1.北理工團(tuán)隊在全息光刻微納制造領(lǐng)域取得重要進(jìn)展；

2.西安交大科研團(tuán)隊在二維范德華多鐵異質(zhì)結(jié)研究中取得突破性進(jìn)展；

3.深研院新材料學(xué)院揭示通過晶格應(yīng)變調(diào)控研發(fā)成功的高性能富鋰錳基鋰電池正極材料

1.北理工團(tuán)隊在全息光刻微納制造領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

微納光柵是一種可以對入射光場的振幅、波長、位相和偏振進(jìn)行調(diào)制的微納光學(xué)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度遠(yuǎn)低于超表面，在傳感器、光通信、極弱光成像和光學(xué)偏振等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)光刻制造方法因其高昂的制造成本和復(fù)雜的工藝要求限制了微納光柵大規(guī)模的生產(chǎn)及應(yīng)用。針對傳統(tǒng)制造方法中成本高、工藝復(fù)雜等問題，康果果、王嶺雪科研團(tuán)隊基于全息光刻的新型無掩模工藝取得重要進(jìn)展，成功研制出低成本、高性能的金屬納米光柵，并在可穿戴傳感、短波紅外偏振成像進(jìn)行了驗證，相關(guān)論文陸續(xù)發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces和Optics and Laser Technology國際頂級期刊。

圖1.傳感器貼附在人體皮膚上進(jìn)行測試

可穿戴折射率傳感器（ACS AMI 2025）：傳統(tǒng)等離子體傳感器多基于剛性基板如硅、玻璃，難以與人體曲面貼合，限制了其在可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用。通過激光干涉光刻技術(shù)，研究團(tuán)隊在PET基板上制備了高均勻性的銀光柵，工藝簡單、成本低，且能夠大規(guī)模生產(chǎn)。此外，成功將共振線寬壓縮至6.9 nm，提升了其靈敏度和性能因子。該傳感器在穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出色，即使在上百次彎曲、拉伸和液體浸泡等條件下，線寬變化小于3.6 nm，靈敏度波動小于1.3%。結(jié)合便攜光纖光譜儀，開發(fā)的便攜式檢測系統(tǒng)可實現(xiàn)毫秒級響應(yīng)、無需實驗室環(huán)境即可實時檢測。結(jié)合微流控技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種溶液的動態(tài)監(jiān)測，為連續(xù)環(huán)境監(jiān)測奠定基礎(chǔ)。該創(chuàng)新設(shè)計為可穿戴傳感器技術(shù)帶來了重要進(jìn)展，具備廣泛的應(yīng)用潛力，特別是在醫(yī)療健康、環(huán)境監(jiān)測和智能交互等領(lǐng)域，未來有望與智能手機(jī)等消費(fèi)級設(shè)備結(jié)合，推動實驗室級精度向消費(fèi)級設(shè)備轉(zhuǎn)化（圖1）。

圖2 .金屬線柵偏振片的測試結(jié)果與實物圖

短波紅外金屬線柵偏振片（OLT 2025）：金屬線柵是一種非共振型光柵，它的消光比主要和光柵的周期成反比和金屬層的高度成正比。傳統(tǒng)金屬線柵主要由電子束光刻和離子束刻蝕的方法制作而來，這種方法不僅制作工藝復(fù)雜、成本高而且無法制作較高的光柵層而難以實現(xiàn)較高的消光比。為解決這一問題，研究團(tuán)隊研究了免刻蝕的工藝方法，采用全息光刻與傾斜蒸鍍金屬薄膜兩個步驟制作了金屬線柵偏振片，不僅降低了紅外金屬線柵偏振片的制作難度和制作成本，而且實現(xiàn)了較高的金屬柵層，大幅提升了消光比。最終制作的金屬線柵偏振片在1 2.5 μm的平均消光比達(dá)到40 dB(TTM:TTE=10000:1)（圖2）。

