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北京大學(xué)物理學(xué)院“科技部極端光學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”肖云峰研究員和龔旗煌院士領(lǐng)導(dǎo)的課題組利用超高品質(zhì)因子回音壁模式光學(xué)微腔，極大地增強(qiáng)了表面對(duì)稱性破缺誘導(dǎo)的非線性光學(xué)效應(yīng)，得到的二次諧波轉(zhuǎn)換效率提升了14個(gè)數(shù)量級(jí)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然?光子學(xué)》(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(yīng)示意圖；右圖：光學(xué)微腔增強(qiáng)表面非線性效應(yīng)。 二階非線性光學(xué)效應(yīng)是現(xiàn)代光學(xué)研究與應(yīng)用中最基本、最重要的非線性光學(xué)過(guò)程之一，被廣泛地用于實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換、光學(xué)調(diào)制和量子光源等。由于結(jié)構(gòu)反演對(duì)稱性的限制，常用的硅基光子學(xué)材料往往不具備二階非線性電偶極響應(yīng)。借助材料的表面或界面，這種反演對(duì)稱性可以被打破，進(jìn)而誘導(dǎo)出二階非線性光學(xué)響應(yīng)。然而，傳統(tǒng)的表/界面非線性光學(xué)研究存在兩個(gè)重要挑戰(zhàn)：一是非線性轉(zhuǎn)換效率極低，即使在高強(qiáng)度的脈沖光激發(fā)下也僅能產(chǎn)生極少量的二階非線性光子；二是體相電四極響應(yīng)嚴(yán)重地干擾表面對(duì)稱性破缺誘導(dǎo)的非線性信號(hào)分析。 該項(xiàng)工作中，北京大學(xué)課題組利用超高品質(zhì)因子回音壁光學(xué)微腔極大增強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用的優(yōu)勢(shì)，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(hào)。為了充分發(fā)揮微腔“雙增強(qiáng)”效應(yīng)，研究人員發(fā)展了一種動(dòng)態(tài)相位匹配方法，利用光學(xué)微腔中熱效應(yīng)和光學(xué)克爾效應(yīng)的相位調(diào)制，高效地實(shí)現(xiàn)了基波和諧波信號(hào)同時(shí)與微腔模式共振。實(shí)驗(yàn)上獲得的二次諧波轉(zhuǎn)換效率達(dá)0.049% W-1，相比傳統(tǒng)表面非線性光學(xué)，該效率增強(qiáng)了14個(gè)數(shù)量級(jí)。左圖：實(shí)驗(yàn)獲得的激發(fā)光和二次諧波光譜圖；右圖：動(dòng)態(tài)相位匹配過(guò)程二次諧波功率變化。 研究人員進(jìn)一步通過(guò)對(duì)基波偏振和二次諧波模式場(chǎng)分布的測(cè)量分析，成功提取得到只有表面對(duì)稱性破缺誘導(dǎo)的非線性信號(hào)，排除了體相電四極響應(yīng)的干擾。這種表面對(duì)稱性破缺誘導(dǎo)的非線性信號(hào)有望作為一種超高靈敏度的無(wú)標(biāo)記“探針”，用來(lái)檢測(cè)和研究材料表面分子的結(jié)構(gòu)、排布、吸收等物理與化學(xué)性質(zhì)，為表面科學(xué)研究與應(yīng)用提供了一個(gè)全新的物理平臺(tái)；同時(shí)，該項(xiàng)研究發(fā)展的動(dòng)態(tài)相位匹配機(jī)制具有普適性，可進(jìn)一步推廣到不同材料、不同形狀的光學(xué)諧振腔中，有望在非線性集成光子學(xué)中發(fā)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(xué)，現(xiàn)分別在美國(guó)加州理工學(xué)院應(yīng)用物理系和北京大學(xué)物理學(xué)院攻讀博士學(xué)位，通訊作者為肖云峰研究員。論文合作者包括新加坡國(guó)立大學(xué)仇成偉教授和王卓博士、清華大學(xué)劉玉璽教授、圣路易斯華盛頓大學(xué)楊蘭教授等。 研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心和極端光學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等的支持。

項(xiàng)目組在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等 項(xiàng)目的資助下，歷時(shí)15年，通過(guò)大量模型試驗(yàn)、理論研究、數(shù)值模擬、設(shè)計(jì)理 論與方法研究以及工程實(shí)踐，取得了系統(tǒng)的技術(shù)成果，形成了鋼管約束混凝土結(jié) 構(gòu)技術(shù)。項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新性技術(shù)內(nèi)容如下：1.創(chuàng)建了鋼管約束混凝土結(jié)構(gòu)體系，解決了傳統(tǒng)的鋼管混凝土和型鋼混凝土結(jié) 構(gòu)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜等系列技術(shù)難題。2.建立了鋼管約束混凝土構(gòu)件的靜力與抗震性能分析理論及方法，提出了構(gòu)件 設(shè)計(jì)技術(shù)。3.建立了鋼管約束混凝土構(gòu)件的受火分析理論與方法，提出了構(gòu)件抗火設(shè)計(jì)技 術(shù)。4.建立了鋼管約束混凝土結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的靜力與抗震性能分析理論及方法，提 出了節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)。5.建立了高層、復(fù)雜鋼管約束混凝土結(jié)構(gòu)體系的弾塑性有限元高效分析方法，

