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納米孔道的離子輸運現象是材料科學和生物物理等領域研究的熱點。當納米孔道的尺度達到納米即接近分子大小時，將會出現許多奇異的輸運現象。研究這些輸運現象對于了解細胞膜離子通道機制，制備新型高效分離設備淡化海水、處理污水，探索新型DNA測序方法等都有重要意義。基于核徑跡高分子膜制備的納米孔具有結構堅韌富有柔性并且可以高效大規模制備的優點，但是由于已沿用六十多年的傳統化學蝕刻制備法不便可靠控制蝕刻速率，無法達到亞納米尺度。劉峰和王宇鋼課題組基于多年來核徑跡納米孔研究工作的基礎（JACS，2008,2009；AFM, 2010,2011; EES, 2011等），首次通過高能重離子轟擊高分子膜并進行充分紫外線照射，不進行蝕刻而成功制備亞納米尺度的核孔膜 （Qi Wen, et al., Advanced Functional Materials，2016, Cover Highlights)。該膜具有超高離子選擇性，比如陰陽離子選擇性高達108，但導通量離實際應用尚有一定距離。事實上，選擇性和通量對于所有離子分離膜都是一對難以調和的矛盾。2017年《Science》專門就此發表題為“Maximizing the right stuff: The trade-off between membrane permeability and selectivity”的長篇評述文章，指出分離膜研究的正確方向是要同時具有高選擇性和高通量。通過優選高分子膜并利用新的制備工藝，劉峰、王宇鋼課題組所獲得的新型納米尺度核孔膜，在保持堿金屬離子與重金屬離子高選擇性的同時，將離子的輸運率提高了3個數量級 （圖A）。 這種納米核孔膜的優異分離性能突破了傳統的分離膜和氧化石墨烯等新型分離膜的局限 （圖B）。與此同時，他們還建立了高分子納米孔模型并通過分子動力學模擬揭示，一方面由于孔的半徑在0.5納米左右極大減少了脫水勢壘的阻礙從而極大提高了輸運量，同時由于部分脫水的離子和表面吸附的電荷之間的相互作用而保持了高選擇性 （圖C）。 這項研究揭示了納米孔道的離子輸運新機制，并且為突破高選擇性和高輸運率的矛盾提供了新的思路。通過該方法所制備的高分子膜在過濾重金屬元素的水凈化，制備新型電池等方面也有重要應用價值。

北京大學量子材料科學中心的韓偉研究員和謝心澄院士，以及日本理化學研究所的Sadamichi Maekawa教授，受邀在國際著名刊物《自然-材料》（Nature Materials)上撰寫綜述文章，介紹“自旋流--新穎量子材料的靈敏探針”這一新興領域的前沿進展。 自旋電子學起源于巨磁阻效應的發現，在當時而言，自旋流指的僅僅是電子自旋的傳播。隨著自旋電子學的蓬勃發展，與相關研究的不斷深入，新的自旋流現象與機制不斷被拓展，相關研究證明一系列的粒子或者準粒子攜帶的自旋都能夠形成自旋流，比如磁性絕緣體中的磁振子、超導體中自旋三重態和準粒子、量子自旋液體中的自旋子、自旋超導態等。尤其是對于量子材料而言，由于其往往具有獨特的自旋性質，基于自旋流探針的研究方法就成為了表征量子材料物性的有效手段。 量子材料都是凝聚態物理與材料科學領域的研究前沿之一，其量子性質起源于諸多量子效應，包括低維尺寸效應，量子限域效應，量子相干效應，量子阻挫效應，能帶結構的拓撲性，自旋軌道耦合，對稱性限制等等。量子材料包括石墨烯，高溫超導體，拓撲絕緣體，外爾半金屬，量子自旋液體，自旋超流體等等。量子材料可以表現出諸多與自旋相關的量子性質，如二維過渡金屬硫族化合物中的自旋-谷耦合，以及拓撲絕緣體當中的自旋-動量鎖定等。因為量子材料的自旋屬性在下一代的量子信息存儲和量子計算科學當中的應用潛力，所以研究量子材料的自旋相關性質得到了廣泛關注。 為了研究量子材料的自旋性質，發展一種易于實現和操控的高效工具顯得尤為迫切與關鍵。幸運的是，在實驗物理學家和理論物理學家的不懈努力下，成功的證實了自旋流探針能夠作為量子材料的有效探測手段。一系列激發和探測自旋流的方法被提出并得以實現，從而證實了基于自旋流探針的量子材料物性研究的廣泛適用性。 迄今為止，相關實驗已經證實自旋流能夠以超導體系中的自旋三重態庫珀對和超導準粒子、量子自旋液體中的自旋子、磁性絕緣體和自旋超流體中的磁振子為載體進行傳播，相關物理圖像被總結在表1中。本篇綜述文章著重介紹了在五類主要的量子材料體系中的基于自旋流探針的物性研究。第一類是超導材料體系，自旋流探針可以被用來驗證自旋三重態的存在以及自旋動力學的演化過程。第二類是量子自旋液體材料體系，自旋流探針可以被用來驗證自旋子攜帶的自旋角動量的有效傳播過程。第三類是磁性絕緣體體系，自旋流以磁振子的形式傳播，描述了磁有序材料當中的集體激發行為。第四類是雜化量子激發體系，自旋流以磁振子-聲子雜化模式（磁振子-極化子）或磁振子-光子雜化模式（磁振子-極化激元）為載體進行傳播。第五類是自旋超流體系，自旋流以玻色愛因斯坦凝聚中的自旋量子數為1的玻色子為載體進行傳播，這種玻色子可以為電子-空穴激子或者是磁振子。 這些重要的研究進展已經充分證實了基于自旋流探針的物性表征對于量子材料而言是一種行之有效的研究手段。因此，這一方法將會極大的推動新穎量子材料的發現和相關物理性質的研究。例如量子霍爾和量子自旋霍爾材料，量子鐵磁體和反鐵磁體，六角晶格體系中的量子手征聲子，自旋和力耦合的量子系統，超導體中的自旋動力學和鐵磁與超導界面的超導能隙，自旋三重態超導體中的超導對稱性，強耦合自旋系統中的雜化激發，拓撲磁振子材料，量子自旋液體中的自旋子，自旋超流體約瑟夫森效應，以及其他任何作為自旋流載體的量子態。另外，這一領域的進展還將推動自旋成像技術的發展，如利用自旋極化掃描隧道顯微鏡和氮空位色心顯微鏡技術對量子材料體系中自旋流的原位探測。

