另外 ， 研究团队的最新研究成果还表明 ， 利用受激声子极化激元还可以实现一种超越传统波恩——奥本海默（Born-Oppenheimer）近似的光与物质相互作用 。 该作用不仅可以实现太赫兹波段的非线性和吸收调控 ， 还可以实现其它光波段的非线性极大增强 ， 并且有望发展成为一种能应用于多波段（从太赫兹到红外、可见）的非线性调控机制和方法 。
此外 ， 研究团队还在铌酸锂芯片上设计了一个楔形一维拓扑结构阵列（Su-Schrieffer-Heeger晶格） 。 在飞秒激光的激发下 ， 实现太赫兹波在拓扑局域 ， 体模式扩散和非拓扑局域间的连续调控 。 这种太赫兹波的拓扑控制可能为实现太赫兹集成带来新的可能性 ， 有望用于高级拓扑驱动的光子应用 。
这一系列成果为多功能集成芯片级设备中的太赫兹波产生、局域和探测开辟了一条途径 ， 对于未来具有特征太赫兹指纹光谱的各种系统都有潜在的价值 。 利用受激声子极化激元实现的巨非线性效应有望应用于半导体中自旋量子比特的光学控制以及各种离子和铁电/铁磁晶体等特性的调控 。
交大教授团队在无铅压电陶瓷材料领域取得重大突破12月9日（北京时间） ， 上海交通大学材料科学与工程学院、金属基复合材料国家重点实验室郭益平教授课题组联合中科院上海硅酸盐研究所、澳大利亚伍伦贡大学在无铅压电陶瓷材料领域取得重大突破 ， 相关成果发表在Science上 。 该研究发现 ， 通过引入缺陷偶极子并调控相结构和铁电畴结构 ， 在Sr2+掺杂的 (KNa)NbO3（KNN）无铅压电陶瓷中获得了超高的应变（1.05%）和逆压电系数（d33*~2100 pm/V） ， 同时该研究策略赋予压电陶瓷具有低的驱动电场、优越的温度稳定性和抗疲劳特性及低的滞后性 ， 为取代商用PZT铅基陶瓷铺平了道路 ， 在微电子机械系统（MEMS）、超精密加工、集成电路制造、精密光学仪器、生物工程、医疗科学等领域具有广阔的应用前景 。
Science在线发表郭益平教授课题组的研究成果
目前商用的压电驱动器主要由氧化铅含量超过60wt%的锆钛酸铅（PZT）陶瓷组成 ， 其在制备、使用、回收和废弃过程中 ， 都会给生态环境和人类社会可持续发展带来危害 。 发展环境友好的无铅铁电压电材料已经成为国际上功能材料领域的重要科学前沿和技术竞争焦点 。
从郭益平教授在2004年创新性地制备出具有高压电活性的正压电系数KNN基陶瓷（d33~245 pC/N）以来 ， KNN基无铅压电陶瓷在小信号d33的研究中已经取得了显著的进步 ， 其d33值已经达到了PZT的水平 ， 但也面临着成分复杂、可重复性和温度稳定性差等问题 。 在面向驱动器应用的大信号d33*压电陶瓷开发方面 ， 则始终未找到可以媲美铅基PZT陶瓷的材料（低驱动电场下高的逆压电系数、优越的温度稳定性和抗疲劳特性、低的滞后性等） 。 因此如何开发出成分和工艺简单、瞄准实际应用的无铅压电陶瓷是亟需攻克的难题 。
该研究通过在KNN中掺入Sr2+ ， 不仅解决了KNN陶瓷难以烧结致密的问题 ， 而且可以同时调控K+/Na+空位和氧空位含量、以及陶瓷的相结构和铁电畴结构 ， 可谓一举多得 。 由于电场作用下形成的缺陷偶极子与铁电畴的协同作用 ， 使该无铅压电陶瓷（KNSN3）呈现出与PZT不同的电致应变行为以及超大应变（图1） 。 更让人惊喜的是 ， KNSN3在压电驱动器常用的20 kV/cm电场下 ， 低滞后的单极应变可达0.25% ， 超过商用的PZT陶瓷 。
图1 商用PZT陶瓷与本文提出的无铅压电陶瓷（KNSN3）性质对比
值得一提的是 ， 为解释KNSN3中不对称应变曲线的机理 ， 研究人员发展了缺陷偶极子的相关理论 ， 创新性地提出了缺陷偶极子与铁电畴的耦合作用模型 。 并通过一系列实验证明缺陷偶极子可以在初始电场作用下定向后具有优异的稳定性 ， 大极性缺陷偶极子可诱导显著的晶格畸变 。
图2 KNSN3优异的电致应变性能
通过引入缺陷偶极子并调控相结构和铁电畴结构 ， KNSN3陶瓷获得了巨大应变（在50 kV/cm电场下应变达1.05% ， 逆压电系数约2100 pm/V）；在低驱动电场下获得了低滞后的大应变（20 kV/cm电场下应变达0.25%） ， 超过PZT陶瓷和其他无铅陶瓷（图2） 。 此外 ， KNSN3还具有优异的耐疲劳性能和温度稳定性 ， 展现出在压电陶瓷驱动器领域的巨大应用潜力 。 该项研究为无铅压电陶瓷取代商用PZT铺平了道路 ， 同时也为高性能压电陶瓷材料的设计提供了全新的视角 。
华东师大团队研发出人造抗病毒系统
随着全球气候变暖 ， 未来全球将面临更多新发或再发病毒引发的传染病疫情 ， 迫切需要建立针对病毒感染的广谱性抗病毒新策略 ， 但是现有的病毒检测和清除策略均分开独立进行 ， 尚未有集病毒检测和清除为一体的工程化系统 。 这促使我们设计开发针对病毒的闭环式基因线路 ， 实现体内病毒检测清除一体化、自动化和智能化 。
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