吸光层相比，经过钙钛矿量子阱改性后，钙钛矿活性层表面的晶粒尺寸明显增大，由表面缺陷态减少的载流子的寿命明显提高，如图2所示。
图2. (ab)传统三维钙钛矿吸光层与钙钛矿量子阱表面改性后的钙钛矿吸光层的扫描电子显微镜图像；(c)两种样品对应的时间分辨光致发光光谱曲线。
图3. (a)不同钙钛矿量子阱修饰的三维钙钛矿的抗湿稳定性，(b)不同钙钛矿量子阱修饰的三维钙钛矿暴露在空气中后制备的器件相应的效率；(c)以氟化聚三芳胺（1F-PTAA）为空穴传输层制备的钙钛矿电池在热循环条件下的稳定性测试。
作者在钙钛矿量子阱修饰三维钙钛矿（FTO/SnO2电子传输层/钙钛矿/空穴传输层/金）的nip太阳器件基础上，进一步以氟化聚三芳胺（1F-PTAA）作为稳定的空穴传输层取代常用的PTAA，实现了更高的开路电压（1.15V提高到1.21V）和效率超过22%的钙钛矿太阳电池。同时，该太阳电池器件表现出优异的耐湿性和耐热性，尤其是罕见报道的优异的热循环测试稳定性（x10），如图3所示。
该工作为今后进一步提高钙钛矿太阳能电池的技术水平和科学研究提供了新的视角和方法指导。
钙钛矿量子阱形成机制以实现稳定高效的钙钛矿光伏电池——实时相变研究
胡翰林、秦敏超、Patrick WK Fong、任志伟、万雪娟*、Mriganka Singh、苏春珍、郑宇瑟、李亮、朱佳杰、袁明建、陆新辉、朱志伟、李刚*
Adv. Mater.，2021，DOI：10.1002/adma.202006238
关于研究团队
李刚教授现就职于香港理工大学电子及资讯工程学系，为香港理工大学钟士元再生能源教授、智慧能源研究院副院长。李刚教授主要从事有机聚合物及有机无机杂化半导体材料与器件（太阳能电池、发光二极管）、光物理及器件物理方面的研究，并在有机太阳能初创公司（Solarmer Energy Inc.）带领团队研发印刷太阳能电池制备技术多年，并创下有机太阳能电池的多项世界纪录。在Nature Materials、Nature Photonics、Science、Chemical Reviews、Nature Communication、Advanced Materials、Journal of the American Chemical Society、Physical Reviews B等期刊发表SCI论文150余篇，引用次数超过62000次（Google Scholar），H-index 73，其中17篇论文引用次数超过1000次。 自2014年起连续被汤森路透/Kervien评为“高被引科学家”（材料科学2014-2020、化学2017-18、物理2018）。主持过多项各级科研项目，包括香港研究资助局（RGC）GRF和CRF项目、国家自然科学基金（NSFC）、深圳市基础研究学科布局项目等。现为英国皇家化学学会会士（FRSC）、国际光电工程学会会士（FSPIE）。
胡汉林，深圳理工大学霍夫曼先进材料研究院副教授，2017年于沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学获博士学位，随后加入香港理工大学李刚教授课题组从事博士后研究。美国康奈尔光源、台湾光源授权用户，深圳市海外高层次人才。发表学术论文30余篇，其中第一作者或通讯作者12篇，包括Adv. Mater、Mater. Sci. Eng. R Rep.、Adv. Funct. Mater等国际期刊。主要研究方向为印刷光电子器件（太阳能电池和发光二极管）、基于同步辐射的材料晶体相变实时跟踪等。
