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北京大學物理學院“科技部極端光學創新研究團隊”肖云峰研究員和龔旗煌院士領導的課題組利用超高品質因子回音壁模式光學微腔，極大地增強了表面對稱性破缺誘導的非線性光學效應，得到的二次諧波轉換效率提升了14個數量級。相關研究成果在線發表在《自然?光子學》(Nature Photonics)上，文章題為“Symmetry-breaking-induced nonlinear optics at a microcavity surface”。左圖：表面二次諧波效應示意圖；右圖：光學微腔增強表面非線性效應。 二階非線性光學效應是現代光學研究與應用中最基本、最重要的非線性光學過程之一，被廣泛地用于實現頻率轉換、光學調制和量子光源等。由于結構反演對稱性的限制，常用的硅基光子學材料往往不具備二階非線性電偶極響應。借助材料的表面或界面，這種反演對稱性可以被打破，進而誘導出二階非線性光學響應。然而，傳統的表/界面非線性光學研究存在兩個重要挑戰：一是非線性轉換效率極低，即使在高強度的脈沖光激發下也僅能產生極少量的二階非線性光子；二是體相電四極響應嚴重地干擾表面對稱性破缺誘導的非線性信號分析。 該項工作中，北京大學課題組利用超高品質因子回音壁光學微腔極大增強光與物質相互作用的優勢，在二氧化硅微球腔中獲得了高亮度的二次諧波和二次和頻信號。為了充分發揮微腔“雙增強”效應，研究人員發展了一種動態相位匹配方法，利用光學微腔中熱效應和光學克爾效應的相位調制，高效地實現了基波和諧波信號同時與微腔模式共振。實驗上獲得的二次諧波轉換效率達0.049% W-1，相比傳統表面非線性光學，該效率增強了14個數量級。左圖：實驗獲得的激發光和二次諧波光譜圖；右圖：動態相位匹配過程二次諧波功率變化。 研究人員進一步通過對基波偏振和二次諧波模式場分布的測量分析，成功提取得到只有表面對稱性破缺誘導的非線性信號，排除了體相電四極響應的干擾。這種表面對稱性破缺誘導的非線性信號有望作為一種超高靈敏度的無標記“探針”，用來檢測和研究材料表面分子的結構、排布、吸收等物理與化學性質，為表面科學研究與應用提供了一個全新的物理平臺；同時，該項研究發展的動態相位匹配機制具有普適性，可進一步推廣到不同材料、不同形狀的光學諧振腔中，有望在非線性集成光子學中發揮重要作用。 研究論文的共同第一作者是張雪悅和曹啟韜同學，現分別在美國加州理工學院應用物理系和北京大學物理學院攻讀博士學位，通訊作者為肖云峰研究員。論文合作者包括新加坡國立大學仇成偉教授和王卓博士、清華大學劉玉璽教授、圣路易斯華盛頓大學楊蘭教授等。 研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、量子物質科學協同創新中心和極端光學協同創新中心等的支持。

項目組在國家自然科學基金重點項目和國家重點研發計劃等 項目的資助下，歷時15年，通過大量模型試驗、理論研究、數值模擬、設計理 論與方法研究以及工程實踐，取得了系統的技術成果，形成了鋼管約束混凝土結 構技術。項目的主要創新性技術內容如下：1.創建了鋼管約束混凝土結構體系，解決了傳統的鋼管混凝土和型鋼混凝土結 構節點復雜等系列技術難題。2.建立了鋼管約束混凝土構件的靜力與抗震性能分析理論及方法，提出了構件 設計技術。3.建立了鋼管約束混凝土構件的受火分析理論與方法，提出了構件抗火設計技 術。4.建立了鋼管約束混凝土結構梁柱節點的靜力與抗震性能分析理論及方法，提 出了節點設計技術。5.建立了高層、復雜鋼管約束混凝土結構體系的弾塑性有限元高效分析方法，

基于過去發展的基于第一性原理電子結構計算的有限溫度下鐵電-順電相變模擬手段，指出Fisher等人提出的有限尺寸標度理論存在缺陷，并針對鐵電-順電相比提出修正方法。此理論缺陷存在的本質原因是理論推導過程中對體材到薄膜演變過程中哈密頓量變化的忽視，是由當時實驗技術與針對具體材料物性理論模擬手段的局限造成的。新發展出來的修正方法可廣泛適用于類似鐵電材料的物性模擬。 研究中，以SnTe作為一個例子，來研究標度律不成立的體系；以BaTiO3為一個例子，來描述標度律成立的體系。通過對比兩類材料在從體材到薄膜變化過程中電子結構與相變溫度變化的規律，作者發現相變序參量的變化可以作為一個描述子，來區分此兩類系統。在標度律成立的體系，體材與薄膜的相變序參量并不發生變化，這個也是70年代Fisher等人提出標度律的一個基本假設。而對SnTe這類材料，在從體材到薄膜的演化過程中，相變序參量已經發生了變化。這一機制也為尋找、預測和設計低維高Tc鐵電材料提供了新思路。不同于之前研究常采用的施加應變等外部調制手段，新機制預測的低維鐵電材料具備本征高Tc，更易于脫離實驗室條件走向工業生產。課題組期待這一工作能激發更多高Tc鐵電材料的發現。圖1. 材料的相變序列(a) 滿足標度律的傳統鐵電材料；(b) 不滿足標度律的二維鐵電材料；(c) 不滿足標度律的一維鐵電材料。當且僅當材料的低維相變序列發生改變時，標度律不成立，該材料有可能發現高Tc，即(b)(c)，有待于進一步的實驗發現。