基于過(guò)去發(fā)展的基于第一性原理電子結(jié)構(gòu)計(jì)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(biāo)度理論存在缺陷，并針對(duì)鐵電-順電相比提出修正方法。此理論缺陷存在的本質(zhì)原因是理論推導(dǎo)過(guò)程中對(duì)體材到薄膜演變過(guò)程中哈密頓量變化的忽視，是由當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與針對(duì)具體材料物性理論模擬手段的局限造成的。新發(fā)展出來(lái)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(gè)例子，來(lái)研究標(biāo)度律不成立的體系；以BaTiO3為一個(gè)例子，來(lái)描述標(biāo)度律成立的體系。通過(guò)對(duì)比兩類材料在從體材到薄膜變化過(guò)程中電子結(jié)構(gòu)與相變溫度變化的規(guī)律，作者發(fā)現(xiàn)相變序參量的變化可以作為一個(gè)描述子，來(lái)區(qū)分此兩類系統(tǒng)。在標(biāo)度律成立的體系，體材與薄膜的相變序參量并不發(fā)生變化，這個(gè)也是70年代Fisher等人提出標(biāo)度律的一個(gè)基本假設(shè)。而對(duì)SnTe這類材料，在從體材到薄膜的演化過(guò)程中，相變序參量已經(jīng)發(fā)生了變化。這一機(jī)制也為尋找、預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)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(yīng)變等外部調(diào)制手段，新機(jī)制預(yù)測(cè)的低維鐵電材料具備本征高Tc，更易于脫離實(shí)驗(yàn)室條件走向工業(yè)生產(chǎn)。課題組期待這一工作能激發(fā)更多高Tc鐵電材料的發(fā)現(xiàn)。圖1. 材料的相變序列(a) 滿足標(biāo)度律的傳統(tǒng)鐵電材料；(b) 不滿足標(biāo)度律的二維鐵電材料；(c) 不滿足標(biāo)度律的一維鐵電材料。當(dāng)且僅當(dāng)材料的低維相變序列發(fā)生改變時(shí)，標(biāo)度律不成立，該材料有可能發(fā)現(xiàn)高Tc，即(b)(c)，有待于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。

(2018年度高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)(科技進(jìn)步獎(jiǎng))一等獎(jiǎng)) 成果簡(jiǎn)介： 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)進(jìn)行了世界上最大規(guī)模的土木工程建設(shè)，其 中鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)在高層、大跨、重載結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，發(fā)展鋼一混凝 土組合結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)。但傳統(tǒng)的鋼管混凝土和型鋼混 凝土結(jié)構(gòu)存在節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、施工困難、高強(qiáng)鋼材和高強(qiáng)混凝土難以應(yīng)用等問(wèn)題；除 此之外，傳統(tǒng)的鋼管混凝土構(gòu)件耐火極限偏低，防火成本高，傳統(tǒng)的型鋼混凝土 構(gòu)件存在抗震性能不足等問(wèn)題；這些長(zhǎng)期無(wú)法解決的問(wèn)題阻礙了鋼管混凝土和型 鋼混凝土結(jié)構(gòu)在工程中的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。 針對(duì)這些問(wèn)題，項(xiàng)目組在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等 項(xiàng)目的資助下，歷時(shí)15年，通過(guò)大量模型試驗(yàn)、理論研究、數(shù)值模擬、設(shè)計(jì)理 論與方法研究以及工程實(shí)踐，取得了系統(tǒng)的技術(shù)成果，形成了鋼管約束混凝土結(jié) 構(gòu)技術(shù)。項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新性技術(shù)內(nèi)容如下： 創(chuàng)建了鋼管約束混凝土結(jié)構(gòu)體系，解決了傳統(tǒng)的鋼管混凝土和型鋼混凝土結(jié) 構(gòu)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜等系列技術(shù)難題。 