在高溫超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)40周年之際,《科學(xué)通報》組織“超導(dǎo)薄膜與器件”專題, 邀請國內(nèi)相關(guān)團(tuán)隊綜述在超導(dǎo)薄膜精準(zhǔn)制備、界面態(tài)調(diào)控、單光子探測、太赫茲器件等方向的最新進(jìn)展. 封面圖片中的水滴蘊含了晶格中的超導(dǎo)電子對(Credit: E. Edwards), 是高性能器件的“營養(yǎng)液”; 發(fā)光的數(shù)字之樹寓意超導(dǎo)技術(shù)在測控等領(lǐng)域的應(yīng)用延伸;基底的電路板象征高溫超導(dǎo)與現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的深度融合, 是推動量子科技革命的關(guān)鍵生產(chǎn)力要素. 詳見本期專題.

悅讀科學(xué)

LAMOST助力解開熱木星“從何而來”又“向何而去”之謎

謝基偉, 陳迪昌, 周濟(jì)林

捕獲電生激子實現(xiàn)可調(diào)諧的鑭系納米晶電致發(fā)光

譚靜, 張鵬, 宋曉晴, 韓春苗, 王鋒, 張靜, 段春波, 張志龍, 韓三陽, 許輝, 劉小鋼

馮育祺, 李萍, 丁湛, 任翔宇, 魏永越, 于學(xué)勤, 曾紅梅, 曹廣文

中國耕地土壤酸化趨勢的轉(zhuǎn)折: 從持續(xù)酸化到總體停止

張望波, 魏昌龍, 李九玉, 駱永明, 堯一駿

超快熱響應(yīng)電解液設(shè)計提升鋰金屬電池安全性

楊超, 陸俊, 尤雅

亮點述評

氣候變暖情景下青藏高原多年凍土氮庫損失及機(jī)制

段伊行, 方運霆

觀點

物理海洋十大前沿科學(xué)問題

吳立新, 陳顯堯, 陳朝暉, 荊釗, 馬曉慧, 甘波瀾, 周春, 張志偉, 牟龍江, 宋德海, 鐘文理, 祁第, 劉驥平, 劉志宇, 宋振亞, 楊海軍

物理海洋學(xué)經(jīng)歷百年發(fā)展, 已從區(qū)域現(xiàn)象認(rèn)知擴(kuò)展為全球尺度、多手段融合的科學(xué)體系. 在技術(shù)革新與社會需求的雙重驅(qū)動下, 該學(xué)科正從理論與實驗科學(xué), 轉(zhuǎn)向認(rèn)識與經(jīng)略海洋并重、多場景協(xié)同的新范式. 本文系統(tǒng)梳理其發(fā)展脈絡(luò), 從研究范式、時空尺度及界面互作三維度剖析當(dāng)前挑戰(zhàn), 凝練提出“物理海洋十大前沿科學(xué)問題”. 這些問題指向未來核心發(fā)展方向, 將推動對海洋及其地球系統(tǒng)作用的深化理解.

超導(dǎo)薄膜與器件專題

編者按

高溫超導(dǎo)40周年: 從薄膜到器件

金魁, 吳頡, 胡江平

進(jìn)展

Tl系高溫超導(dǎo)薄膜研究進(jìn)展

陳紀(jì)煌, 楊騫, 張治荷, 姚徽閱, 陳天健, 季魯

本文系統(tǒng)綜述了Tl系高溫超導(dǎo)薄膜的研究進(jìn)展, 重點介紹了南開大學(xué)在“兩步法”基礎(chǔ)上發(fā)展的“無陪燒靶兩步法”新工藝, 實現(xiàn)了高質(zhì)量Tl-2212與Tl-2223薄膜的可控制備. 展示了Tl系高溫超導(dǎo)薄膜在超導(dǎo)濾波器、約瑟夫森結(jié)及太赫茲超材料等器件中的優(yōu)異性能與應(yīng)用潛力, 為高溫超導(dǎo)器件的實用化與產(chǎn)業(yè)化提供了重要支撐.

高溫超導(dǎo)Bi2Sr2CaCu2O8+δ單晶器件的研究與應(yīng)用進(jìn)展

魏子涵, 張盟, 王永磊, 王華兵, 吳培亨

高溫超導(dǎo)Bi2Sr2CaCu2O8+δ單晶器件因其獨特的物理性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景, 持續(xù)受到學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注. 本文系統(tǒng)梳理了近五年該領(lǐng)域的關(guān)鍵進(jìn)展, 重點聚焦于微納加工技術(shù)的創(chuàng)新與前沿應(yīng)用的突破, 以期為相關(guān)研究提供參考.