(2018年度高等學校科學研究優秀成果獎(科技進步獎)一等獎) 成果簡介： 隨著國民經濟的快速發展，我國進行了世界上最大規模的土木工程建設，其 中鋼一混凝土組合結構在高層、大跨、重載結構中得到廣泛應用，發展鋼一混凝 土組合結構是結構工程領域未來發展的重要趨勢。但傳統的鋼管混凝土和型鋼混 凝土結構存在節點復雜、施工困難、高強鋼材和高強混凝土難以應用等問題；除 此之外，傳統的鋼管混凝土構件耐火極限偏低，防火成本高，傳統的型鋼混凝土 構件存在抗震性能不足等問題；這些長期無法解決的問題阻礙了鋼管混凝土和型 鋼混凝土結構在工程中的進一步廣泛應用。 針對這些問題，項目組在國家自然科學基金重點項目和國家重點研發計劃等 項目的資助下，歷時15年，通過大量模型試驗、理論研究、數值模擬、設計理 論與方法研究以及工程實踐，取得了系統的技術成果，形成了鋼管約束混凝土結 構技術。項目的主要創新性技術內容如下： 創建了鋼管約束混凝土結構體系，解決了傳統的鋼管混凝土和型鋼混凝土結 構節點復雜等系列技術難題。 建立了鋼管約束混凝土構件的靜力與抗震性能分析理論及方法，提出了構件 設計技術。 建立了鋼管約束混凝土構件的受火分析理論與方法，提出了構件抗火設計技 術。 建立了鋼管約束混凝土結構梁柱節點的靜力與抗震性能分析理論及方法，提 出了節點設計技術。 建立了高層、復雜鋼管約束混凝土結構體系的弾塑性有限元高效分析方法，提出了結構體系抗震設計技術。

國內首次提出利用圖像重構技術結合3D打印技術進行結合的構想。依靠自 主研發超聲影像圖像分割與三維重構技術、數字化測量技術、3D打印等技術， 進而豐富醫療服務內容。本項目最突出的特點不僅是一項新技術在市場的嘗試， 更是將科技元素包裹在文化藝術當中，讓科學體現出親情的溫度，將人文化的情 感關懷融入其中。

我國快消品生產企業一般都采用人工管理方式，無法及時跟蹤、監控產品的流通情況，因此竄貨現象較為嚴重，破壞了原有的市場價格體系，降低了企業品牌信譽。本項目針對上述情況，提出了一種全新的商品包裝多維信息防偽理論與實現方法，將商品原始信息通過矩陣編解碼方式映射到商品外包裝三維模型的局部區域并隱藏于圖案中。通過圖像識別的方式來對矩陣編碼信息進行提取，從而完成對快消品的溯源。同時做到了防破壞、低成本與易于實現。

