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成果介紹超材料(Metamaterial),或其二維形式—超表面(Metasurface)由具有亞波長尺寸的人工原子周期或者非周期地排列而成,其描述方式可分為等效媒質(zhì)和空間編碼兩種形式。由等效媒質(zhì)描述的超材料(或超表面)我們稱之為新型人工電磁媒質(zhì),由空間編碼描述的超材料(超表面)我們稱之為編碼超材料(超表面)和數(shù)字超材料(超表面)。對于新型人工電磁媒質(zhì),人們通過自由設(shè)計(jì)單元結(jié)構(gòu)、單元排列方式、以及單元各向異性,可以根據(jù)意愿控制等效媒質(zhì)的媒質(zhì)參數(shù),實(shí)現(xiàn)自然界中不存在或者很難實(shí)現(xiàn)的介電常數(shù)和/或磁導(dǎo)率,進(jìn)而控制電磁波。本成果對于新型人工電磁媒質(zhì)對電磁波的調(diào)控作用,例如隱身衣、電磁黑洞、雷達(dá)幻覺器件、遠(yuǎn)場超分辨率成像透鏡、新型透鏡天線、隱身表面、極化轉(zhuǎn)換器、人工表面等離激元器件及混合集成電路等。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)對于編碼和數(shù)字超材料(超表面),我們提出基于空間編碼調(diào)控電磁波的新思路。其中,一比特編碼超材料選用相位差接近180度的兩種基本單元(記為0單元和1單元),按照一定規(guī)律排列0和1單元構(gòu)成超材料,以實(shí)現(xiàn)所需的設(shè)計(jì)功能。當(dāng)電磁編碼采用FPGA控制時(shí),可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場可編程超材料,即單一的超材料在FPGA的實(shí)時(shí)控制下可實(shí)現(xiàn)多種功能(例如單波束、多波束、波束掃描、隱身功能等)。市場前景本成果獲得國家自然科學(xué)二等獎。該項(xiàng)目突破傳統(tǒng)模擬超材料的等效媒質(zhì)表征方法，創(chuàng)造性地提出用 0 和 1 表征的數(shù)字超材料，建了數(shù)字編碼和現(xiàn)場可編程超材料新體系；在國際上率先從微波傳輸線的角度研究人工 SPP 超材料，提出一種性能優(yōu)越的超薄、可共形 SPP 傳輸線，開辟了基于 SPP 模式的微波領(lǐng)域新分支，實(shí)現(xiàn)了超材料研究從跟跑、并跑變成走在世界前列的跨越。

本發(fā)明公開了一種硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料及其制備方法和應(yīng)用。該硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料主要由二氧化鈦納米管陣列、硅烷偶聯(lián)劑、有機(jī)溶劑和冰醋酸混合后反應(yīng)得到，可應(yīng)用于處理含有機(jī)污染物和/或重金屬污染物的廢水中。本發(fā)明的硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料氧化還原能力強(qiáng)，可同時(shí)去除有機(jī)污染物和重金屬污染物，且去除效果好，可反復(fù)使用。

該成果采用鈦酸鉀晶須、碳纖維改性聚醚醚酮等聚合物，獲得高強(qiáng)、高耐磨聚合物復(fù)合材料（耐磨墊片），或以其為內(nèi)襯、金屬為外層，通過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和預(yù)處理在高溫高壓使兩者結(jié)合，得到所需金屬/聚合物復(fù)合材料制品（復(fù)合軸承）。相關(guān)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)、高耐磨、防抱死、免維護(hù)功能，與國外產(chǎn)品相比，具有部分功能（耐磨性、耐熱性等）與成本優(yōu)勢。 該成果在科技部國家國際合作專項(xiàng)、湖南省國際合作重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下取得一系列創(chuàng)新性成果，包括2個(gè)發(fā)明專利，并于2013年獲得湖南省科技進(jìn)步二等獎（主持）。通過與長沙精達(dá)高分

