1.中國科大在一維金屬納米結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)研究中取得進(jìn)展
2.中國科大實(shí)現(xiàn)超快高保真度中性原子態(tài)探測(cè)
3.復(fù)旦大學(xué)沈健/何攀課題組發(fā)現(xiàn)零磁場(chǎng)下的非線性能斯特效應(yīng)
4.深研院新材料學(xué)院鄭家新團(tuán)隊(duì)打造國際水準(zhǔn)材料模擬第一性原理計(jì)算平臺(tái)Hylanemos
5.中國科學(xué)院在雙向高導(dǎo)熱石墨膜研究中取得進(jìn)展
1.中國科大在一維金屬納米結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)研究中取得進(jìn)展
中國科大周蒙教授課題組與美國卡耐基梅隆大學(xué)金榮超教授課題組合作，揭示了一維生長金屬納米結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)的演化。研究成果以“Evolution of coherent vibrations in atomically precise gold quantum rods with periodic elongation”為題，于6月11日在《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表。
納米材料的激發(fā)態(tài)振動(dòng)行為反映其力學(xué)與光學(xué)特性。傳統(tǒng)金納米棒的振動(dòng)模式包括縱向和橫向兩類，振動(dòng)頻率與結(jié)構(gòu)尺寸密切相關(guān)。然而，當(dāng)尺寸縮小至原子級(jí)別（<2nm）時(shí)，傳統(tǒng)彈性理論對(duì)其振動(dòng)行為的描述面臨挑戰(zhàn)，尤其是電子結(jié)構(gòu)、表面應(yīng)力與配體耦合等因素在此尺度下更為顯著。
本研究選取了一系列徑向尺寸一致（3.15?）、長度逐步增長的棒狀金納米團(tuán)簇，并通過紫外-可見-近紅外吸收光譜確認(rèn)其具有共通的~400nm吸收峰與可調(diào)的近紅外吸收特征（圖1），體現(xiàn)出其各向異性電子結(jié)構(gòu)。
圖1.一維生長金納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)光譜
利用飛秒時(shí)間分辨瞬態(tài)吸收光譜，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)揭示了該系列金棒的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)過程。結(jié)果顯示，所有體系在400nm激發(fā)下均出現(xiàn)快速的系間竄越（ISC）過程，且其速率隨棒長增加而加快。更為重要的是，在帶邊激發(fā)條件下觀測(cè)到清晰的相干振蕩信號(hào)（圖2）。頻譜分析表明，這些相干振動(dòng)主要包含兩種模式：其一為與棒長呈線性關(guān)系的縱向振動(dòng)，其二為與長度無關(guān)的橫向振動(dòng)。
圖2.棒狀金納米團(tuán)簇的相干振蕩現(xiàn)象。
該系列棒狀金納米團(tuán)簇的縱向振動(dòng)頻率相較于經(jīng)典彈性模型表現(xiàn)出顯著偏離，打破了頻率與1/L成正比的線性關(guān)系（其中L為納米棒的長度）。進(jìn)一步的理論計(jì)算模擬了Au42至Au114的拉曼振動(dòng)模式，結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中獲得的主振動(dòng)頻率（約1.7THz和2.6–2.9THz）高度吻合，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的可重復(fù)性。本工作系統(tǒng)揭示了原子級(jí)結(jié)構(gòu)精確可調(diào)的金納米棒中相干振動(dòng)的起源與演化規(guī)律，為深入理解低維金屬材料中的光-聲相互作用奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果對(duì)相干振動(dòng)的調(diào)控、能量傳輸及納米光電子器件的設(shè)計(jì)具有重要參考價(jià)值。
中國科大張偉特任副研究員為論文第一作者，中國科大周蒙教授、孔潔特任副研究員和卡耐基梅隆大學(xué)金榮超教授為該論文的通訊作者。該研究工作得到了中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)相關(guān)項(xiàng)目的資助。
2.中國科大實(shí)現(xiàn)超快高保真度中性原子態(tài)探測(cè)
