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中心通過“裝備與工藝的協同創新”，創新發展了具有自主產權的大科學裝置—MOCVD高端裝備，并在硅襯底上生長第三代半導體InGaN黃光LED材料，取得了歷史性突破，將黃光LED的光效由國際上報道的不足10%，提升到了27.9%，結束了國際市場上長期缺乏高光效黃光LED的局面。國際同行、諾貝爾獎獲得者中村修二教授高度稱贊這項成果：“硅基黃光LED的技術水平國際領先，這是屬于中國人首次發明的照明技術，它有非常大的價值。”陳良惠院士領銜的12位業內專家，對

1 成果簡介由于能源的危機，中國面臨著巨大的節能壓力，要求我們大力發展節能減排的產業。近幾年來，國內出現了很多水源熱泵， 地熱源熱泵，空氣源熱泵等多種回收低品位熱源的熱泵技術，經驗表明，這些技術得到了很好的推廣，同時具有較強的適應性。但是對于廢水和污水等工業和生活的廢熱，卻沒有很好的利用。企業和家庭的生活污水中含有大量的廢熱，現階段，這些熱量被大量直接排走，造成了巨大浪費。 本技術成果綜合了空氣源和廢熱水源等熱泵的優點，具有從空氣和廢水中同時吸收熱量的功能，同時加入了自循環和相關控制裝置，換熱充分，使熱水器的熱水溫度能夠穩定，同時最大限度的利用廢棄能源，達到最高的系統能效比 COP（ =系統制熱量/系統耗電量），系統 COP最高可達 10。系統樣機如下圖：圖 1 余熱利用高能效比熱泵熱水器樣機 圖 2 系統能效比隨時間變化曲線 圖 2 是實驗系統運行時的系統能效比隨時間的變化曲線，當系統穩定后，系統可長時間運行在高能效比（ COP=10）的工況下，系統能效比 COP 為 6~10 左右，相比電加熱熱水器和鍋爐洗浴，節省電耗 80~90%，節省煤耗 80~90%， 應用前景廣闊。本技術申報國家發明專利和實用新型專利。2 應用說明此系統可充分利用低品位熱能，如廢水熱、地熱、工業廢熱、交通工具廢氣余熱等低溫熱源，適用范圍較廣。熱水器采用自循環溫控和液位控制系統，變頻控制壓縮機系統，確保熱水達到指定溫度才出熱水，隨著運行時間增加，熱水溫度恒定。熱水溫度 40~60℃。 熱水器可用于洗浴中心或者商業酒店等場所，也可用在家庭洗浴和廚房使用。

傳統的量子振蕩理論，包括考慮了塞曼劈裂的SdH振蕩，都無法解釋最新發現的對數周期現象。這預示著該工作為量子振蕩家族增加了一個新的成員。此外，相對于已知的量子極限以外的量子態，例如分數量子霍爾態、魏格納晶體以及密度波相變等，該研究同時揭示了一種量子極限之外的新型量子態。? 進一步分析表明，這一新奇發現中磁電阻振蕩的對數周期性實質上是離散標度不變性的明顯特征。標度不變性指體系在任何尺度下都是自相似的，體系不存在特定的特征尺度。離散標度不變性是連續標度不變性破缺的結果，其顯著特征是體系的特征尺度滿足等比數列。對數周期振蕩是離散標度不變性的典型特征，這一特征在動物學、金融危機、地震、湍流等多種研究領域中都有所體現。在經典物理體系里，離散標度不變性存在于非線性方程導致的分形結構中。譬如著名數學物理學家龐加萊提出的龐加萊圓盤模型就是一種滿足自相似性的分形結構，參見荷蘭著名畫家埃舍爾的畫作Circle Limit III （圖2A）。對于量子體系，目前已知的只有Efimov三體束縛態表現出離散標度不變的行為。近年來，Efimov三體束縛態在冷原子實驗中得到了觀測，進而激發了相關領域極大的研究熱情。

本項目研發的新型量子吸藍光材料，用于防藍光眼鏡，防藍光護眼貼膜等產品。可用于防護液晶（LCD）和有機電致發光（OLED）手機，電腦顯示器等電子產品顯示器屏幕發出的高能藍光，實現健康護眼的目的。該種新型量子吸藍光材料具有超強的光波過濾功能，比市面現有主流吸藍光材料效果高10－100倍，處于世界領先水平。在技術層面優于市場上現有產品。依托于先進的新型量子技術制備防藍光護眼鏡片和護眼貼膜，可高效吸收藍光，從根本上解決電子產品藍光傷害這一社會痛點問題。本項目量子防藍光眼鏡和貼膜產品的生產有兩條技術路線，主要步驟如下：1、無機吸藍光材料分散在聚合物基材（如聚碳酸酯,聚丙烯酸酯）中直接成型；2、無機吸藍光材料分散在紫外光固化膠水中，采用涂布技術制作鏡片或者可貼合膜片。