物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院李丹丹老師課題組提出利用MOF組裝及修飾，調(diào)節(jié)材料的電子離域能力、電荷轉(zhuǎn)移能力及偶極矩等以優(yōu)化H-MPEF性能，并進(jìn)一步通過表面功能修飾，以實(shí)現(xiàn)材料對腫瘤細(xì)胞的特異性靶向能力。

研究團(tuán)隊(duì)以硼(B)摻雜碳為載體，通過電子供體硼(B)對銥 (Ir) 的“原子束縛工程”以及對Ir活性中心電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控，獲得高活性HER催化劑Ir@NBD-C，且Ir的用量僅占商用催化劑的1/4。

專利申請時(shí)，成果處于研發(fā)階段，技術(shù)處于國內(nèi)空白。

（專利號：ZL 201410690807.2） 簡介：本發(fā)明公開了一種BiOBr/RGO納米復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用，屬于光催化劑領(lǐng)域。該復(fù)合材料的活性組分是BiOBr/RGO，特點(diǎn)是花狀的BiOBr與層狀RGO交織在一起，形成獨(dú)特的三維立體結(jié)構(gòu)，其制備方法是：量取一定量的甲苯，十六烷基三甲基溴化銨和油酸，恒溫?cái)嚢瑁尤胙趸@得溶液A；再量取一定量H2O，加入HNO3和Bi(NO3)3·5H2O，得到溶液B；在攪拌狀態(tài)下把溶液B

（專利號：ZL 201410576782.3） 簡介：本發(fā)明公開了一種用于廢水處理的磁性剝離型蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，屬于納米復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該方法通過在蒙脫土表面修飾上大量的羧基，采用原位化學(xué)反應(yīng)將磁性納米粒子引入蒙脫土層間并獲得剝離型結(jié)構(gòu)，結(jié)合四氧化三鐵的磁分離性能和羧基修飾蒙脫土對有機(jī)陽離子染料及重金屬離子的高吸附特性，獲得可磁分離且吸附能力強(qiáng)的磁性剝離型蒙脫土納米復(fù)合吸附材料。本發(fā)明制備工藝簡單、條件可控，制得的磁性剝

劉奇航及其合作者以最近由中科院物理所領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的ZnCu3(OH)6BrF為例，采用修正后的單體平均場密度泛函理論方法，對這一體系的本征和摻雜行為進(jìn)行了詳盡的模擬。研究發(fā)現(xiàn)，ZnCu3(OH)6BrF摻雜后，摻入的電子并沒有成為期待的“自由載流子”，而是局域在一個(gè)銅原子周圍，引起了局域形變。這種電子與束縛它的晶格畸變的復(fù)合體稱為極化子（如圖一所示）。本征材料的帶隙中形成新的電子態(tài)。因此，電子摻雜后，ZnCu3(OH)6BrF并沒有實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。相比之下，具有類似CuO4局部環(huán)境的銅氧化物高溫超導(dǎo)體的母體材料Nd2CuO4顯現(xiàn)除了不同的隨摻雜濃度變化的導(dǎo)電性。研究發(fā)現(xiàn)，低摻雜濃度時(shí)，銅原子附近形成較為擴(kuò)展的極化子，因此在高摻雜濃度時(shí)，這些極化子之間的躍遷可以使系統(tǒng)導(dǎo)電性大大增加，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，與實(shí)驗(yàn)觀測很好地吻合。? 該研究圓滿地解釋了最近實(shí)驗(yàn)上觀測到的Kagome晶格的鋅銅羥基鹵化物在摻雜后并不導(dǎo)電的現(xiàn)象，指出要在量子自旋液體實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，僅僅找到量子自旋液體體系是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須實(shí)現(xiàn)有效摻雜，注入一定濃度的“自由載流子”，為耕耘在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)工作者提出了新的挑戰(zhàn)和實(shí)驗(yàn)方向。