中國科大郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在中性原子量子信息研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、王健研究組利用光纖微腔與中性原子的普塞爾（Purcell）區(qū)域耦合，實(shí)現(xiàn)了超快高保真度的原子態(tài)記錄，其速度和保真度均創(chuàng)造公開報(bào)道最高記錄。成果為“單中性原子的超快高保真狀態(tài)讀出” Atom”為題于6月20日發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理快評(píng)論報(bào)》上，并致編輯推薦論文（編輯建議），同時(shí)美國物理學(xué)會(huì)物理學(xué)網(wǎng)站以“Enhanced Light Emission Improves Atom Readout”為題對(duì)該工作進(jìn)行報(bào)道，稱贊本工作“已經(jīng)展示了一種實(shí)現(xiàn)前所未有的速度和準(zhǔn)確性的讀出技術(shù)，該方法的關(guān)鍵創(chuàng)新是一種提高原子光子發(fā)射速率的技術(shù)”。
中性原子因的可擴(kuò)展性、成熟的門操作和速度光纖接口，成為極具潛力的量子通信與量子計(jì)算平臺(tái)。然而，態(tài)寫入和態(tài)制作耗費(fèi)了中性原子量子計(jì)算與量子網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的大部分時(shí)間，因此提升了寫入與保真度時(shí)間與物理資源消耗至關(guān)重要。由于設(shè)定于淺勢(shì)汲取深度、低光子汲取率及探測(cè)效率，自由空間原子態(tài)的汲取時(shí)間長最短為百微秒量級(jí)。即使已有研究利用強(qiáng)耦合光學(xué)腔提高光子采集效率，原子態(tài)的汲取仍需要至少幾個(gè)微秒。
針對(duì)這個(gè)問題，研究組利用在普塞爾區(qū)域的光纖微腔-中性原子腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的工作，在提高光子收集效率的同時(shí)，極大地增強(qiáng)了原子的光子輻射速率。該系統(tǒng)的良好因子達(dá)到了4.7，原子的自發(fā)輻射時(shí)序提升了約10倍，表現(xiàn)出作為壓電中性原子-光子量子接口和量子網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的焦點(diǎn)。接著，研究組利用這一特點(diǎn)，在同類系統(tǒng)上首次初始化到原子熒光中的雙光子光子電位纏[Phys.萊特牧師。 134, 053401 (2025)]。
在此基礎(chǔ)上，研究組利用對(duì)閉循環(huán)躍遷的強(qiáng)焦點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，結(jié)合低動(dòng)量轉(zhuǎn)移的激發(fā)策略，將腔內(nèi)光子的探測(cè)計(jì)數(shù)率提升至18M/s。憑借極高的熒光亮度，他們?cè)?00納秒的時(shí)間窗口內(nèi)實(shí)現(xiàn)了保真度99.1(2)％的原子態(tài)表征，并在9微秒的時(shí)間窗口內(nèi)把保真度提升到了99.985(8)％，兩項(xiàng)指標(biāo)均創(chuàng)造公開報(bào)告紀(jì)錄。同時(shí)，在狀態(tài)寫入過程中丟失原子的概率始終低于3‰，執(zhí)行了無損探測(cè)的特性，可兼容需要“線路中測(cè)量”（中電路）該超快高保真寫入技術(shù)首次使原子態(tài)寫入速度超越光泵浦態(tài)生產(chǎn)速度，通過采用實(shí)時(shí)的方法，研究組修改原子態(tài)生產(chǎn)時(shí)間較傳統(tǒng)光泵浦方法每年工作4倍。因此，這為理解多技術(shù)良好機(jī)制、優(yōu)化量子協(xié)議性能等提供了新的思路。