建立了鋼管約束混凝土構(gòu)件的靜力與抗震性能分析理論及方法，提出了構(gòu)件 設(shè)計(jì)技術(shù)。 建立了鋼管約束混凝土構(gòu)件的受火分析理論與方法，提出了構(gòu)件抗火設(shè)計(jì)技 術(shù)。 建立了鋼管約束混凝土結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的靜力與抗震性能分析理論及方法，提 出了節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)。 建立了高層、復(fù)雜鋼管約束混凝土結(jié)構(gòu)體系的弾塑性有限元高效分析方法，提出了結(jié)構(gòu)體系抗震設(shè)計(jì)技術(shù)。

國(guó)內(nèi)首次提出利用圖像重構(gòu)技術(shù)結(jié)合3D打印技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的構(gòu)想。依靠自 主研發(fā)超聲影像圖像分割與三維重構(gòu)技術(shù)、數(shù)字化測(cè)量技術(shù)、3D打印等技術(shù)， 進(jìn)而豐富醫(yī)療服務(wù)內(nèi)容。本項(xiàng)目最突出的特點(diǎn)不僅是一項(xiàng)新技術(shù)在市場(chǎng)的嘗試， 更是將科技元素包裹在文化藝術(shù)當(dāng)中，讓科學(xué)體現(xiàn)出親情的溫度，將人文化的情 感關(guān)懷融入其中。

我國(guó)快消品生產(chǎn)企業(yè)一般都采用人工管理方式，無(wú)法及時(shí)跟蹤、監(jiān)控產(chǎn)品的流通情況，因此竄貨現(xiàn)象較為嚴(yán)重，破壞了原有的市場(chǎng)價(jià)格體系，降低了企業(yè)品牌信譽(yù)。本項(xiàng)目針對(duì)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(shí)現(xiàn)方法，將商品原始信息通過(guò)矩陣編解碼方式映射到商品外包裝三維模型的局部區(qū)域并隱藏于圖案中。通過(guò)圖像識(shí)別的方式來(lái)對(duì)矩陣編碼信息進(jìn)行提取，從而完成對(duì)快消品的溯源。同時(shí)做到了防破壞、低成本與易于實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)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(guān)專利提出了將普通指引導(dǎo)管和延長(zhǎng)導(dǎo)管結(jié)合在一起，用于冠脈介入治療時(shí)抽吸血栓和增加支撐力的作用。

近日，能源領(lǐng)域期刊Energy & Environmental Science（IF=33.250）發(fā)表了有關(guān)超高效太陽(yáng)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(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的徐震原副教授和王如竹教授與麻省理工學(xué)院Lenan Zhang博士和Evelyn N. Wang教授等合作完成，上海交通大學(xué)為第一完成單位。全被動(dòng)式的太陽(yáng)能海水淡化是解決海水淡化技術(shù)適應(yīng)性的完美方案，且適用于缺乏基建和偏遠(yuǎn)地區(qū)，然而其效率一直偏低（約35%）。近年來(lái)，太陽(yáng)能界面蒸發(fā)為高效便攜式海水淡化提供了新的思路，成為了能源科學(xué)、材料科學(xué)和熱科學(xué)的交叉領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，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(jí)太陽(yáng)能蒸餾架構(gòu)”結(jié)合了太陽(yáng)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(dòng)式太陽(yáng)能海水淡化的效率。 在該論文中研究團(tuán)隊(duì)指出系統(tǒng)性的能量傳遞優(yōu)化，而非高性能材料，是達(dá)到超高效太陽(yáng)能海水淡化的關(guān)鍵。通過(guò)采用商用和低成本材料搭建的實(shí)驗(yàn)裝置，研究團(tuán)隊(duì)在一個(gè)太陽(yáng)輻照條件下創(chuàng)紀(jì)錄地實(shí)現(xiàn)了385%的效率和5.78 L m-2 h-1的海水淡化產(chǎn)水率。除此之外，該裝置可以通過(guò)毛細(xì)作用進(jìn)行被動(dòng)補(bǔ)水，同時(shí)通過(guò)鹽分在夜間的反向擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)被動(dòng)排鹽，保證長(zhǎng)效穩(wěn)定的被動(dòng)式工作。該研究所達(dá)到效率比2018年12月發(fā)表于Nature Sustainability和2019年7月發(fā)表于Nature Communications的被動(dòng)式太陽(yáng)能海水淡化效率記錄分別高出約2.8倍和2倍，成為該領(lǐng)域的效率新記錄。該工作為解決偏遠(yuǎn)或離網(wǎng)地區(qū)淡水短缺問(wèn)題提供了實(shí)際解決方案，也為界面太陽(yáng)能蒸發(fā)走向?qū)嵱没透咝Щ峁┝巳滤悸泛屠碚摽蚣堋?