学术背景 在信息时代，电磁波（EMW）的广泛应用带来了通信、医疗、导航等多个领域的突破性进展。然而，随着电子设备的普及，电磁波干扰（EMI）问题日益严重，不仅影响精密设备的正常运行，还可能对人体健康造成潜在威胁。因此，开发高效的电磁波吸收材料成为当前研究的热点之一。传统的电磁波吸收材料往往存在吸收带宽窄、反射损耗高等问题，难以满足现代通信设备对高效电磁隐身和信号传输的需求。 为了解决这一问题，研究人员开始从多组分复合材料和微结构工程的角度出发，设计新型电磁波吸收材料。其中，核壳结构（core-shell structure）因其能够巧妙结合不同材料的优势，显著增加材料接触面积，成为研究的热点。通过合理选择组分和优化微结构，研究人员希望能够实现阻抗匹配和衰减能力的协同效应，从而开发出高性能的电...

超弹性苯丙氨酸二肽晶体纤维在可穿戴和植入式生物电子中的应用 背景介绍 随着柔性生物电子学的快速发展，开发具有高弹性、透气性并能实现与人体共形变形的压电材料和器件已成为一个重要的研究课题。传统的无机压电陶瓷（如氧化锌、钛酸钡和锆钛酸铅）虽然具有高压电系数，但其与人体组织的机械性能不匹配，限制了其在实际应用中的使用。有机压电聚合物（如聚偏氟乙烯和聚乳酸）虽然具有良好的生物相容性，但其压电效应较弱且拉伸性有限。因此，寻找一种既能保持高压电性能又具有良好弹性、透气性和生物相容性的材料成为当前研究的重点。 苯丙氨酸二肽（Phenylalanine Dipeptide, FF）因其优异的压电性能和机械特性，被认为是制备可穿戴和植入式设备的理想材料。然而，FF晶体固有的刚性、脆性和单分散性限制了其在柔性器...

超容量完美矢量涡旋光束的实现 研究背景与问题提出 光学涡旋（Optical Vortex）以其独特的轨道角动量（Orbital Angular Momentum, OAM）特性，在光学复用、粒子操控、成像、全息显示、光通信和光学加密等领域展现了巨大的应用潜力。然而，传统的涡旋光束通常采用全局相位调制方法生成，其拓扑荷（Topological Charge, TC）单一且强度分布均匀，限制了空间信息的进一步挖掘。此外，尽管已有研究尝试通过引入偏振等自由度增强信息容量，但局部空间强度信息仍未被充分探索。 为突破这一限制，清华大学深圳国际研究生院、香港理工大学、暨南大学等机构的研究团队提出了一种全新的“空频拼接超表面”（Spatial-Frequency Patching Metasurface）...

超快纳米光谱与成像技术的最新进展：基于探针显微镜的应用 研究背景 近年来，随着光学显微技术的飞速发展，科学家们对纳米尺度物理现象的理解取得了显著进步。然而，传统的远场光学显微技术受限于光学衍射极限，难以实现亚波长级别的空间分辨率。与此同时，量子材料、二维材料（2D Materials）、有机分子材料等新型材料的研究需求日益增加，这些材料中的光-物质相互作用往往发生在极短的时间尺度（飞秒至纳秒）和极小的空间尺度（纳米至埃级别）。因此，开发能够同时提供高空间分辨率和高时间分辨率的显微技术成为科学研究的关键。 为了突破传统光学显微技术的限制，扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscopy, SPM）逐渐崭露头角。特别是结合超快光学技术的SPM方法，如超快散射型近场光学显微镜（U...

量子成像技术新突破：基于非线性超表面的光子对生成与应用 研究背景与问题 近年来，量子成像技术因其在低光子通量、超越经典衍射极限分辨率和高安全性的潜在优势而备受关注。然而，传统的量子成像系统依赖于体块非线性晶体（如BBO或PPKTP），这些材料的厚度通常在毫米级别，导致其在横向动量匹配条件下的发射角度范围受限，从而限制了成像视场（Field of View, FOV）和分辨率。此外，传统晶体的可调性有限，难以实现多波长操作或快速光束扫描。 为了解决这些问题，研究人员将目光转向了超表面（metasurfaces）。超表面是一种亚波长厚度的平面光学器件，通过设计纳米结构可以增强和定制非线性光学过程。此前的研究已经证明，非线性超表面能够显著增强纠缠光子对的生成效率，并实现空间、偏振和光谱纠缠的精确调...