量子材料與量子相變是本世紀凝聚態物理與材料領域的研究熱點。量子相變與傳統的熱力學相變不同，是在絕對零度下調節非熱力學參量而發生的相變，相變點附近量子漲落而非熱漲落起了重要作用。作為量子相變的經典范例，二維超導-絕緣體相變以及超導-金屬相變研究獲得了2015年美國凝聚態物理最高獎巴克利獎。在量子相變過程中，除超導基態和絕緣基態外，量子金屬態是否存在于二維超導體系一直是理論與實驗上爭論的焦點（Rev. Mod. Phys.91, 11002 (2019)）。根據安德森標度理論，由于量子干涉效應以及相位相干長度在零溫下發散的特性，載流子在趨于絕對零度時會表現出局域化效應，因此理論上不存在二維量子金屬基態。盡管實驗上在各種二維電子體系發現了量子金屬態的可能跡象，但受低臨界溫度的制約以及外界高頻噪聲的影響（Science Advances 5, 3826 (2019)），二維量子金屬態的存在與否仍存在著巨大爭議，是近三十年來國際學術界一直懸而未決的重要物理問題。 最近，北京大學物理學院量子材料中心王健教授、博雅博士后劉易與合作者在高溫超導納米多孔薄膜中首次完全證實了量子金屬態的存在。通過調節反應離子刻蝕的時間，研究團隊在高溫超導釔鋇銅氧（YBCO）多孔薄膜中實現了超導-量子金屬-絕緣體相變。量子金屬態存在的直接證據是體系的電阻隨著溫度降低表現出飽和特性，在高溫超導體YBCO薄膜中，該電阻飽和溫度高達5K，這一溫度相比于傳統超導體系提高了1-2個數量級，大大提升了量子金屬態的穩定性和實驗結果的可信度。通過高頻濾波器極低溫對照實驗表明，是否添加濾波器對體系的電阻在低溫下的飽和規律沒有明顯的作用，有效地排除了外界高頻噪聲對實驗的影響，為量子金屬態的存在提供了可靠的實驗證據。實驗還揭示了量子金屬態的霍爾電阻為零歐姆，意味著量子金屬態具有與超導體類似的粒子空穴對稱性（particle-hole symmetry）。 此外，實驗表明量子金屬態在低溫下滿足歐姆定律且具有巨磁阻效應，這些發現也與理論上對量子金屬態的預期吻合。 研究團隊通過系統的極低溫電輸運測試發現，超導，金屬與絕緣這三個量子基態都有與庫珀電子對相關的h/2e周期的超導量子磁通振蕩，這表明量子金屬態與傳統金屬不同，是玻色金屬態，揭示了庫珀對玻色子對量子金屬態的形成起到了主導作用。（注：傳統金屬中導電是電子，也即費米子）實驗發現，對于超導態的樣品，量子振蕩振幅隨溫度的降低迅速增加而發散; 對于絕緣態的樣品，振幅隨溫度的降低先迅速增加然后在低溫下衰減; 而對于量子金屬態的樣品，振幅隨溫度的降低先迅速增加然后在低溫下飽和。進一步分析揭示出振蕩振幅飽和對應于相位相干長度飽和，是量子金屬形成的一種可能機制。有意思的是通過調控正常態電阻僅兩個數量級，量子振蕩振幅從超導態樣品到最絕緣的樣品變化了九個數量級，這意味著多孔高溫超導體系具備很好的相位相干調控性。 該工作于2019年11月14日在線發表于學術期刊《Science》上。（DOI: 10.1126/science.aax5798；https://science.sciencemag.org/content/early/2019/11/13/science.aax5798）。北京大學王健教授、布朗大學James M. Valles Jr 教授、電子科技大學熊杰教授是本文的共同通訊作者，電子科技大學博士生楊超和北京大學博士后劉易為文章共同第一作者，北京大學為第一通訊作者單位。這一工作的主要合作者還包括布朗大學Jimmy Xu教授，北京大學林熙研究員，北京師范大學劉海文研究員，清華大學姚宏教授，電子科技大學李言榮院士等。該工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中央高校基本科研業務費、量子物質科學協同創新中心、中科院卓越創新中心、低維物理國家重點實驗室開放基金、北京市自然科學基金、北京市交叉科學與技術基金、博士后科學基金等支持。 二維高溫超導體系中量子玻色金屬態的證實是王健研究組與合作者繼量子格里菲斯奇異性發現以來（Science 350, 509 (2015)); Nature Communications 10, 3633 (2019)），在二維超導量子相變領域的又一重要突破。該工作為國際上爭論了三十多年的量子金屬態的存在提供了有力的證據，并為研究量子金屬態提供了新思路。該工作也得到了美國科學院院士斯坦福大學Steven A. Kivelson教授的高度評價，評論文章發表在Journal Club for Condensed Matter Physics（凝聚態物理期刊俱樂部）上。Kivelson教授指出：“這一工作對量子材料的理解具有基礎性的重要意義”。圖一， 釔鋇銅氧（YBCO）納米多孔薄膜中的超導-量子金屬-絕緣體量子相變。(A)用多孔氧化鋁（AAO）模板蝕刻法制備YBCO納米多孔薄膜的工藝示意圖。(B) YBCO納米多孔薄膜掃描電鏡（SEM）圖像。(C) YBCO納米多孔薄膜的幾何結構示意圖。(D)不同刻蝕時間下YBCO納米多孔薄膜的電阻對溫度的依賴關系。超導態(SC)、反常金屬態(AM1)、過渡態(TS)和絕緣態(INS)四種典型薄膜的電阻溫度曲線用黑色表示。圖二,量子金屬態證據。(A)量子金屬態薄膜和超導薄膜的輸運曲線。其中低溫下電阻的飽和行為為量子金屬態的特征。(B) 量子金屬態薄膜極低溫輸運曲線。是否采用高頻濾波器并不改變量子金屬態飽和電阻的特征。插圖: 量子金屬態薄膜的I-V曲線，符合歐姆定律，亦為量子金屬態的證據。(C)典型量子金屬態薄膜的霍爾電阻和縱向電阻隨溫度的變化圖。霍爾電阻(Rxy)在低溫下趨于零，而縱向電阻不為零，表現出量子金屬態的特征。插圖: 量子金屬態薄膜不同溫度下的霍爾電阻(Rxy)。(D) 量子金屬態薄膜的巨磁阻效應，與理論上對量子金屬態的預期相符。圖三，庫柏對在量子相變過程中的相干性衍變 (A)超導態、(B) 量子金屬態、(C)絕緣態的磁導振蕩圖。 (D) 不同溫度下，所有YBCO薄膜的磁導振蕩的振幅。對于量子金屬態薄膜，磁導振蕩的振幅隨溫度的降低在5 K左右而飽和。而超導態薄膜磁導振蕩的振幅在低溫下發散，絕緣態薄膜磁導振蕩的振幅隨著溫度降低先增加后減小。(E) 通過相位相干的近似模型，計算得到量子金屬態的相位相干長度在低溫下飽和。揭示了量子金屬形成的一種可能機制。