因研究项目需要，胡汉林与李刚课题组联合招聘有机及钙钛矿光电材料背景博士后3名（税前38W/年），工作地点为深圳，符合深圳市人才要求的应聘者将获得相关支持，详情见
有兴趣者可联络：
胡老师：
李老师：.hk
2024 年 3 月科技快讯：骨脑轴调控与地表镁循环研究新进展
01
揭示硬化蛋白在衰老和阿尔茨海默病过程中介导的骨脑轴调节
南京大学医学院郭宝胜副教授、蒋庆教授、石云教授团队研究发现，骨细胞来源的Sclerostin能够通过血脑屏障抑制Wnt/β-catenin通路，加剧衰老过程中的认知衰退和阿尔茨海默病的进展。该结果不仅揭示了阿尔茨海默病等疾病中骨脑轴代谢紊乱导致认知障碍的机制，而且丰富了脏器间相互调控的理论基础，为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的临床治疗提供了新思路。
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02
重建过去 20 亿年来的表面镁循环
南京大学地球科学与工程学院李伟强教授团队经过近十年的探索与研究，解决了地质载体、数据解释、环境意义等一系列技术与理论难题，最终将海水Mg同位素记录从新生代推到了古元古代（7000万年→20亿年），重建了近20亿年来地球表面镁循环的演化过程，并提出白云石的源汇差异是长期被忽视的碳循环调控因素。该研究揭示了地表镁循环核心组分白云石的风化/成岩作用对全球碳循环和气候的重要调控作用，为认识地球的宜居性提供了新的视角。
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03
低成本长寿命水系镁离子电池三元深共晶电解质设计
南京大学化工学院金钟教授、马静教授设计了一种新型三元共晶电解质，该电解质为MgCl6·6H2O、尿素和乙酰胺三种固体的混合物，无需添加任何水作为溶剂，即可形成室温液体，即共晶电解质。该研究显示了合理的电解质设计对促进良好SEI形成的关键作用，可显著改善电极材料与电解质的相容性，从而推动水系多价离子电池的发展。
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设计的新型镁离子共晶电解质的合成及不同组成的共晶电解质基本性质的表征。（a）用不同摩尔比 nMg2+：n乙酰胺：尿素（MAU106 1:0:6；MAU117 1:1:7；MAU126 1:2:6；MAU135 1:3:5）制备的共晶电解质的照片。（b）乙酰胺、尿素、MAU106、MAU117、MAU126 和 MAU135 的拉曼光谱和（c）傅里叶变换红外光谱。（d）MAU106、MAU117、MAU126 和 MAU135 电解质的离子电导率和粘度比较以及（e）它们的 DSC 数据。（f）制备的 MAU106、MAU117、MAU126 和 MAU135 电解质的 LSV 曲线。 插图是 [-0.6 V, 0.5 V] 和 [3.6 V, 4.2 V] 范围的放大区域。
04
实现高效稳定的可再生能源电解海水制氢
南京大学现代工程与应用科学学院李朝胜教授课题组针对可再生能源电解海水实现低成本生产绿色氢能技术中海水中Cl−浓度高的难题，设计了一种基于层状双氢氧化物（CoFe-LDHs）的电催化剂。层状双氢氧化物具有独特的层状结构、高的比表面积、可调节的组成以及在碱性环境下的高OER活性，有望成为电解碱性海水的OER电催化剂。然而海水中的Cl−插层会导致其结构坍塌失活。该课题组在LDHs层间引入碳酸根离子，使其结构保持稳定。该工作为电解海水可再生能源制氢迈出了坚实的一步。