高性能的相干光源是基礎光物理研究和集成光子學應用的關鍵前提之一。近年來，具有超高品質因子的回音壁模式光學微腔已經成為研究各種新型高效光源的重要平臺，實驗上已經獲得了包括宇稱-時間反演對稱激光、軌道角動量激光和微腔光學頻率梳等。然而，回音壁微腔模式存在的固有手征對稱性導致腔中激光場通常是等強度相向傳輸的，嚴重阻礙了諸多光子學器件應用的發展，例如單向光發射、全光寄存器和非互易光傳輸等。迄今，要獲得具有單向性的回音壁微腔手征激光，通常需要直接打破光學諧振腔的幾何手征對稱性。這種方法得到的激光方向性是固定的，難以動態調控其出射性質，且對諧振腔的形狀設計和工藝制備要求較高。

采用紅外光譜和拉曼光譜技術，克服了GaN中強烈的剩余射線帶相關反射區導致的測量難題，實驗中觀察到半絕緣GaN中與C有關的兩個局域振動模，并結合第一性原理計算，給出了C雜質在GaN中替代N位的直接證據，解決了這一長期存在的爭議問題。該成果對于理解和認識C雜質在AlN、BN、ZnO等其他六方對稱化合物半導體材料中的摻雜行為亦具有重要的參考價值。

極端降雨天氣常導致洪澇和泥石流等重大氣象災害，給人身安全、社會經濟和生態環境帶來極大影響。近年來在全球暖化的氣候背景下，全球范圍內很多區域的強降雨等極端天氣的發生概率或強度也顯著增加，對社會的災害應對能力提出了嚴峻的挑戰。極端降雨的氣候響應有著很強的區域特征（圖1），理解這些區域特征至關重要。 研究使用一種新穎的分析方法將極端降雨氣候響應分解為干動力學部分（大尺度擾動強迫）和濕動力學部分（小尺度對流的潛熱反饋），并且通過一個理論模型將干/濕動力學耦合起來。對多模式模擬結果的集成診斷分析發現：干動力部分在低緯度地區顯著減弱、在中高緯度地區增強；濕動力部分則是低緯度增強，隨著緯度的增加增幅減小。研究進一步為濕動力學部分構建了一個理論模型，使用一個簡單的方程揭示了潛熱反饋和大氣水汽之間強的非線性關系。此理論模型很好的解釋了全球增暖下大氣水汽的增多和靜力穩定度的變化導致的極端降雨中對流潛熱反饋的變化（圖2）。研究結果為極端降雨氣候響應的區域特征提供了定量直觀的解釋，系統闡明了造成極端降雨氣候響應分布特征的機制，有助于改進極端降雨的氣候預測。