該成果實(shí)現(xiàn)了超快高保真度的原子態(tài)讀取，對(duì)于降低量子計(jì)算中的時(shí)間和物理資源消耗，以及實(shí)現(xiàn)長程可擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。審稿人對(duì)該工作給予了高度評(píng)價(jià)：“這項(xiàng)工作的重要性在于實(shí)現(xiàn)了令人印象深刻的高狀態(tài)讀出速度和保真度，因?yàn)檫@是中性原子量子網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)進(jìn)步……及時(shí)且可能激發(fā)量子信息科學(xué)領(lǐng)域的興奮?！?（本研究的重要意義在于實(shí)現(xiàn)了極高的態(tài)寫入速度與保真度，這引起了中性原子量子網(wǎng)絡(luò)研究的重要突破……該成果不僅恰逢其時(shí)，更有望在量子信息科學(xué)領(lǐng)域引發(fā)廣泛關(guān)注）”，“這里的新穎之處在于作者能夠高保真地讀出原子態(tài)的記錄時(shí)間窗口......該結(jié)果提供了兩種對(duì)于基于中性原子的量子技術(shù)可能非常重要的應(yīng)用，并將具有廣泛的應(yīng)用前景興趣（本研究的創(chuàng)新性依靠實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的時(shí)間窗口，拐點(diǎn)可在此時(shí)間范圍內(nèi)以高保真度讀取原子態(tài)……該成果不僅為中性原子量子技術(shù)提供了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)潛力的應(yīng)用方向，更將引發(fā)該領(lǐng)域的廣泛關(guān)注）”。
量子網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室特任副研究員王健和研究生黃冬郁為論文的共同第一作者。該工作得到了合肥國家實(shí)驗(yàn)室、國家科學(xué)自然基金委以及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的支持。
圖1：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖
3.復(fù)旦大學(xué)沈健/何攀課題組發(fā)現(xiàn)零磁場(chǎng)下的非線性能斯特效應(yīng)
近日，復(fù)旦大學(xué)微納電子器件與量子計(jì)算機(jī)研究院沈健/何攀課題組在能斯特效應(yīng)的非線性響應(yīng)研究上取得進(jìn)展。相關(guān)成果以“Nonlinear Nernst effect in trilayer graphene at zero magnetic field”為題，于2025年6月23日發(fā)表在Nature Nanotechnology雜志上。
能斯特效應(yīng)是一種重要的熱電現(xiàn)象，它描述了在材料中施加溫度梯度時(shí)，產(chǎn)生橫向電壓的現(xiàn)象。它不僅在基礎(chǔ)物理研究中具有重要意義，還在熱電能量轉(zhuǎn)化應(yīng)用中展現(xiàn)了巨大的潛力。傳統(tǒng)能斯特效應(yīng)需要外加磁場(chǎng)或磁性材料來打破時(shí)間反演對(duì)稱性，這限制了其在微型化和電路集成中的應(yīng)用。近年來，理論預(yù)測(cè)了一種非線性能斯特效應(yīng)，即使在沒有外加磁場(chǎng)和磁性材料的情況下也能產(chǎn)生橫向電壓。然而，此前這一效應(yīng)尚未得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
在此背景下，微納電子器件與量子計(jì)算機(jī)研究院沈健/何攀課題組通過在ABA構(gòu)型三層石墨烯中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，首次成功觀測(cè)到了零磁場(chǎng)下的非線性能斯特效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中，研究人員利用交變溫度梯度下的電學(xué)諧波測(cè)量技術(shù)，探測(cè)到在低于12開爾文的溫度下，三層石墨烯中出現(xiàn)了顯著的非線性能斯特效應(yīng)。該效應(yīng)與溫度梯度呈二次方關(guān)系，并且在能帶電荷中性點(diǎn)附近顯著增強(qiáng)，其等效能斯特系數(shù)高達(dá)300微伏/開爾文，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)磁性材料中的最高能斯特系數(shù)。當(dāng)溫度梯度方向反向時(shí)，非線性能斯特效應(yīng)產(chǎn)生的電場(chǎng)方向保持不變，這與二階非線性效應(yīng)的理論預(yù)期完全一致。
進(jìn)一步，該實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)理論物理與信息科學(xué)交叉中心謝心澄院士/江華教授團(tuán)隊(duì)合作，建立了非線性能斯特效應(yīng)與線性塞貝克效應(yīng)之間的標(biāo)度律，確認(rèn)了斜散射機(jī)制在高遷移率材料中驅(qū)動(dòng)非線性能斯特效應(yīng)起主導(dǎo)作用。這一發(fā)現(xiàn)不僅驗(yàn)證了理論預(yù)測(cè)，還為實(shí)現(xiàn)和利用巨大非線性熱電響應(yīng)進(jìn)行能量收集和制冷應(yīng)用提供了新的途徑。