论文链接：
a、CO32−插层并表面改性GQDs的CoFe-LDH（CoFe-Ci@GQDs）。b、CoFe-Ci@GQDs/NF在碱性模拟海水（1 M KOH + 0.5 M NaCl）中的稳定性测试。c、基于CoFe-Ci@GQDs/NF的光伏海水电解装置示意图。
05
生物矿化纳米酶治疗急性胃肠炎取得新进展
南京大学现代工程与应用科学学院魏晖教授团队报道了利用纳米酶治疗急性胃肠炎的新进展。抗生素疗法（如左氧氟沙星）被广泛用于对抗沙门氏菌，但往往会加剧肠道菌群失衡，损害肠黏膜屏障功能。益生菌疗法可以在调节肠道菌群平衡的同时抑制沙门氏菌的定植，但有限的靶向能力和较低的ROS清除活性阻碍了其治疗潜力。为了克服以上局限性，研究团队在益生菌孢子上原位生长带正电荷的CeO2，形成Ces3，它与带负电荷的沙门氏菌发生强静电相互作用，提高靶向性，并具有较高的ROS清除活性。该研究结合抗菌、抗炎和氧环境调节特性来治疗急性胃肠炎，在生物医学应用中具有很大的应用前景。
论文链接：
纳米酶-益生菌调控肠道微环境靶向治疗急性胃肠炎示意图
06
可重写、可重新编程的全蛋白质多功能光学成像平台的构建
南京大学现代工程与应用科学学院王宇副教授、陆延庆教授团队利用环境友好、生物相容性优异的天然丝蛋白作为基质材料，发展了水汽诱导多策略纳米压印技术和多模态三维形变技术，构建了大规模、可擦除、可重新编程、多功能的光学成像系统。该光学平台展现了2D/3D信息编码、多通道成像和多模式信息重用的能力，在多维显示、多级加密、多层不可克隆防伪、3D高安全加密等领域具有广阔的应用前景。
论文链接：
基于丝蛋白的多功能光学成像平台的概念、机理和性能。（A、B）基于丝蛋白的二维和三维光学成像平台。（C、D）非晶态和结晶态丝膜的压印和三维变形机理。（E）5×5 cm 的压印光栅结构的丝膜。（F）附着在玻璃器皿平面和曲面上的图案化蛋白膜。（G）具有复杂三维结构的彩色丝膜。（H）显示二维码的非晶态丝膜在水中的快速溶解。
07
用于锂二氧化碳电池的固态氧化还原介质
南京大学现代工程与应用科学学院何平教授和周浩申教授在前期对二氧化碳电化学还原沉淀机理探索及相关液相催化剂研究的基础上，首次提出了一种用于锂-二氧化碳电池的固态氧化还原介质，即将苯-1,3,5-三羧酸与Cu(II)配位形成的金属有机框架材料（RM(II)-BTC）固定在正极上。该技术有效规避了可溶性氧化还原介质的穿梭效应和慢动力学。结果表明，电化学还原态的RM(I)-BTC固态氧化还原介质有效捕获CO2，并通过二聚化草酸中间体参与的二聚化反应促进Li2C2O4的生成，从而降低充放电过电位。
论文链接：
基于RM(II)-BTC固体氧化还原介质的锂-二氧化碳电池示意图及机理图
08
力学自适应材料领域取得新进展
南京大学化工学院李成辉教授课题组利用动态配位键策略，设计合成了一种具有双刺激响应性的新型力学自适应材料。基于配位的刺激响应动态解离特性，该工作报道的聚合物材料表现出优异的力学自适应性能：温度敏感的可控强度调控和速率诱导的冲击硬化行为。该聚合物表现出令人印象深刻的能量耗散、阻尼能力（1.0 Hz 下的损耗因子分别为 1.15 和 2.09）、自修复和 3D 打印能力，并具有持久可定制的抗冲击和防护性能。该工作创新性地将配位的动态平衡引入聚合物体系，得到了综合性能优异的力学自适应材料，为后续可持续材料的发展提供了新的方向。