實驗裝置簡圖，原子能級以及與原子相互作用的光脈沖序列復旦大學物理學系精密測量物理與量子光學團隊開展國際合作研究，在突破標準量子極限的精密測量研究中取得系列重要進展。團隊利用預測和回溯測量的方法，實現了迄今含原子數最多的原子自旋壓縮以及突

本項目開發了一種量子保密通信保障信息傳輸安全條件下的量子安全云智慧考場作弊防控新技術，并成功地開發了量子安全云智慧偵測器屏蔽、量子安全偵測等終端產品， 所開發完成的量子安全云智慧考場技防平臺，確保考試安全和公平公正”的明確指示，針對當前無線電作弊的現狀和未來趨勢，實施有效的考場電子防衛。該系統偵測范圍涵蓋當前已知的幾乎所有無線電作弊設備（包括語音通信、字符通信以及手機/對講機等），兼具實時偵測、作弊信號識別、作弊信號內容探測、作弊信號還原取證、對作弊信號實施阻斷等多種能力。功能全面強大，易于部署，且能夠接入考務綜合管理平臺，通過數據接口鏈接支持與巡查指揮等其他系統的互聯互通和協同工作，是目前業內最先進最完整的高科技作弊防控解決方案。 

超高的遷移率、超低載流子濃度，以及單個費米口袋特性是整個實驗成功的關鍵所在。他們研究了多種高品質的ZrTe5晶體，該材料在2014年被中科院物理所翁紅明、戴希和方忠等人預測可能具有非平庸的拓撲性。在低溫和小磁場條件下，通過量子振蕩輸運測量和分析手段，可以重構出一個非常清晰的閉合費米面拓撲結構。這種封閉的三維費米面可以與準二維體系明確分開，在量子極限

