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層間轉(zhuǎn)角在層狀堆垛的二維材料體系中提供了一個(gè)全新的自由度來(lái)調(diào)控其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。近幾年，相關(guān)方面的研究引起了廣泛的關(guān)注。早在2012年，何林課題組就開始關(guān)注轉(zhuǎn)角對(duì)雙層石墨烯結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)的影響，測(cè)量了不同轉(zhuǎn)角雙層石墨烯的兩個(gè)范霍夫峰的峰間距能量與轉(zhuǎn)角大小的關(guān)系[1]，并預(yù)言該體系中的準(zhǔn)粒子具有可調(diào)控的手征性[2]，研究了應(yīng)變結(jié)構(gòu)在該體系產(chǎn)生的贗磁場(chǎng)和贗朗道能級(jí)[3]。2015年，何林團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)雙層轉(zhuǎn)角石墨烯體系費(fèi)米速度隨角度減小而迅速下降，證明在轉(zhuǎn)角為1.1度(第一魔轉(zhuǎn)角)附近時(shí)費(fèi)米速度降為零[4]，并于2017年，在轉(zhuǎn)角接近魔轉(zhuǎn)角的雙層石墨烯體系觀察到強(qiáng)電子-電子相互作用[5]。2018年初MIT的Pablo課題組在魔角雙層石墨烯觀察到電子-電子相互作用導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)絕緣體態(tài)和超導(dǎo)態(tài)，魔角雙層石墨烯物性研究迅速成為過(guò)去兩年凝聚態(tài)物理研究的最大熱點(diǎn)。 近期，何林課題組發(fā)展了一套方法，能夠可控地制備利于掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)（STM）研究的雙層轉(zhuǎn)角石墨烯，并利用STM研究了小角度雙層石墨烯的性質(zhì)，深入探索該體系由于電子-電子相互作用導(dǎo)致的平帶簡(jiǎn)并度解除和新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)的關(guān)聯(lián)。例如，何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)當(dāng)小轉(zhuǎn)角體系的平帶被部分填充時(shí)，電子-電子相互作用會(huì)解除平帶的谷贗自旋簡(jiǎn)并度，在體系中產(chǎn)生很大的軌道磁矩（每個(gè)莫爾約10μ_B），由于軌道磁矩和磁場(chǎng)的耦合，谷極化態(tài)的劈裂能量會(huì)隨著外加磁場(chǎng)線性增大[6]。同樣的結(jié)果也在應(yīng)變引起的平帶中觀察到了，當(dāng)雙層石墨烯的轉(zhuǎn)角接近魔角時(shí)，體系中微小的應(yīng)變結(jié)構(gòu)可以使兩個(gè)范霍夫峰之間出現(xiàn)一個(gè)新的零能量平帶（贗朗道能級(jí)），何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)電子-電子相互作用會(huì)解除贗朗道能級(jí)的谷贗自旋簡(jiǎn)并度，產(chǎn)生軌道磁性態(tài)[7]。這些結(jié)果表明小轉(zhuǎn)角石墨烯體系是研究二維軌道磁性態(tài)和量子反常霍爾效應(yīng)的理想平臺(tái)。在角度大于魔角的小轉(zhuǎn)角雙層石墨烯中，何林課題組與合作者證明電子-電子相互作用依然會(huì)起重要作用，并有可能產(chǎn)生完全不同于魔角雙層石墨烯的新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)。例如在1.49度的樣品中，他們證明電子-電子相互作用解除了體系平帶中的自旋和谷贗自旋的簡(jiǎn)并度，產(chǎn)生了一種全新的自旋和谷極化的金屬態(tài)[8]，這一結(jié)果進(jìn)一步拓寬了轉(zhuǎn)角體系新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)的研究范圍。 除了電學(xué)性質(zhì)受層間轉(zhuǎn)角的調(diào)制，在雙層轉(zhuǎn)角石墨烯體系，由于層間堆垛能與層內(nèi)晶格畸變引起的應(yīng)變能的競(jìng)爭(zhēng)，其原子結(jié)構(gòu)也會(huì)隨著角度發(fā)生改變。