论文链接：
基于动态配位键的力学自适应材料三维交联网络示意图及合成路线
09
实现远场深亚波长声波操控
南京大学物理学院声学研究所、现代声学教育部重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心梁斌教授、程建春教授课题组在深亚波长声场调控研究中取得重要进展。他们提出了基于局域非线性效应的物理机制突破声波的衍射极限，实现了远场高达1/38波长的空间分辨率，为声波的精准调控提供了新的可能性。本研究提出的声波调控新机制解决了实现深亚波长尺度声波精准调控的难题，展现出高分辨率远场声成像的能力，并可拓展到三维声场设计和高分辨率体声全息。值得注意的是，在调制差频波可听见的场景下，所提方法对于实现高分辨率多区域声场调控具有重要意义。
论文链接：
利用局部非线性效应实现亚波长声场操控的新机制：利用频率为f1和f2的两个相互垂直的超声波束，左超声波束产生单焦点，下超声波束产生双焦点。两束超声波束叠加区域的局部非线性效应产生差频波，该差频波包含两个明显可区分的、远小于波长的焦点。
10
软物质光子学研究取得新进展
南京大学现代工程与应用科学学院陈鹏副教授、陆延庆教授团队在软物质光子学领域取得新进展。他们设计了一种均匀自组装手性液晶结构，深入分析了其光子能带的特殊物理性质，引入光束入射角作为新的控制维度，动态控制矢量不可分态的逻辑旋转，执行了一系列量子门的经典对应，并进一步挖掘了该元件在角位移跟踪、逻辑网络等方面的应用潜力，为经典不可分系统和软物质光子学提供了新思路和技术。
论文链接：
均匀手性自组装结构实现矢量不可分态逻辑旋转的概念图
11
开发碳硼烷功能化的新模式
南京大学化工学院颜宏教授课题组在前期研究基础上，发展了一种新颖的碳硼烷功能化模型，即通过设计一类非经典笼型π型电子给体/受体（EDA）配合物，其中三维嵌套碳硼烷为电子给体，二维吖啶阳离子为电子受体。在绿光照射下，该类EDA配合物可以发生分子间单电子转移（SET）生成嵌套碳硼烷自由基，再通过氢原子转移和亲核取代过程，选择性地合成一系列含有B–X（X=N，S，Se）键的碳硼烷衍生物（图1）。该反应由可见光驱动，具有反应条件温和、不需要金属催化剂、以空气中的氧为氧化剂、底物范围广泛、位点选择性好、反应产率高的优点。 这为碳硼烷B–H键的选择性活化提供了新思路，有望促进碳硼烷药物分子及硼中子俘获疗法（BNCT）候选药物的合成及性质研究。
论文链接：
嵌套碳硼烷中 B–H 键功能化的新方法
12
等离子体诱导热载流子动力学及其应用综述
在当前纳米光学与凝聚态物理研究的前沿领域中，等离子体诱导热载流子的产生与输运动力学占据重要地位，南京大学光热调控研究中心周林教授、朱嘉团队受邀撰写了题为《等离子体诱导热载流子动力学及利用》的综述论文。
本综述全面总结了该领域的最新研究进展，不仅从基本原理出发，以通俗易懂的方式梳理出等离子体诱导热电子的基本物理形象，提供理论框架和实验指导，而且深入剖析了高效输运调控策略和最优器件性能的设计原理，以及这些研究在能源、信息等领域的应用前景，为相关领域的科研人员和初学者提供了非常有价值的参考。
论文链接：
等离子体诱导热载流子演化时间尺度示意图
十三
设计弹性固体电解质实现零外压固态电池