已有樣品/n羅非魚的品質評價與加工技術研究。　　成果簡介：本成果分析與評價湖北、廣東兩地區羅非魚的營養、揮發性成分的差異，研究暫養階段的營養、成分的變化及干燥條件下的營養、感官特性；在營養、質地、風味的理論基礎上，利用現代先進的食品加工技術開發出營養、安全、方便的即食食品—風味羅非魚片，實現羅非魚加工與高效利用的目標?！　们熬埃罕境晒S富了羅非魚的產品形式，滿足人們對健康食品的要求，改善羅非魚的貿易結構、開拓國內市場，促進羅非魚產業的發展都具有重要的意義?？梢匀珖秶鷥韧茝V應用。

以某商務車為研究對象，將理論研究、仿真分析和實車試驗結合，研究了汽車虛擬 試驗場技術，并基于該技術，建立汽車整車的虛擬樣機，用于部件特性、NVH、疲勞耐 久及碰撞安全性能等的研究。主要完成以下的工作： 1）研究汽車虛擬試驗場技術的建模理論與方法，并建立某商務車整車虛擬樣機； 2）采用動態的、非線性有限元方法，對整車在時域內的平順性及其影響因素進行 研究； 3）采用聲-振耦合有限元法和聲輻射邊界元法，對輪胎和乘坐室內的低頻噪聲進行 分析預測； 4）應用多軸疲勞理論，采用三種典型的可靠性路面計算了車身及后懸架的疲勞壽 命； 5）依據 GB11551-2003 正面碰撞安全法規和 GB20071-2006 側面碰撞安全法規對汽 車進行碰撞安全性的仿真研究，并提出可行的優化措施。

節能建筑外圍護構件與被動設施優化方法研究，2007 年 12 月通過河南省教育廳鑒定。 建筑節能已成為建筑領域當前研究和實踐的重點，我國建筑用能占當年全社會終端能源消費 量的 27.8%。《民用建筑節能管理規定》和《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》等強制 性法令法規的頒布無疑對建筑節能、改善室內熱環境有極其重要的作用。但是我們也應該看 到，盡管新的城市住宅和上世紀 80 年代初期的住宅相比其隔熱保溫性能有了較大提高，但 與發達國家相比還有很大差距。由于建筑壽命一般在 50～100 年，加上人們對建筑熱舒適的 要求不斷提高，建筑能耗需求在今后較長時間內持續增長，必將對我國的能源使用模式產生 強烈沖擊。因此，我們急需開展新的、更為節能的技術研究和實踐。 本項目研究目的是研究節能建筑外圍護構件與被動設施對建筑能耗的影響以及與 建筑的結合與優化配置問題，最終應用于建筑設計與選擇，其技術要點如下： 1. 介紹了室內熱環境的幾個影響因素，受傳統民居建筑外圍護結構設計啟示并考慮到現代 科技水平和生活方式，從而提出了現代住宅外圍護結構設計策略。 2. 從能量角度論述了外圍護結構如何通過設計來保持、阻止以及引入能量。 3. 利用計算機模擬能耗分析軟件對工程實例的外圍護結構設計進行了優化設計的方法實 證研究。 4. 借助高精度熱成像儀的拍攝，使得外圍護結構的實驗調查更加準確和直觀。清晰的呈現 出采暖條件下外圍護結構的鋼筋混凝土梁柱、窗戶、窗框、縫隙等熱工薄弱環節。 5. 利用能耗分析軟件 DOE-2 對飄窗、空氣滲透、遮陽方式、玻璃選用進行能耗分析，用數 據說明其存在的問題，并提出可行的解決方案。 

分析了由于早期資料短缺和觀測抽樣偏性、氣候序列的非均一性以及城市化對溫度變化的影響等因素導致的早期研究結果的不確定性。? 在對上述偏差進行了充分評估后，研究團隊利用更可靠的基準數據和更“魯棒”的技術方法得出以下結論：20世紀以來，中國區域平均氣溫增暖幅度已達約1.5℃，這個數字高于同期全球平均升溫（約為1.0℃）近50%；對逐年溫度的排序顯示，有觀測記錄以來中國最暖的24年出現在最近的25年中；該最新估計和地球系統耦合模式（CMIP5）集合模擬結果表現出較好的一致性。論文基于中國區域研究實踐經驗，系統地建立了“區域氣候變化觀測研究”理論與方法體系，進一步為科學認識關鍵區域氣候變暖趨勢提供參考。