這一突破性的成果展示了非線性能斯特效應(yīng)在熱電能量轉(zhuǎn)換中的巨大潛力。與傳統(tǒng)的線性能斯特效應(yīng)相比，非線性能斯特效應(yīng)無需外加磁場(chǎng)和磁性材料，避免了磁場(chǎng)對(duì)設(shè)備微型化和集成化的限制。此外，三層石墨烯中的巨大能斯特系數(shù)表明，基于非線性能斯特效應(yīng)的熱電器件在效率和性能上具有一定優(yōu)勢(shì)。研究團(tuán)隊(duì)還指出，非線性能斯特效應(yīng)有望在更廣泛的非中心對(duì)稱材料中實(shí)現(xiàn)，且可工作于隨空間和時(shí)間波動(dòng)的溫度梯度下，甚至可能在室溫下應(yīng)用。這一發(fā)現(xiàn)為未來開發(fā)高性能熱電材料和器件提供了新的方向，有望在能源回收、制冷等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的突破。
該研究團(tuán)隊(duì)表示，下一步將致力于探索在更高溫度下實(shí)現(xiàn)非線性能斯特效應(yīng)的可能性，并進(jìn)一步優(yōu)化材料性能以提高其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。此外，他們還將探索如何通過磁場(chǎng)調(diào)控非線性能斯特效應(yīng)，以及研究不同機(jī)制的非線性能斯特效應(yīng)，以拓展其在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的潛力。這些研究將為熱電領(lǐng)域帶來了新的理論和實(shí)驗(yàn)突破，也為未來開發(fā)新型高性能熱電器件提供重要的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。
復(fù)旦大學(xué)博士生劉昊，李靜如和博士后張志帆為論文的共同第一作者。復(fù)旦大學(xué)何攀青年研究員，江華教授和沈健教授為論文的共同通訊作者。該工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國家自然科學(xué)基金和上海市面上項(xiàng)目的資助。
圖：在ABA三層石墨烯中觀測(cè)零磁場(chǎng)下的非線性能斯特效應(yīng)。a,傳統(tǒng)線性能斯特效應(yīng)的示意圖。B為磁場(chǎng)，M代表磁性材料中的磁化強(qiáng)度。b，非線性能斯特效應(yīng)的示意圖。其特征是不需要外加磁場(chǎng)和磁性材料。c，放置在硅片上的h-BN封裝的三層石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖。d，熱電效應(yīng)測(cè)量器件的光學(xué)顯微鏡照片。e，不同載流子濃度下非線性能斯特電壓隨溫度梯度的變化數(shù)據(jù)。f，在正反溫度梯度下非線性能斯特效應(yīng)產(chǎn)生的電場(chǎng)隨載流子濃度的變化數(shù)據(jù)。
4.深研院新材料學(xué)院鄭家新團(tuán)隊(duì)打造國際水準(zhǔn)材料模擬第一性原理計(jì)算平臺(tái)Hylanemos
近期，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院鄭家新副教授課題組與深圳屹艮科技合作，基于高性能Julia語言，成功研發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DFT計(jì)算軟件Hylanemos。該研究實(shí)現(xiàn)了從算法到代碼的全面自主可控，徹底擺脫對(duì)國外軟件的依賴，為新材料、新能源等關(guān)鍵領(lǐng)域的底層創(chuàng)新構(gòu)筑安全屏障。作為首款達(dá)到工程應(yīng)用級(jí)的國產(chǎn)DFT軟件，Hylanemos的突破不僅在于技術(shù)工具的替代，更標(biāo)志著我國在計(jì)算材料學(xué)領(lǐng)域從“跟跑模仿”到“自主創(chuàng)新”的歷史性跨越，對(duì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、培育新質(zhì)生產(chǎn)力、實(shí)現(xiàn)新型工業(yè)化具有重要意義。相關(guān)研究成果以“Hylanemos: an integrated solution for materials simulations based on Kohn-Sham DFT”為題，發(fā)表于中國科學(xué)院一區(qū)top期刊Science China Technological Sciences。