南京大学现代工程与应用科学学院何平教授、周浩申教授设计了一种基于双单体共聚物和深共熔混合物的弹性电解质，并将其应用于固态电池，实现了固态电池在零外压、仅依赖电池内置压力的稳定工作。该弹性电解质具有较高的室温离子电导率（2×10-3 S cm-1）、良好的拉压弹性、抗疲劳性、不易燃性和自修复能力。在电池循环过程中，虽然活性物质会发生体积膨胀和收缩，但由于电解质具有良好的应变恢复能力和抗疲劳性，它仍然可以紧紧包裹在活性物质周围，充当快速离子传输通道，缓解电极材料体积变化引起的应力集中问题，保证了固态电池在无外压长循环过程中的电化学和界面力学稳定性。
论文链接：
固态电池失效机理及解决方案示意图。(a)-(c)采用无机固态电解质的固态电池在循环后，存在电极粉化、离子传输受阻等问题。施加较高的外压可以缓解该问题，但会大大降低电池的能量密度，增加成本。(d)-(e)具有高离子电导率的弹性电解质填充多孔电极并包裹活性物质，实现电极内部稳定高效的离子传输。
14
发现激子绝缘体单晶的新候选材料
南京大学物理学院张鹏教授课题组利用激光和同步辐射角分辨光电子能谱（ARPES）技术，揭示了Ta2Pd3Te5单晶材料中随温度变化的能隙自发打开。电子衍射表明，该能隙的打开伴随着轻微的晶格畸变。进一步的观察发现，表面钾掺杂会破坏能隙，能隙内存在一对杂质平带。这些表现与激子态的信号高度一致，表明该材料很可能是一种新型的激子绝缘体单晶材料。
论文链接：
准一维Ta2Pd3Te5在不同温度下的晶体结构、电阻曲线及电子衍射数据
15
磁性韦尔半金属超快自旋动力学研究取得突破进展
南京大学自旋芯片与技术国家重点实验室徐永兵教授、陆先阳助理教授团队与广东工业大学吴静教授、中国科学技术院曾长干教授、中国科学院物理研究所翁宏明教授等课题组合作，利用超快时间分辨磁光克尔效应和反射光谱技术，结合理论计算与分析，系统研究了第II类磁性外尔半金属Co3Sn2S2晶体的超快自旋动力学。
该工作观察到了复杂的自旋弛豫行为，包括以自旋翻转为主的快速退磁、由于整体半金属电子结构而导致的缓慢退磁，以及飞秒激光激发后出现的特殊磁化增强，这种增强可持续数百皮秒。这一发现表明 Co3Sn2S2 中的 Weyl 节点可能在飞秒激光诱导的自旋动力学中发挥独特作用。
论文链接：
II 型磁性韦尔半金属 Co3Sn2S2 中的超快自旋动力学和超快自旋增强
16
高色纯度磷光铱配合物的合成
针对红光铱配合物光谱变窄这一科学难题，南京大学化工学院郑有宣教授团队提出了两步刚性改性策略，不仅合成了具有窄带发射的红光铱配合物，而且对发射光谱的形状进行了精细的调整，基本消除了铱配合物中常见的振动肩峰。通过对比实验结果与理论模拟结果，深入分析了其内在的变窄原理。
论文链接：
17
实现单原子磁性电学控制及存储晶体管原型设计
南京大学物理学院、原子制造研究所张敏浩副研究员、宋凤岐教授课题组与华中科技大学鲁星教授、西安交通大学杨涛教授课题组合作，基于Dy@C84团簇单分子晶体管电输运平台，结合理论计算分析，系统研究了单原子磁性的电学调控。该成果在前期研究的基础上，通过Dy@C84团簇的设计，进一步减弱碳笼对电场的屏蔽作用和镧系原子4f电子的局域化，使电场能够有效地接近和调控嵌入的磁性原子。单原子磁存储效应的稳定性来源于92meV能垒引起的原子位置弛豫，为单原子磁存储原型晶体管的实现提供了潜在的设计思路。
论文链接：
单原子磁性电控示意图
18
拓扑自旋光电流方面取得重要进展
南京大学电子科学与工程学院张荣院士、王雪峰教授课题组与南京科技大学金标兵教授、翟学超教授等课题组合作，在拓扑自旋光电流方面取得重要进展。他们在狄拉克半金属铂二碲化物（PtTe2）薄膜中引入对称性破缺来调控拓扑体系的能带结构，实现了贝里曲率偶极矩驱动的自旋光电流高效太赫兹发射，并通过缺陷工程建立了二者之间的定量关系。该工作不仅提供了在拓扑体系中引入对称性破缺实现高效非线性输运的普适路径，也为基于大面积拓扑薄膜材料的自旋集成光电子器件的研制奠定了实验基础。
