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...

四足机器人应用的柔性步态传感器研究 背景介绍 随着机器人在日常生活和工业生产中的广泛应用，尤其是在需要标准化、持久性和重负荷操作的场景中，智能机器人的发展逐渐成为趋势。然而，机器人在复杂环境中的操作仍面临诸多挑战，例如救援任务、自动化物流、自主运输和智能家居等领域。这些机器人需要理解其工作环境并自主操作，而机械运动的稳定性是其中的关键因素。传统的稳定性保障方法包括使用精确的传感器来监测姿态和环境，并结合复杂的控制系统来调整运动。然而，随着应用场景的复杂化，现有的传感器技术已无法满足需求，特别是在不规则地形和障碍物导航方面。 为了应对这些挑战，研究人员开始探索新型传感器技术，尤其是能够同时检测压力和振动的柔性传感器。这类传感器可以模仿生物机械感受器的功能，帮助机器人更好地感知外部环境。本研究提...

pth根压缩延迟求和积分波束成形在被动空化成像中的应用研究 学术背景 被动空化成像（Passive Cavitation Imaging, PCI）是一种用于监测超声治疗中气泡活动的技术，广泛应用于药物输送、组织消融（如组织粉碎术，Histotripsy）等治疗场景中。然而，现有的PCI技术存在轴向分辨率低、旁瓣伪影显著等问题，尤其是在使用延迟求和积分（Delay, Sum and Integrate, DSI）波束成形算法时。为了提高PCI的性能，研究人员一直在探索新的算法，以在不显著增加计算复杂性的情况下改善成像质量。 本研究旨在评估一种基于pth根压缩的延迟求和积分（pth Root Compression Delay, Sum and Integrate, PRDSI）波束成形算法在...

轻量化3.0 T无液氦MRI系统的设计与测试 学术背景 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）作为一种非侵入性、无辐射的成像技术，已广泛应用于医学诊断和科学研究中。特别是在小动物研究和材料分析领域，高场强MRI系统能够提供更高的空间分辨率和更丰富的组织对比度，从而为科研人员提供更为精确的成像数据。然而，传统的3.0 T MRI系统依赖于液氦冷却的超导磁体，不仅成本高昂，且液氦的消耗和维护带来了巨大的经济负担和环境影响。此外，传统MRI系统的体积庞大，安装和运行需要较大的空间，限制了其在实验室和小型研究机构中的应用。 为了解决这些问题，近年来无液氦（cryogen-free）超导磁体技术逐渐成为研究热点。这种技术通过高效的传导冷却路径和机械减振技术，消除了...

微波诱导热声成像中的被动波束成形超表面研究 学术背景 微波诱导热声成像（Microwave-Induced Thermoacoustic Imaging, MTAI）是一种新兴的医学成像技术，结合了微波和超声成像的优点。它通过微波脉冲照射生物组织，组织吸收电磁能量后产生热膨胀，进而生成超声波（即热声信号），这些信号携带了组织内部的形态和功能信息。MTAI具有无创、高分辨率、深穿透和高对比度等优点，因此在乳腺癌筛查、脑部成像、关节成像等领域得到了广泛应用。然而，随着成像深度的增加，微波能量的衰减导致热声信号的信噪比（SNR）和对比度显著降低，限制了其在深层组织中的应用。 为了解决这一问题，研究者们提出了多种方法，如使用高功率微波源、多天线耦合等，但这些方法存在生物安全性问题、电路设计复杂、成本...

加速多电极阵列模拟的稀疏与低秩矩阵技术 学术背景 多电极阵列（multi-electrode arrays, MEAs）在神经刺激领域具有重要应用，尤其是在视网膜假体（retinal prostheses）等神经假体中。这些设备通过电刺激神经元来恢复视力或治疗神经退行性疾病。然而，模拟这些设备的电场分布和电流动态行为具有极高的计算复杂性。传统的模拟方法需要处理数百万个相互连接的电阻（resistor mesh），导致计算时间和内存需求急剧增加，尤其是当电极数量增多、像素尺寸减小时，模拟变得几乎不可行。 为了解决这一问题，本文提出了一种基于稀疏矩阵（sparse matrix）和低秩补偿（low-rank compensation）的加速模拟方法，旨在显著减少计算复杂度，同时保持高精度。该研究...

基于选择性听觉注意解码的脑机接口无监督准确性估计研究 学术背景 在复杂的听觉环境中，人类能够选择性地关注某一个声音源，而忽略其他干扰声音，这一现象被称为“鸡尾酒会效应”（cocktail party effect）。选择性听觉注意解码（Selective Auditory Attention Decoding, AAD）技术通过分析脑电图（Electroencephalography, EEG）等脑信号，解码出用户正在关注的声音源。这一技术在神经导向助听器（neuro-steered hearing aids）和脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）等领域具有重要应用。然而，当前的AAD算法通常依赖于监督学习，即需要用户明确告知其关注的声音源，以提供“地面真值...

微梳技术的跨学科进展：连接物理与信息技术的桥梁 学术背景 光学频率梳（Optical Frequency Comb, OFC）是一种能够将光频域分割为一系列离散且等间距频率线的技术，广泛应用于精密测量、光通信、原子钟和量子信息等领域。然而，传统频率梳设备通常体积庞大且复杂，难以满足现代科学和技术对便携性和集成化的需求。近年来，微梳（Microcomb）技术因其紧凑性、高效率和多功能性而备受关注。微梳基于光学微腔中的非线性效应生成，能够在芯片级实现频率梳的功能，从而为多个领域带来革命性变化。 尽管微梳技术已取得显著进展，但其在材料选择、生成机制、功能优化以及实际应用中的潜力仍需进一步探索。为了系统总结微梳技术的最新进展并展望其未来发展方向，本文作者撰写了一篇综述文章，旨在从物理原理到实际应用全...

大视场、单细胞分辨率的双光子与三光子显微镜用于深层和广域成像 研究背景与问题提出 多光子显微技术（Multiphoton Microscopy, MPM）是深组织成像的强大工具，尤其在活体脑功能研究中具有不可替代的地位。然而，传统的双光子显微镜（Two-Photon Microscopy, 2PM）虽然能够实现较大的成像视场（Field of View, FOV），但其成像深度通常局限于浅层皮质区域，难以穿透到大脑的深层结构。而三光子显微镜（Three-Photon Microscopy, 3PM）尽管可以实现更深的成像，但由于热损伤限制了激光重复率，导致其视场较小且成像通量较低。因此，如何在保持高分辨率的同时实现大视场（Large Field of View, LFOV）和深层成像，成为多...

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...