該研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（51976123）和創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目（51521004）的資助。王如竹教授領(lǐng)銜的ITEWA創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（Innovative Team for Energy, Water & Air）致力于解決能源、水、空氣交叉領(lǐng)域的前沿基礎(chǔ)性科學(xué)問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)，旨在通過(guò)學(xué)科交叉實(shí)現(xiàn)材料-器件-系統(tǒng)層面的整體解決方案，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，近兩年來(lái)已經(jīng)在Joule上發(fā)表論文3篇，在Advanced Materials，Angewandte Chemie, iScience以及Energy Storage Materials上發(fā)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(yè)大學(xué)張文教授團(tuán)隊(duì)正攻關(guān)浙江省科技廳關(guān)于2019-nCoV應(yīng)急科研項(xiàng)目，與浙江省疾病預(yù)防控制中心合作，幫助解決目前針對(duì)新冠肺炎無(wú)特效藥的臨床問(wèn)題。張文教授團(tuán)隊(duì)自2014年H7N9禽流感疫情發(fā)生以來(lái)，就開(kāi)始研究流感和冠狀病毒致病機(jī)制，以及針對(duì)病毒的靶向藥物開(kāi)發(fā)。 張文團(tuán)隊(duì)早在2014年開(kāi)始，就陸續(xù)開(kāi)展針對(duì)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(fā)。他們發(fā)現(xiàn)，在這些病毒入侵的宿主細(xì)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(shù)剪刀”，換個(gè)角度來(lái)說(shuō)，也就是一個(gè)極佳的抗病毒藥物靶點(diǎn)。2017年，張文團(tuán)隊(duì)在公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)（Biochimie, 2017, 142, 1-10）中，對(duì)冠狀病毒侵入宿主細(xì)胞進(jìn)行病毒復(fù)制的過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。 SARS-CoV冠狀病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞可能通過(guò)的兩個(gè)途徑：途徑1，冠狀病毒與宿主細(xì)胞受體（對(duì)2019-nCoV的受體是血管緊張素轉(zhuǎn)化酶II，ACE2）結(jié)合，以內(nèi)吞的形式進(jìn)入宿主細(xì)胞，形成胞內(nèi)體，在這過(guò)程中刺突蛋白被組織蛋白酶活化。由于胞內(nèi)體pH值下降致使病毒包膜與胞體內(nèi)膜的融合，并將病毒遺傳基因RNA釋放到胞漿中，然后進(jìn)行RNA轉(zhuǎn)錄、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。新的病毒RNA被轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體中間部位組裝的地方。在這里由宿主細(xì)胞合成的無(wú)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(jié)構(gòu)蛋白組裝并發(fā)芽成囊泡；囊泡被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)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(xì)胞表面在TMPRSS2幫助下被激活，導(dǎo)致病毒膜與宿主細(xì)胞質(zhì)膜融合。TMPRSS2在高爾基體或質(zhì)膜上，無(wú)論是在病毒組裝過(guò)程中還是在附著和釋放過(guò)程中，都發(fā)生了對(duì)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(huì)干擾干擾素誘導(dǎo)的跨膜蛋白（IFITMs）對(duì)SARS-CoVS的抑制作用，IFITMs是一類干擾素誘導(dǎo)的宿主細(xì)胞蛋白，可抑制幾種包膜病毒進(jìn)入。 所獲得的證據(jù)表明，TMPRSS2在SARS-CoV感染中發(fā)揮著重要作用。團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)TMPRSS2基因組里有一段序列能特異性地與團(tuán)隊(duì)優(yōu)選的合成小分子先導(dǎo)化合物作用，下調(diào)TMPRSS2基因表達(dá)，從而在宿主細(xì)胞中能抑制病毒復(fù)制、增殖。圖2為團(tuán)隊(duì)篩選的部分小分子化合物。團(tuán)隊(duì)正加快新冠肺炎防治藥物科研攻關(guān)的研究進(jìn)程，爭(zhēng)取在2020年3月-12月在新結(jié)構(gòu)分子和老藥篩選方面有階段性實(shí)質(zhì)成果，為疫情防控阻擊戰(zhàn)貢獻(xiàn)工大力量。