采用冷連軋法生產線、絲材是北京科技大學在國內率先研究成功并推廣的一項新技術。其關鍵設備是Y型三輥冷連軋機組，具有生產效率高；產品變形均勻、綜合機械性能優良，總變形量大；可減少中間退火和酸洗工序。適用于中、高碳素鋼絲、合金結構鋼絲、實心焊絲、藥芯焊絲、軸承鋼絲、不銹鋼絲、精密合金絲以及有色金屬和合金等各種光圓的和異型的絲線的生產。 用主動式Y型冷連軋法生產絲線材與傳統的冷拔法相比，具有以下特點： 變形區金屬受到三向壓應力作用，無拉拔變形的拉應力，有利于材料塑性潛能的發揮，產品延伸率較高，特別適用于連鑄盤圓坯的延伸軋制；適用于難變形金屬的加工。 無需預先多次壓尖，主動旋轉的軋輥自動咬人盤條，操作十分方便； 主動連軋的原料可以是盤圓也可以是直條，軋出的產品呈直條狀，既可進行盤卷收錢（盤徑隨意可調），又可得到直條產品，方便用戶使用； 原料不要求酸洗和潤滑涂層處理，采用直徑14毫米的連鑄合金線坯，通過連軋得到直徑6毫米以下的盤卷，省去了中間的退火和酸洗工序。因而顯著地節約能源，提高成材率，減少或消除廢酸的污染； 采用乳化液對軋輥、齒輪，軋件冷卻潤滑，循環使用，減少粉塵污染，無“三廢”； 微型軋機，設備緊湊，占地面積少，每條生產線的操作人員只需2人； 我國第一臺Y型三輥冷連軋機是由北京科技大學自行設計、制造。1989年Y型三輥軋機冷連軋絲線材技術就通過了原冶金部組織的技術鑒定，專家組認為：“工藝穩定，產品質量符合要求，工藝技術具有先進性和實用性，是對傳統的拉絲生產工藝和設備的一項重要改革，在主要技術方面達到了國內領先和國際八十年代的先進水平。”經過多年研究和生產實踐，工藝優化的第二代軋機已在北京、上海等地成功推廣使用。Y型三輥軋機冷連軋絲線材技術是一項成熟的生產工藝，八十年代以來，在意大利美國德國等已普遍采用。實際生產證明，采用鋼絲冷連軋新工藝代替傳統的粗拉和中拉生產各種光圓和異型的絲線材，其經濟效益顯著提高。

當原子核的核子數（質子或中子）為2，8，20，28，50，82，126的時候，原子核性質會表現出格外的穩定性，這些數字被稱之為原子核的“幻數”。Mayer 和 Jensen等人利用包含了自旋軌道耦合的殼模型對幻數進行了成功的解釋，他們開創性的工作被授予1963年諾貝爾物理學獎。隨著對遠離穩定線原子核性質的研究，人們發現在某些區域原子核殼結構發生了顯著變化，與傳統殼模型的描述很不一致。為此人們給出了很多理論解釋，其中張量力作為新殼演化的重要原因，近些年成功地解釋了核素圖中多個質量區域新的殼演化規律，受到人們的廣泛關注。  雙幻核132Sn（Z=50，N=82）附近由于實驗數據缺乏，人們對該區域殼結構是否會發生變化一直存在著爭論。因此，實驗上進一步研究該區域的殼演化特征，探討殼演化內在機制是一個非常重要而有趣的課題，對理解核天體物理中的快中子俘獲過程也有重要意義。圖1. 奇質量Ag同位素第一個1/2-態和9/2+態 圖2. (a) 理論計算的質子有效單粒子能能級差的系統性演化 曲線。(b) 中子在h11/2軌道的占據 近期，核物理與核技術國家重點實驗室的李智煥、華輝課題組和合作者在日本理化學研究所開展了對123Pd和125Pd核的β衰變實驗研究，首次在衰變子核123Ag和125Ag 的低激發能區發現了具有β放射性的同核異能態。利用新發現的同核異能態，討論了奇質量Ag同位素中由πg9/2 和 πp1/2兩個軌道形成的Z=40次閉殼能隙在N=82附近的演化（見圖1）。研究表明在N=82處，Z=40次閉殼能隙可能存在明顯的減小。為了進一步了解殼演化的微觀機制，使用包含了張量力的殼模型計算了這個質量區單粒子軌道的演化，結果顯示相比于N=50處，Z=40次閉殼能隙在N =82處存在明顯的減小，張量力對 Ag 同位素中πg9/2 和 πp1/2 軌道以及 Z=40 次閉殼能隙在接近 N=82 時的演化起到非常重要的作用（見圖2）。研究工作發表在近期《物理評論快報》[Phys. Rev. Lett. 122, 212502 (2019)]上。 研究論文第一作者是北京大學博士生陳志強，李智煥和華輝為該論文的共同通訊作者。研究工作得到了科技部項目和基金委項目的資助。