最近，何林課題組系統(tǒng)研究了雙層轉(zhuǎn)角石墨烯結(jié)構(gòu)隨著角度的演化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)角大于魔角時(shí)，體系可以看作兩個(gè)獨(dú)立的剛性石墨烯層發(fā)生扭轉(zhuǎn)，層內(nèi)晶格畸變幾乎可以忽略（定義為非重構(gòu)結(jié)構(gòu)）；當(dāng)轉(zhuǎn)角小于魔角時(shí)，由于莫爾條紋周期較大，層間堆垛能占主導(dǎo)，從而引起晶格畸變產(chǎn)生堆垛的疇界（domain wall）網(wǎng)格（定義為重構(gòu)結(jié)構(gòu)）。這種疇界的兩邊都是Bernal堆垛的雙層石墨烯（分別為AB堆垛和BA堆垛），能傳輸谷極化的電流（圖一）。我們利用STM證明非重構(gòu)和重構(gòu)的兩種結(jié)構(gòu)在魔角附近都能穩(wěn)定存在。進(jìn)一步，我們發(fā)現(xiàn)利用STM針尖脈沖可對(duì)魔角雙層石墨烯的非重構(gòu)和重構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行切換，從而開關(guān)其二維導(dǎo)電拓?fù)渚W(wǎng)格。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)中起到重要作用的魔角雙層石墨烯平帶的帶寬也能在這一過(guò)程中被調(diào)控[9]。相關(guān)成果近日刊發(fā)在物理學(xué)期刊《Physical Review Letters》上。何林教授課題組博士生劉亦文為第一作者，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的蘇贏博士為文章的共同第一作者，何林教授為通訊作者。

2015年，聯(lián)合國(guó)通過(guò)了《改變我們的世界：2030年可持續(xù)發(fā)展議程》，提出了包含經(jīng)濟(jì)?社會(huì)?環(huán)境三方面的17項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（Sustainable Development Goals，SDGs）。然而，經(jīng)過(guò)四年多的發(fā)展，聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)報(bào)告（2019）顯示，人類在推動(dòng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的道路上已經(jīng)偏離了既定軌道，亟待采取更有效的策略和措施，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。 面對(duì)上述挑戰(zhàn)，學(xué)者們從不同角度探討了推動(dòng)實(shí)現(xiàn)SDGs的對(duì)策方案。然而，由于政治、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多因素影響的級(jí)聯(lián)效應(yīng)，單一區(qū)域和國(guó)家的方案可能會(huì)對(duì)其他區(qū)域和國(guó)家?guī)?lái)負(fù)面影響。為避免這種潛在風(fēng)險(xiǎn)，亟需發(fā)展綜合系統(tǒng)框架，整體推進(jìn)區(qū)域、國(guó)家和全球不同尺度可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。針對(duì)該科學(xué)問(wèn)題，近日北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部傅伯杰院士團(tuán)隊(duì)基于系統(tǒng)思考，從分類（Classification）、統(tǒng)籌（Coordination）、協(xié)作（Collaboration）三個(gè)方面提出了整體實(shí)現(xiàn)SDGs的“分類-統(tǒng)籌-協(xié)作”（3C）系統(tǒng)方案。該成果于2020年3月19日在線發(fā)表于《National Science Review》。 