密度泛函理論（DFT）計(jì)算軟件是材料科學(xué)、化學(xué)、物理等領(lǐng)域的核心工具，其意義在于通過理論模擬揭示材料的電子結(jié)構(gòu)、能量狀態(tài)和物理化學(xué)性質(zhì)，避免大量試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)，提高研發(fā)效率，縮短新材料研發(fā)周期。然而，我國在該領(lǐng)域長期依賴VASP、Quantum Espresso（QE）等國外軟件，面臨技術(shù)封鎖風(fēng)險(xiǎn)、高昂授權(quán)費(fèi)用及復(fù)雜操作門檻等多重制約，嚴(yán)重掣肘本土科研創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)安全。
研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的Hylanemos計(jì)算軟件在底層架構(gòu)、計(jì)算性能和功能模塊等方面均取得了重要進(jìn)展和顯著突破，分別是：
底層架構(gòu)創(chuàng)新。通過分層解耦架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算任務(wù)的分層式流程優(yōu)化，各層通過標(biāo)準(zhǔn)化接口交互，避免了傳統(tǒng)軟件依賴狀態(tài)跳轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法的冗余設(shè)計(jì)，顯著提升新算法開發(fā)效率。軟件原生支持多種不同類型計(jì)算，無須依賴VTST、VaspSol等第三方庫，大幅降低了部署復(fù)雜度。
Hylanemos的分層式程序框架設(shè)計(jì)
計(jì)算性能領(lǐng)先。Hylanemos充分發(fā)揮Julia語言的優(yōu)勢(shì)特性，在48/96個(gè)原子的LiCoO2體系測(cè)試中展現(xiàn)出優(yōu)于VASP和QE的計(jì)算速度，在300個(gè)原子的較大體系計(jì)算中仍保持卓越的性能表現(xiàn)，驗(yàn)證了軟件的高效并行計(jì)算能力。此外，自主開發(fā)的超軟贗勢(shì)（Eacomp PP）將傳統(tǒng)USPP在鋰電池正極材料計(jì)算中的截?cái)嗄軓?4Ha降至18Ha，在保持精度的同時(shí)減少了30%的計(jì)算量。
Hylanemos的性能對(duì)比測(cè)試
精度與功能雙輪驅(qū)動(dòng)。經(jīng)與VASP、QE等主流軟件進(jìn)行跨平臺(tái)對(duì)比驗(yàn)證，Hylanemos在能帶結(jié)構(gòu)、聲子譜、遷移能壘等常用性質(zhì)上展現(xiàn)出了與主流軟件相當(dāng)?shù)木缺憩F(xiàn)。Hylanemos在多種功能的持續(xù)研發(fā)與精度保證上展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，通過算法創(chuàng)新與模塊擴(kuò)展，軟件將持續(xù)提升功能覆蓋范圍與計(jì)算穩(wěn)定性和精度。
Hylanemos在多種性質(zhì)上展現(xiàn)出了可靠的高精度表現(xiàn)
Hylanemos作為國產(chǎn)DFT計(jì)算軟件的創(chuàng)新代表，將繼續(xù)肩負(fù)“順時(shí)代之勢(shì)、應(yīng)國家之需、答產(chǎn)業(yè)之盼”的使命擔(dān)當(dāng)，圍繞技術(shù)深化、開放共享、生態(tài)共建、產(chǎn)業(yè)賦能四大方向持續(xù)突破，構(gòu)建具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的計(jì)算材料學(xué)生態(tài)系統(tǒng)，努力成為連接學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的“數(shù)字橋梁”，推動(dòng)我國從“實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)主導(dǎo)”向“計(jì)算驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新”轉(zhuǎn)型，促進(jìn)未來產(chǎn)業(yè)“人工智能+”的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，在全球新材料革命中樹立“中國方案”，為“雙碳”目標(biāo)下的能源技術(shù)突破、高端制造升級(jí)提供核心算法支撐。