該系列研究成果為微納光柵的規(guī)?；a(chǎn)與應(yīng)用提供了新的解決方案。通過降低制作成本并簡化工藝，不僅打破了微納光柵“高性能”與“低成本”難以兼得的難題，更推動了柔性光子器件與紅外光學(xué)元件領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，特別是在醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測和紅外偏振等多個領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。（文章來源：北京理工大學(xué)）

2.西安交大科研團(tuán)隊在二維范德華多鐵異質(zhì)結(jié)研究中取得突破性進(jìn)展

近日，西安交通大學(xué)科研團(tuán)隊在二維范德華多鐵異質(zhì)結(jié)實驗研究中取得重要突破。研究人員在Fe3GaTe2/CuInP2S6多鐵異質(zhì)結(jié)中，率先在室溫下實現(xiàn)了顯著的鐵磁性的非易失電場調(diào)控。該成果通過宏觀電學(xué)測試和微觀磁疇成像多維驗證了鐵電極化對磁疇的調(diào)控效應(yīng)，并結(jié)合第一性原理計算和微磁模擬，揭示了鐵電極化打破反演對稱性，誘導(dǎo)Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI），進(jìn)而調(diào)控磁性的核心機(jī)制。

該成果以《室溫條件下范德華多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)中鐵磁性的非易失性電場調(diào)控》（Nonvolatile Electric Control of Ferromagnetism in Van Der Waals Multiferroic Heterostructures at Room Temperature）為題，5月28日在線發(fā)表于國際材料領(lǐng)域知名期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）。西安交通大學(xué)材料學(xué)院博士研究生趙含章為論文第一作者，閔泰教授與李桃教授為共同通訊作者。

在自旋電子學(xué)領(lǐng)域，實現(xiàn)磁性的電場調(diào)控是降低器件能耗的核心策略之一。近年來，理論上預(yù)言了多種二維范德華多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)具備磁電耦合潛力，但是實驗驗證仍極度匱乏，并且由于大多二維磁性材料居里溫度低、環(huán)境穩(wěn)定性差等問題，在室溫下實現(xiàn)穩(wěn)定、可重復(fù)、非易失的電控磁行為仍面臨巨大挑戰(zhàn)。本研究構(gòu)建的FeGaTe/CuInPS范德華異質(zhì)結(jié)，依托新型二維鐵磁材料Fe3GaTe2的室溫磁性及其與CuInP2S6的層間耦合特性，在常溫大氣環(huán)境下成功實現(xiàn)了穩(wěn)定、顯著的非易失電場調(diào)控磁性翻轉(zhuǎn)，為二維磁電調(diào)控器件的實用化邁出了關(guān)鍵一步。

（a）器件的磁滯回線隨極化電壓的變化趨勢；

（b）Fe3GaTe2/CuInP2S6異質(zhì)結(jié)中磁疇隨外磁場的演變；

（c）第一性原理計算CuInP2S6不同極化狀態(tài)下Fe3GaTe2的Fe原子磁矩、各向異性能和DMI系數(shù)；

（d）第一性原理計算的界面電荷轉(zhuǎn)移，是導(dǎo)致Fe3GaTe2對稱性破缺的主要因素；

（e）微磁模擬復(fù)現(xiàn)霍爾測試實驗結(jié)果。

團(tuán)隊圍繞該異質(zhì)結(jié)從多個尺度開展了系統(tǒng)研究。通過霍爾測試顯示出磁滯回線隨極化電壓的顯著變化，表明磁性狀態(tài)可被穩(wěn)定調(diào)控；以磁力顯微鏡成像清晰捕捉了磁疇在電場、磁場、溫度作用下的動態(tài)演化過程；通過第一性原理計算揭示了極化態(tài)誘導(dǎo)的界面DMI增強(qiáng)效應(yīng)；結(jié)合微磁模擬復(fù)現(xiàn)了霍爾測試中觀察到的磁化翻轉(zhuǎn)行為。研究表明，電極化驅(qū)動的界面DMI調(diào)控機(jī)制能夠降低磁疇壁形成能、促進(jìn)磁疇的非協(xié)同（non-coherent）翻轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)鐵磁性的非易失調(diào)控。本項研究不僅實現(xiàn)了全二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)在室溫下的磁電耦合調(diào)控，還在理論機(jī)制與實驗觀測之間構(gòu)建了高度一致的物理圖像，為后續(xù)自旋電子器件的功能設(shè)計與材料開發(fā)提供了參考，使其在低功耗存算器件、拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)調(diào)控等領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景。