研究指出，在落實(shí)SDGs的過(guò)程中，分類是基礎(chǔ)，是指以事物的性質(zhì)、等級(jí)或其他特征為參考，將其分為不同的組別，可為不同事物之間的關(guān)系分析、差異比較和綜合管理奠定基礎(chǔ)。文章強(qiáng)調(diào)需要從系統(tǒng)的角度出發(fā)，理清SDGs之間的邏輯關(guān)系，識(shí)別不同類型國(guó)家的優(yōu)勢(shì)和不足，明晰推動(dòng)實(shí)現(xiàn)SDGs在空間和時(shí)間上的尺度效應(yīng)。統(tǒng)籌是核心環(huán)節(jié)，是指通過(guò)自上而下的管理方式把分散的組份或子系統(tǒng)整合起來(lái)，使它們能高效工作，發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能。在面向整體實(shí)現(xiàn)SDGs的進(jìn)程中，統(tǒng)籌管理需要綜合考慮不同類別SDGs之間的相互聯(lián)系、不同國(guó)家和地區(qū)之間的能力與需求、不同政策之間的銜接協(xié)同。協(xié)作是必要手段，鑒于不同國(guó)家和地區(qū)在發(fā)展能力上的顯著差異，加強(qiáng)不同發(fā)展水平國(guó)家/地區(qū)之間在經(jīng)濟(jì)、科技和文化領(lǐng)域的協(xié)作與共享，對(duì)整體實(shí)現(xiàn)SDGs發(fā)揮著決定性的作用。 該研究同時(shí)強(qiáng)調(diào)，分類、統(tǒng)籌與協(xié)作之間存在著相互作用與密切關(guān)聯(lián)。如分類過(guò)程需要多利益攸關(guān)方的統(tǒng)籌與協(xié)作，而通過(guò)分類也可以加強(qiáng)統(tǒng)籌，促進(jìn)更有效率的協(xié)作。“分類-統(tǒng)籌-協(xié)作”系統(tǒng)方案有望在尊重差異的基礎(chǔ)上，促進(jìn)不同國(guó)家和地區(qū)參與到全球治理中，不僅有助于推動(dòng)SDGs在短期內(nèi)重點(diǎn)突破，也有望整體推進(jìn)SDGs的長(zhǎng)期協(xié)同發(fā)展。

新冠疫情的爆發(fā)，使人們對(duì)空氣消毒日益重視。其中，紫外輻射是一種常見的空氣消毒技術(shù)。然而，在實(shí)際的消毒過(guò)程中，微生物往往存在“復(fù)活”現(xiàn)象，從而大大影響了消毒效果。 近日，天津大學(xué)王燦教授團(tuán)隊(duì)提出了一種基于單層Ti3C2Tx（MXene）和暴露{001}晶面的TiO2的新型光催化劑，提高了光催化活性，取得了更高的消毒效率。該研究對(duì)前體MAX相蝕刻、插層、超聲剝層，制備單層Ti3C2Tx納米片，即MXene；通過(guò)水熱法并同時(shí)調(diào)控TiO2晶面，合成光催化劑MXene/{001}TiO2，浸漬涂覆于聚氨酯（PU）海綿。 在此基礎(chǔ)上，該研究將涂覆TiO2/MXene的PU海綿填充入連續(xù)流光催化反應(yīng)器，用于動(dòng)態(tài)的空氣消毒，發(fā)現(xiàn)相比于傳統(tǒng)的紫外消毒技術(shù)顯著提高了對(duì)空氣微生物的滅活效率。該研究進(jìn)一步探究了紫外/光催化消毒后的空氣微生物在有光（光復(fù)活）和無(wú)光（暗修復(fù)）條件下的復(fù)活情況，結(jié)果表明，與單獨(dú)紫外消毒相比，經(jīng)過(guò)光催化滅活的空氣微生物基本無(wú)暗修復(fù)現(xiàn)象，在可見光下細(xì)菌濃度甚至呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)。進(jìn)一步對(duì)滅活機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)，紫外線通過(guò)作用于細(xì)胞DNA生成嘧啶二聚體滅活細(xì)菌，該損傷可在一定波長(zhǎng)的可見光下被修復(fù)，細(xì)菌復(fù)活；而光催化的加入產(chǎn)生了活性氧自由基，對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成了不可逆的損傷，這類損傷難以修復(fù)。因此，基于該研究中合成的新型光催化劑，可以達(dá)到更高的空氣消毒效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更徹底的消毒效果。相關(guān)的技術(shù)成果可以應(yīng)用于因新冠疫情感染場(chǎng)所的空氣消毒。