鄭家新及深圳屹艮科技核心算法工程師揭鑒澍、許明為本文的通訊作者，揭鑒澍為本文第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金數(shù)學(xué)天元重點(diǎn)專項(xiàng)和北大深研院-屹艮科技電池材料仿真聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的支持。
5.中國科學(xué)院在雙向高導(dǎo)熱石墨膜研究中取得進(jìn)展
隨著電子器件向高性能、小型化發(fā)展，芯片功率密度提升帶來的熱管理問題成為制約器件穩(wěn)定性的關(guān)鍵瓶頸。碳基高導(dǎo)熱材料在面內(nèi)熱導(dǎo)率超過1500 W/m·K時(shí)，面外熱導(dǎo)率普遍低于8 W/m·K，甚至只有4-5 W/m·K，難以滿足高功率器件三維熱傳導(dǎo)需求。近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所丁古巧、何朋團(tuán)隊(duì)聯(lián)合寧波大學(xué)王剛團(tuán)隊(duì)在《Advanced Functional Materials》發(fā)表研究，提出以芳綸膜為前驅(qū)體通過高溫石墨化工藝制備低缺陷、大晶粒、高取向的雙向高導(dǎo)熱石墨膜，在膜厚度達(dá)到40微米的情況下實(shí)現(xiàn)面內(nèi)熱導(dǎo)率Kin達(dá)到1754 W/m·K，面外熱導(dǎo)率Kout突破14.2 W/m·K。
圖1.?雙向高導(dǎo)熱石墨膜的導(dǎo)熱性能及其在電子熱管理中的應(yīng)用
傳統(tǒng)石墨膜制備以氧化石墨烯或聚酰亞胺為原料，面臨氣體逸散導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)缺陷難題。該研究提出選用芳綸膜作為前驅(qū)體，利用其低氧含量（~11%）和氮摻雜特性（氮含量~9%），在3000 ℃高溫處理時(shí)實(shí)現(xiàn)缺陷自修復(fù)、晶粒定向生長及氣體逸散優(yōu)化。芳綸中氮原子促進(jìn)晶格缺陷修復(fù)，退火后雙向高導(dǎo)熱石墨膜缺陷指標(biāo)ID/IG低至0.008；芳綸分子中有序苯環(huán)為石墨晶格提供生長模板，使面內(nèi)晶粒尺寸（La）達(dá)2179 nm、面外有序堆疊尺寸（Lc）達(dá)53 nm。雙向高導(dǎo)熱石墨膜通過結(jié)構(gòu)調(diào)控展現(xiàn)出優(yōu)異的雙向?qū)嵝阅埽好鎯?nèi)熱導(dǎo)率1754 W/m·K，較同條件下氧化石墨烯衍生膜提升17%；面外熱導(dǎo)率14.2 W/m·K，提升118%，突破碳基薄膜面外熱導(dǎo)率瓶頸；亂層堆垛比例僅1.6%，接近理想石墨AB堆疊結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)導(dǎo)熱膜相比，雙向高導(dǎo)熱石墨膜在面內(nèi)和面外熱導(dǎo)率及缺陷控制上均表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。在智能手機(jī)散熱模擬中，搭載雙向高導(dǎo)熱石墨膜的芯片表面最高溫度從52 ℃降至45 ℃；在2000 W/cm2熱流密度的高功率芯片散熱中，AGFs使芯片表面溫差從50 ℃降至9 ℃，實(shí)現(xiàn)快速溫度均勻化。
圖2.?雙向高導(dǎo)熱石墨膜制備機(jī)制示意圖
該研究揭示了芳綸前驅(qū)體在石墨膜制備中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，證明了氮摻雜與低氧含量前驅(qū)體可提升石墨膜結(jié)晶質(zhì)量和雙向?qū)崽匦?，其雙向?qū)嵝阅芡黄瓶蔀?G芯片、功率半導(dǎo)體等高功率器件熱管理提供關(guān)鍵材料和技術(shù)支撐。相關(guān)成果以“Bidirectionally High‐Thermally Conductive Graphite Films Derived from Aramid for Thermal Management in Electronics”為題發(fā)表于Advanced Functional Materials. 2025, 2425824.，論文第一作者為中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所博士生鄭豪龍、楊舒景，研究獲國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。