论文链接：
在对称性破缺的 PtTe2 薄膜中观察到依赖于螺旋性的太赫兹发射。
19
重力测量研究进展
南京大学物理学院黄朴教授课题组与中国科学技术大学、浙江大学等单位合作，利用室温磁悬浮技术成功观测地球重力潮汐，这是重力仪研究领域的一项新技术。该研究首次利用室温磁悬浮机械系统作为超高灵敏度机械传感器对重力进行长期精确测量。未来将该技术与NV色心固态自旋等量子体系结合，指标有望进一步提升。该实验系统未来具备芯片化潜力，为磁悬浮重力仪小型化和规模化部署提供途径。未来该技术有望在地球测绘、国防等重要领域发挥作用。
论文链接：
基于磁悬浮振子原理的重力仪
20
大陆弧地壳重建新进展
近年来，南京大学地球科学与工程学院、内生金属矿床成矿机制国家重点实验室王小磊教授团队对扬子地块周边前寒武纪构造-岩浆演化进行了深入研究，尤其在扬子地块西缘约8亿年前大陆弧地壳的增生改造方面取得了一定进展。前期研究在扬子地块西缘发现了新元古代大陆弧中上地壳的典型剖面（2021，Nature Commun.12: 3533），揭示了大陆弧地壳物质快速再循环的过程与机制。 最近该团队进一步研究发现，渗滤反应流在弧壳分异中起着突出的作用，不仅改造了固相线以下的弧壳围岩（Li JY and Wang XL et al.，2024，EPSL），而且改造了结晶不完全的弧壳晶粥储层（Li JY and Wang XL et al.，2024，CEE）。
论文链接：
两个片麻岩样品的锆石同位素和微量元素特征。两个样品的原岩年龄分别为约 1400 Ma 和约 830 Ma，均在约 830-820 Ma 之间变质。锆石经历了外来熔体的改造和相关的溶解-重结晶，导致 Hf 和 O 同位素的核边不一致。边缘锆石中的 Ti 通常小于 2 ppm，表明其处于低温变质和熔体渗透环境。
21
实现新型光学材料：透明磨砂材料，展示单向“隐形”窗户和高清透明显示器
南京大学物理学院赖云、彭如文、王牧教授团队利用新型超表面，实现了整个可见光波段的极端非对称光散射，从而实现了兼具高透明度和哑光特性的宏观光学材料，在保持完美透明度的同时，呈现出如同粗糙物体表面般的哑光外观。该类新型光学材料在隐身、成像、显示等领域或将具有广阔的应用前景，有望有效改善人们日常生活中的视觉体验。
论文链接：
基于透明磨砂表面的透明显示器
22
首次实验发现引力子激发
南京大学物理学院杜灵杰教授团队在量子物理研究方面取得重大进展，利用极端条件下的偏振光散射技术测量了砷化镓量子阱中分数量子霍尔效应的集体激发，在国际上首次观察到引力子激发（引力子模）——凝聚态引力子新准粒子。北京时间2024年3月28日，国际顶级学术期刊《自然》在线发表了杜灵杰教授及其合作者的论文《分数量子霍尔液体中手性引力子模的证据》。
全球对引力子的研究一直是物理学界的终极问题之一；如果证实了引力子的存在，那将是一次颠覆当代物理学乃至整个科学领域的巨大突破。南京大学在本次工作中首次观测到的引力子模式，是引力子在凝聚态体系中的投影（存在）。这一重大发现对于理解新型关联量子物理、实现拓扑量子计算机的运行也具有至关重要的意义。
论文链接：
（左）量子度量描述了轨道的形状。
（右）轨道变形产生能量最低的长波长激发。
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