評述

REBCO高溫超導(dǎo)薄膜制備方法進(jìn)展

趙明原, 趙睿鵬, 夏鈺東, 陳曦, 李禛哲, 謝天, 王其琛, 陶伯萬

本文以單晶襯底上REBa2Cu3O7?δ薄膜的外延工藝為線索, 系統(tǒng)介紹了包括脈沖激光沉積法、磁控濺射法、蒸發(fā)法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法和金屬有機(jī)沉積法的工藝原理、特點及發(fā)展歷程, 總結(jié)了各種外延工藝的最新研究進(jìn)展及高性能薄膜優(yōu)化策略, 指出了各種外延工藝在實用化超導(dǎo)帶材制備中與單晶鍍膜的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性, 對REBa2Cu3O7?δ薄膜外延工藝未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望.

釔鋇銅氧薄膜與約瑟夫森結(jié)研究進(jìn)展

張濟(jì)全, 陳賦聰, 馬小平, 喬丹, 王宇彤, 楊景婷, 馮中沛, 柏中華, 熊沛雨, 王家曉, 李春光, 楊槐馨, 李潛, 田士兵, 高翔, 王越, 王旭, 袁潔, 朱北沂, 金魁

釔鋇銅氧(YBa2Cu3O7?δ, YBCO)是高溫超導(dǎo)機(jī)理與應(yīng)用研究的關(guān)鍵材料. 本文系統(tǒng)梳理了國內(nèi)外YBCO薄膜與約瑟夫森結(jié)的制備技術(shù)、物性研究和應(yīng)用現(xiàn)狀, 提出應(yīng)聚焦于薄膜的界面控制和約瑟夫森結(jié)的精確設(shè)計, 推動高溫超導(dǎo)機(jī)理和應(yīng)用研究向更深層次發(fā)展.

超薄層鉍鍶鈣銅氧高溫超導(dǎo)研究進(jìn)展

王浩宇, 張定, 薛其坤

本綜述系統(tǒng)梳理了超薄層鉍系銅氧化物高溫超導(dǎo)體的研究進(jìn)展, 從機(jī)械解理與范德華封裝技術(shù)的發(fā)展, 到二維極限下的超導(dǎo)調(diào)控及轉(zhuǎn)角約瑟夫森結(jié)研究, 總結(jié)了代表性的實驗成果與所發(fā)現(xiàn)的新奇物理現(xiàn)象, 并展望了微區(qū)角分辨光電子能譜、高壓及氮空位(NV)磁探測等未來方向, 為理解高溫超導(dǎo)機(jī)理提供了新的實驗平臺與研究思路.

氧化物超導(dǎo)界面的自旋軌道耦合和量子漲落效應(yīng):從SrTiO3到KTaO3

王碑林, 應(yīng)郭培, 董雪浩, 曾長淦

過渡金屬氧化物界面因電荷、自旋和晶格等多自由度的強(qiáng)耦合, 成為探索非常規(guī)超導(dǎo)與新型量子態(tài)的重要平臺. 本文綜述了從SrTiO3到KTaO3界面的研究進(jìn)展, 重點討論了自旋軌道耦合與量子漲落主導(dǎo)的超導(dǎo)輸運和量子物性, 并展望了界面體系在非常規(guī)超導(dǎo)研究中的發(fā)展前景.

超導(dǎo)條帶單光子探測器薄膜材料研究進(jìn)展

張孝富, 尤立星

超導(dǎo)薄膜材料是研制高性能超導(dǎo)條帶單光子探測器(SSPD)的基礎(chǔ), 其決定了SSPD的靈敏度(極限截止波長)、時間抖動、死時間等關(guān)鍵性能參數(shù). 本文通過總結(jié)當(dāng)前SSPD研究領(lǐng)域常用的超導(dǎo)薄膜材料, 分析其優(yōu)勢與劣勢, 實現(xiàn)對不同類型SSPD研制所需超導(dǎo)薄膜材料的準(zhǔn)確調(diào)控與優(yōu)化.

論文

太赫茲波段高溫超導(dǎo)體傳輸特性表征系統(tǒng)

趙思源, 胡潔, 支強(qiáng), 丁江喬, 周康敏, 劉冬, 繆巍, 袁潔, 田士兵, 李婧, 史生才

本文針對太赫茲天文探測中低溫超導(dǎo)器件制冷復(fù)雜、成本高的問題, 探索采用高溫超導(dǎo)體YBCO研制太赫茲波段諧振器, 成功搭建了覆蓋75~110GHz的低溫測試系統(tǒng), 并在4.5K下實現(xiàn)了對YBCO諧振器的傳輸特性測量, 初步驗證了其在該波段的基本工作性能. 該研究為發(fā)展更高工作溫度、更緊湊實用的太赫茲超導(dǎo)探測器提供了重要的實驗基礎(chǔ).