本實用新型涉及一種口腔保健裝置，尤其是涉及一種含有窄光譜 LED 紅光的牙刷。

相關專利提出了將普通指引導管和延長導管結合在一起，用于冠脈介入治療時抽吸血栓和增加支撐力的作用。

近日，能源領域期刊Energy & Environmental Science（IF=33.250）發表了有關超高效太陽能海水淡化研究成果Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solar still，該論文由上海交大制冷與低溫工程研究所ITEWA創新團隊的徐震原副教授和王如竹教授與麻省理工學院Lenan Zhang博士和Evelyn N. Wang教授等合作完成，上海交通大學為第一完成單位。全被動式的太陽能海水淡化是解決海水淡化技術適應性的完美方案，且適用于缺乏基建和偏遠地區，然而其效率一直偏低（約35%）。近年來，太陽能界面蒸發為高效便攜式海水淡化提供了新的思路，成為了能源科學、材料科學和熱科學的交叉領域研究熱點，但在其效率仍然十分有限（約100%）。本研究提出的“界面局部加熱型多級太陽能蒸餾架構”結合了太陽能界面局部加熱和蒸汽焓回收，突破了前述研究的局限，顯著提升了被動式太陽能海水淡化的效率。 在該論文中研究團隊指出系統性的能量傳遞優化，而非高性能材料，是達到超高效太陽能海水淡化的關鍵。通過采用商用和低成本材料搭建的實驗裝置，研究團隊在一個太陽輻照條件下創紀錄地實現了385%的效率和5.78 L m-2 h-1的海水淡化產水率。除此之外，該裝置可以通過毛細作用進行被動補水，同時通過鹽分在夜間的反向擴散實現被動排鹽，保證長效穩定的被動式工作。該研究所達到效率比2018年12月發表于Nature Sustainability和2019年7月發表于Nature Communications的被動式太陽能海水淡化效率記錄分別高出約2.8倍和2倍，成為該領域的效率新記錄。該工作為解決偏遠或離網地區淡水短缺問題提供了實際解決方案，也為界面太陽能蒸發走向實用化和高效化提供了全新思路和理論框架。 該研究工作獲得了國家自然科學基金面上項目（51976123）和創新研究群體項目（51521004）的資助。王如竹教授領銜的ITEWA創新團隊（Innovative Team for Energy, Water & Air）致力于解決能源、水、空氣交叉領域的前沿基礎性科學問題和關鍵技術，旨在通過學科交叉實現材料-器件-系統層面的整體解決方案，推動相關領域取得突破性進展，近兩年來已經在Joule上發表論文3篇，在Advanced Materials，Angewandte Chemie, iScience以及Energy Storage Materials上發表論文各1篇。論文鏈接：Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solar stillMIT News：Simple, solar-powered water desalination

浙江工業大學張文教授團隊正攻關浙江省科技廳關于2019-nCoV應急科研項目，與浙江省疾病預防控制中心合作，幫助解決目前針對新冠肺炎無特效藥的臨床問題。張文教授團隊自2014年H7N9禽流感疫情發生以來，就開始研究流感和冠狀病毒致病機制，以及針對病毒的靶向藥物開發。 張文團隊早在2014年開始，就陸續開展針對SARS-CoV、MERS-CoV、塞卡、埃博拉（CoV）冠狀病毒，以及H7N9甲型流感病毒、某些H1N1亞型甲型流感病毒的抗病毒藥物研發。他們發現，在這些病毒入侵的宿主細胞，有種絲氨酸蛋白酶TMPRSS2（Ⅱ型跨膜絲氨酸蛋白酶（TTSP）），它可能就是我們要找的“魔術剪刀”，換個角度來說，也就是一個極佳的抗病毒藥物靶點。2017年，張文團隊在公開發表的文獻（Biochimie, 2017, 142, 1-10）中，對冠狀病毒侵入宿主細胞進行病毒復制的過程進行了詳細闡述。 SARS-CoV冠狀病毒進入宿主細胞可能通過的兩個途徑：途徑1，冠狀病毒與宿主細胞受體（對2019-nCoV的受體是血管緊張素轉化酶II，ACE2）結合，以內吞的形式進入宿主細胞，形成胞內體，在這過程中刺突蛋白被組織蛋白酶活化。由于胞內體pH值下降致使病毒包膜與胞體內膜的融合，并將病毒遺傳基因RNA釋放到胞漿中，然后進行RNA轉錄、復制和轉錄。新的病毒RNA被轉運至內質網、高爾基體中間部位組裝的地方。在這里由宿主細胞合成的無活性的刺突糖蛋白（spike protein）必須由絲氨酸蛋白酶TMPRSS2剪切為有活性的片段，包裝在病毒上。然后，RNA和結構蛋白組裝并發芽成囊泡；囊泡被轉運到細胞表面并在TMPRSS2幫助下釋放。途徑2，刺突糖蛋白（spike protein）可以在細胞表面在TMPRSS2幫助下被激活，導致病毒膜與宿主細胞質膜融合。TMPRSS2在高爾基體或質膜上，無論是在病毒組裝過程中還是在附著和釋放過程中，都發生了對刺突糖蛋白的剪切，這也確保了新病毒的活性。TMPRSS2激活SARS-CoV會干擾干擾素誘導的跨膜蛋白（IFITMs）對SARS-CoVS的抑制作用，IFITMs是一類干擾素誘導的宿主細胞蛋白，可抑制幾種包膜病毒進入。 所獲得的證據表明，TMPRSS2在SARS-CoV感染中發揮著重要作用。團隊前期研究發現TMPRSS2基因組里有一段序列能特異性地與團隊優選的合成小分子先導化合物作用，下調TMPRSS2基因表達，從而在宿主細胞中能抑制病毒復制、增殖。圖2為團隊篩選的部分小分子化合物。團隊正加快新冠肺炎防治藥物科研攻關的研究進程，爭取在2020年3月-12月在新結構分子和老藥篩選方面有階段性實質成果，為疫情防控阻擊戰貢獻工大力量。