該項工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目的支持。（文章來源：西安交通大學(xué)）

3.深研院新材料學(xué)院揭示通過晶格應(yīng)變調(diào)控研發(fā)成功的高性能富鋰錳基鋰電池正極材料

鋰電池是中國目前的“新三樣”。提升鋰電池的性能是當(dāng)務(wù)之急。下一代鋰電池正極材料是富鋰錳基材料（LMR），因其超高比容量而備受關(guān)注，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電化學(xué)性能衰減顯著，嚴(yán)重制約了實際應(yīng)用的推進(jìn)。北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團(tuán)隊在此前的研究發(fā)現(xiàn)，由兩相共存引發(fā)的晶格應(yīng)變是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)退化的根本原因（Nature, 2022, 606, 305—312），且這一問題難以通過常規(guī)的合成動力學(xué)調(diào)控手段緩解（Energy Environ. Sci., 2024, 17, 3807—3818）。在實際循環(huán)過程中，這種兩相結(jié)構(gòu)會引發(fā)異步的結(jié)構(gòu)演化，在相界與缺陷區(qū)域積累顯著的單向拉伸應(yīng)變，進(jìn)一步誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)退化，加速容量、電壓衰減與結(jié)構(gòu)失效。因此，實現(xiàn)反應(yīng)過程的同質(zhì)化并有效緩解晶格應(yīng)變，是推動富鋰正極材料走向?qū)嵱没年P(guān)鍵科學(xué)挑戰(zhàn)。

從Pauling規(guī)則出發(fā)設(shè)計有序-無序共格富鋰材料

潘鋒團(tuán)隊從結(jié)構(gòu)化學(xué)角度出發(fā)，基于Pauling規(guī)則設(shè)計出一種具有有序–無序共格結(jié)構(gòu)的新型富鋰錳基正極材料。該材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計有效緩解了循環(huán)過程中的晶格應(yīng)變與結(jié)構(gòu)退化，在特定條件下實現(xiàn)了近乎零電壓衰減的優(yōu)異性能。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊進(jìn)一步拓展“有序–無序”結(jié)構(gòu)調(diào)控策略，在不引入額外活性過渡金屬離子的前提下，將無鈷低鎳富鋰錳基正極材料比容量提升超過15%（達(dá)264mAh g?1），并實現(xiàn)了穩(wěn)定的陰離子氧化還原過程。相關(guān)研究成果以“Minimizing inter-lattice strain to stabilize Li-rich cathode by order–disorder control ”為題，發(fā)表于著名期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials DOI: 10.1002/adma.202418580）上。

無鈷低鎳富鋰錳基正極材料比容量提升達(dá)264mAh/g

該工作在潘鋒的指導(dǎo)下完成，北京大學(xué)新材料學(xué)院博士畢業(yè)生徐沈陽、碩士畢業(yè)生高志海，中國科學(xué)院大學(xué)陳浩為文章的第一作者，香港中文大學(xué)（深圳）張明建、中國科學(xué)院大學(xué)倫正言為該研究工作的共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、電動汽車動力電池與材料國際聯(lián)合研究中心、廣東省新能源材料設(shè)計與計算重點(diǎn)實驗室、深圳市新能源材料基因組制備和檢測重點(diǎn)實驗室的支持。（文章來源：北京大學(xué)）