高性能宽带光学调制器的研究：基于石墨烯和六方氮化硼堆叠结构的创新设计 研究背景与问题提出 随着光通信技术的快速发展，电光调制器在现代电信系统中扮演着至关重要的角色。然而，如何在提高调制深度的同时降低插入损耗，一直是该领域面临的重大挑战。近年来，二维材料（如石墨烯、六方氮化硼 (h-BN) 和二硫化钼 (MoS₂)）因其独特的光电特性而受到广泛关注。特别是石墨烯，由于其高载流子迁移率、可调节的光学性质以及与表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）的强相互作用，被认为是开发高性能光学调制器的理想材料。 尽管已有研究在基于石墨烯的光学调制器方面取得了一定进展，但这些器件往往存在调制深度不足或插入损耗过高的问题。此外，传统调制器的设计通常依赖于厚介质层，这...

混合Brinkman型流体在水平太阳能集热板上的传热能力分析 研究背景与问题提出 随着全球对清洁能源需求的不断增长，太阳能作为一种可再生、清洁且低污染的能源，受到了广泛关注。然而，传统的太阳能集热器（如平板太阳能集热器）在吸收太阳辐射和转换热能方面存在效率瓶颈。为了解决这一问题，研究者们提出了使用纳米流体（nanofluids）作为工作流体的新方法。纳米流体是一种由纳米颗粒分散在基础流体（如水、乙二醇等）中形成的悬浮液，其热性能显著优于传统流体。尽管如此，单一类型的纳米流体仍存在局限性，因此近年来，混合纳米流体（hybrid nanofluids）逐渐成为研究热点。 混合纳米流体通过结合不同种类的纳米颗粒（如单壁碳纳米管SWCNTs和多壁碳纳米管MWCNTs），进一步提升了热导率和传热效率。...

研究背景 近年来，多铁性纳米复合材料因其在传感器、储能系统、换能器和执行器等领域的广泛应用而备受关注。这类材料结合了聚合物和陶瓷基质的优点，如轻质、易加工、耐腐蚀、高机械强度以及压电和磁电行为。聚偏氟乙烯（Polyvinylidene fluoride, PVDF）作为一种重要的聚合物，因其优异的介电常数、低反应性、高热塑性、柔韧性及透明性等特点，成为制备多铁性纳米复合材料的理想选择。 然而，PVDF具有多种晶相（α、β、γ 和 δ），其中α相是非极性的，而β相则因高度有序排列的负氟原子和正氢离子分别位于聚合物链两侧，表现出显著的压电、铁电和热电性能。因此，优化PVDF中β相的浓度对于提升其性能至关重要。此外，磁性纳米颗粒（如镍铁氧体和锰铁氧体）因其独特的磁性和介电特性也引起了广泛关注。将这...

多频段反射型超表面实现高效线性和圆极化转换 研究背景与问题提出 在现代通信、雷达系统和遥感技术中，电磁波的极化控制是一项关键技术。通过操控电磁波的极化状态，可以优化信号传输质量、减少干扰并提升系统的整体性能。传统的极化转换设备通常体积庞大且效率有限，而近年来兴起的超表面（Metasurface）技术为解决这一问题提供了新的可能性。超表面是一种二维超材料，由亚波长尺度的“元原子”阵列组成，能够以纳米级精度调控光或电磁波的特性。 然而，尽管已有许多研究探讨了超表面在单频段或双频段内的极化转换能力，但如何设计一种能够在多个频段内同时实现高效线性-线性（LLP, Linear-to-Linear Polarization）和线性-圆极化（LCP, Linear-to-Circular Polariz...

WO₂I₂/聚邻氨基苯硫酚多孔球形纳米复合材料的制备及其在光电探测器中的应用 背景介绍 近年来，光电探测器因其在照明、航天技术等领域的广泛应用而备受关注。然而，传统金属氧化物基光电探测器常面临灵敏度低、光谱响应范围有限等问题。例如，ZnO/Cu₂O 和 Se/TiO₂ 等材料的研究表明，其光响应主要集中在紫外光区域，且光响应度（R）通常低于 0.001 mA/W。此外，聚合物材料如 P3HT 和 PBbTPD:tri-PC61BM 尽管具有良好的导电性和低成本优势，但其光响应度仍较低（约 0.01 mA/W）。因此，开发一种兼具高灵敏度、宽光谱响应和低成本特性的新型光电探测器材料成为研究热点。 在此背景下，Fatemah H. Alkallas 等人提出了一种基于 WO₂I₂/聚邻氨基苯硫酚...