自然科學(xué)基金項目進(jìn)展專欄

評述/化學(xué)與能源科學(xué)

共軛聚合物光電催化析氫進(jìn)展

徐均如, 陸楊, 程蕾, 唐亞文, 孫瀚君

共軛聚合物憑借寬光譜響應(yīng)、分子結(jié)構(gòu)可調(diào)及高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)勢, 有望成為突破光電催化析氫瓶頸的新材料. 本文系統(tǒng)綜述了氮化碳(C3N4)、共價有機(jī)框架(COFs)及炔基共軛聚合物(CAPs)等共軛聚合物在光電催化析氫中的研究進(jìn)展, 聚焦活性位點設(shè)計、載流子動力學(xué)優(yōu)化等策略, 并探討了未來的挑戰(zhàn)與對策.

評述

生命科學(xué)

朱芃芃, 劉錚, 康春花, 胡傳鵬

認(rèn)知任務(wù)是研究人類認(rèn)知過程與能力的重要工具, 近年來被廣泛用于測量個體差異. 然而, 此類任務(wù)在測量個體差異時表現(xiàn)出信度不足, 成為近年來關(guān)注的焦點. 該問題的關(guān)鍵在于認(rèn)知任務(wù)的構(gòu)念效度缺乏考量不足, 未來研究需要重新思考任務(wù)的設(shè)計與建模方法, 以提升認(rèn)知任務(wù)的測量信度.

論文

生命科學(xué)

劉焱帆, 陳二杰, 姚東良, 王璟媛, 李華, 吳新軍, 劉毅, 秦紅靈, 朱寶利

全球氣候變暖導(dǎo)致極端降雨事件頻發(fā), 這可能會導(dǎo)致城市環(huán)境中病原菌及抗生素抗性基因的傳播. 本文對2021年鄭州特大暴雨后不同區(qū)域的水體與土樣進(jìn)行研究, 從環(huán)境擾動、微生物響應(yīng)、抗生素抗性基因(ARGs)傳播等多方面進(jìn)行分析, 系統(tǒng)揭示了特大暴雨后病原菌和ARGs的時空分異規(guī)律.

地球與環(huán)境科學(xué)

顯生宙腹足類多樣性演變與類群演替

孫鑫, 田力, 宋海軍, 童金南

過13萬條化石記錄的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明, 腹足類多樣性在過去5億年整體波動上升, 在寒武紀(jì)/奧陶紀(jì)之交和中 生代初, 發(fā)生了寒武紀(jì)型、古生代型、中-新生代型(現(xiàn)代型)3個類群之間的演替, 現(xiàn)代型腹足動物類群起源于中三疊世. 顯生宙長時間尺度環(huán)境氣候-生物耦合關(guān)系暗示, 溫暖氣候、高海洋生產(chǎn)力和強(qiáng)捕食壓力驅(qū)動了地質(zhì)歷史時期腹足類的類群演替.

青藏高原發(fā)現(xiàn)小石葉技術(shù)及末次冰消期狩獵采集人群活動歷史

賈真秀, 赤列次仁, 張帥, 楊智勇, 彭培洺, 陳宥成, 德吉央宗, 譚韻瑤, 李浩, 陳發(fā)虎

在青藏高原腹地的尚嘎崗遺址第3地點, 發(fā)現(xiàn)了距今1.3~1.0萬年的小石葉技術(shù). 該技術(shù)以“雕刻器技法石核”為特色剝?nèi)⌒∈~, 顯著區(qū)別于石葉和細(xì)石葉剝片技術(shù). 這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了晚更新世人類適應(yīng)高海拔環(huán)境的多元技術(shù)策略, 也為探索早期人群遷徙與文化交流提供了新材料.

大別山硬玉石英巖: 一種高品質(zhì)的新型高純石英原料礦

章軍鋒, 劉鵬雷, 曾竑堃, 梁政強(qiáng), 劉文龍, 金振民

高純石英是半導(dǎo)體等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料. 本研究發(fā)現(xiàn)大別山硬玉石英巖為新型高品質(zhì)高純石英原料礦, 關(guān)鍵指標(biāo)接近或優(yōu)于國際高端產(chǎn)品, 揭示其高純特性源于柯石英在高壓中溫、貧流體條件下的退變質(zhì). 該發(fā)現(xiàn)為我國高純石英找礦提供新方向, 有望成為重要的戰(zhàn)略資源.

《科學(xué)通報》是中國科學(xué)院主管、中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委員會共同主辦的綜合性中文學(xué)術(shù)期刊，致力于快速報道自然科學(xué)各學(xué)科基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究的最新研究動態(tài)、消息、進(jìn)展, 點評研究動態(tài)和學(xué)科發(fā)展趨勢。

• 旬刊，每10天出版1期；

• 欄目：進(jìn)展、評述、快訊、論文、觀點、科技前沿、科學(xué)訪談、亮點述評、悅讀科學(xué)等；

• 中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報中心分區(qū)表綜合性大類1區(qū)TOP期刊；

• 中國科技期刊卓越行動計劃領(lǐng)軍期刊；

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