科研进展

研究团队发明了一种大尺寸单晶金属箔通用制备技术，通过建立应变-变形储能-织构-单晶对应关系，揭示了金属箔单晶生长的内在机制。团队发现充分的变形储能是形成均一立方再结晶织构的关键，近100%的立方织构可引导金属箔稳定转变为单晶。该技术策略适用于铸造、轧制及电解等多种原料体系，可制备低/高晶面指数单晶铜箔与镍箔。该研究不仅为单晶金属的制造提供了全新的研究范式，更为单晶金属箔的工业应用奠定了关键材料基础。

研究团队提出了一种二维异质结纳米腔可饱和吸收体，通过在光纤端面集成MoS2-BN-graphene-BN-MoS2异质结，精准调控异质结内部的光场分布，显著提升石墨烯的可饱和吸收性能（饱和强度降低约65%）。该异质结能够有效抑制孤子形成前的背景脉冲，从而阻止脉冲分裂以实现稳健锁模输出。同时，该异质结对光纤激光器腔内的偏振变化表现出更高的容忍度，在约85%的偏振态下都能稳定产生单孤子脉冲。这种异质结纳米腔为低维材料在可饱和吸收体中的实际应用奠定了基础，并有望用于光频梳、超连续谱源以及片上脉冲激光器等领域。

本工作报告了一种基于半导体石墨烯纳米带/氧化铝/单晶硅的新型p-i-n异质结型自驱动短波红外光电探测芯片。在异质界面所触发的的光门控效应和内置电场的共同作用下，芯片展示了零偏压下的超高响应和探测性能。该光电探测芯片在自驱动模式时响应率高达75.3 A/W，检测率为 7.5×1014 Jones，外量子效率接近104%，将同类型硅基芯片的检测性能提高了创纪录的7个数量级。此外，在常规驱动模式下，芯片的响应率、检测率、外量子效率同样高达843 A/W、1015 Jones和105%，均为目前所报道的最高值。同时，我们还展示了该光电探测芯片在光通信和红外成像领域的真实场景应用，体现了巨大的应用潜力。

通过交替自组装、液氮辅助冰模板冷冻、冷冻干燥及后续HI蒸汽还原的序列工艺，成功合成了这种复合气凝胶薄膜。通过氧化石墨烯与MXene纳米片构筑的内部定向排列开孔结构及交替界面，可促进电磁波的内部多重反射与吸收，从而形成广泛的电磁波能量衰减路径。同时，高电导率与偶极极化效应的协同作用进一步增强电磁波耗散，提升整体电磁屏蔽性能。

研究采用氟化聚酰亚胺薄膜（FF-PI）作为前驱体，经激光照射后结合电沉积技术，制备出氟掺杂激光诱导石墨烯/聚苯胺（FF-LIG/PANI）交指电极。

“这个项目从2021年就开始了，前后花了差不多4年时间。”王浩敏介绍，“锯齿型石墨烯纳米带是由纯碳做成的一条非常窄的条带，理论预测它可能会有特殊的磁性，但之前一直没人能在实验中真正‘看到’并且确认这种磁性，尤其是在室温下，这就是我们想去挑战的目标。”

在该研究中，我们创新性地将涡流气流引入双层声学结构，通过气流产生的等效“磁场”限制声波的自由传输，从而在开放式声学系统中实现紧束缚条件，成功制备出声学类扭转石墨烯材料（twisted-graphene-like acoustic material, TGAM）。该文章建立了基于紧束缚理论的理论模型，用于分析TGAM的能带特性。

与单层材料相比，多层二维材料为调整电学、光学和量子特性提供了更多的机会。层数、堆叠结构和层间相互作用是控制这些材料物理行为的关键参数，从而实现可调带隙、层间激子、滑移铁电性和非常规超导性等独特功能。 近日，天津大学耿德超教授等人在Science China M…

研究团队以镍晶格为原子级传质媒介，将待提纯的碳原料放置于单晶镍基底一侧，通过精准解析不同元素在镍中的吸附、扩散及析出能垒，构建了具有元素选择性的原子筛提纯机制。该提纯方法如同为碳原子打造了一条“高速专用通道”，仅允许碳原子在镍晶格中定向传质，并在界面处有序外延生长，从而实现了超高纯度单晶石墨晶体的制备。

在这项研究中，开发了一种海藻酸钠和钙离子双交联石墨烯/纳米纤维素气凝胶，用于特异性处理全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）污染的海水。在1个太阳光照下，CSGA-Ca的蒸发速率为2.10 kg·h-1·m-2，光热转换效率为91.1%。此外还具有出色的耐盐性，自清洁性能以及优异的海水，PFAS废水的净化性能。

GNWs是一种由石墨烯纳米片垂直于基底生长并相互交错支撑而形成的一种碳纳米材料，其由于片层的垂直生长而具有一定的三维空间结构。它不仅具有极大的表面积，而且能够形成良好的电子传导的网络，非常适合用于GNWs/Si光电探测器的应用。