光激發誘導化學鍵合實現半導體量子點3D納米打印

清華大學精密儀器系孫洪波教授、林琳涵副教授課題組提出了利用光生高能載流子調控納米材料的表面化學活性，實現基于化學鍵合的納米粒子三維激光裝配新技術。相關成果發表于《科學》（Science）。利用化學合成可以實現豐富多彩（不同尺寸、形貌、成分）納米粒子的制備與精確裁制，并且這些納米材料的晶體質量高、表面質量好，光、電、磁等多方面性能優越。然而這些化學合成的納米粒子缺乏有效的器件化制備工藝，這成為其廣泛應用的技術瓶頸。基于這項技術，研究團隊展示了多種不同納米粒子的復雜三維結構和異質結構，實現了超越光學衍射極限的高精度激光微納制造，為微納功能器件的制備提供了新思路。

硅襯底上單層WS2二次諧波高效定向性發射研究

中國科學院國家納米科學中心劉新風團隊與北京大學、北京理工大學研究團隊合作，通過將原子級薄的二硫化鎢（WS2）薄膜與硅孔陣列耦合形成法布里-珀羅（F-P）腔，實現增強的二次諧波定向發射。相關成果發表于《ACS納米》（ACS"Nano）。使用微納結構增強單層二維過渡金屬硫化物（TMDs）材料中光與物質相互作用，提高二次諧波轉換效率。二次諧波方向性出射的實現，可以提高遠場光束的利用率，使其能更好地應用在硅基超薄倍頻器件、集成光子學等領域。研究利用硅基微結構與單層二維過渡金屬硫化物（TMDs）材料耦合，實現定向發射的高效二次諧波產生，推動了硅基微結構在非線性領域的發展。

全鈣鈦礦疊層太陽能電池研究進展

四川大學材料科學與工程學院趙德威教授與蘇州大學李孝峰教授等合作，提出了限域退火方法制備高質量鈣鈦礦結晶薄膜的策略，并且這一方法對于不同組分鈣鈦礦薄膜具有普適性，最終實現了效率超過25%的全鈣鈦礦疊層太陽能電池。相關成果發表于《自然·能源》（Nature"Energy）。構建基于鈣鈦礦材料的疊層太陽能電池，突破單結光伏器件效率極限，是提升鈣鈦礦光伏效率的有效途徑。全鈣鈦礦疊層太陽能電池包含不同帶隙的鈣鈦礦吸光材料，由于不同組分會影響鈣鈦礦材料的結晶過程和特性，造成薄膜生長過程不可控及結晶質量較差等問題。相關研究開發了一種具有普適性的鈣鈦礦薄膜結晶調控方法，表現出良好的效果。

磺化超微孔膜實現高效率且多形式的鹽差能發電

中國科學技術大學應用化學系徐銅文、楊正金團隊在用于鹽差能發電的離子交換膜方面取得新進展。相關成果發表于《能源與環境科學》（Energy"amp;"Environmental"Science）。現階段缺乏能同時實現高功率密度和高轉換效率的膜材料，從工業廢水等其他水源中提取能源的研究很少。基于此，文章報道了一種磺化的超微孔聚氧雜蒽基（SPX）離子膜，揭示了軟物質限域下的離子傳遞特性，利用膜內亞納米的親水微孔實現了極高的離子選擇性，提高了鹽差能發電的效率。這一離子膜材料的設計理念也將鹽差能發電的概念從海水-河水體系，拓展到無濃差鹽溶液，甚至工業廢水體系。

高熵超高溫陶瓷基復合材料研究

中國科學院上海硅酸鹽研究所董紹明院士團隊將高熵超高溫陶瓷與陶瓷基復合材料概念相結合，首次制備并報道了高熵超高溫陶瓷基復合材料。相關成果發表于《復合材料B部分：工程》（Composites"Part"B："Engineering）。“高熵”是近年來出現的新的材料設計理論，其概念最初由高熵合金發展而來。隨著高熵合金研究的不斷深入，高熵的概念逐漸拓展到其他材料體系中。由于高熵效應的存在，高熵超高溫陶瓷具有很多新奇的性能，使其成為超高溫陶瓷領域的研究熱點和重要發展方向。研究為耐極端高溫陶瓷基復合材料及熱結構的設計制備提供了全新的思路和解決方案。

促血管內皮化生物材料研究

華東理工大學材料科學與工程學院劉潤輝教授課題組通過聚合物策略實現了選擇性促進內皮細胞生長和促快速內皮化功能。相關成果發表于《先進材料》（Advanced"Materials）。血管內皮層作為血管的內部屏障，在許多生理和病理過程中發揮著關鍵的作用。然而，人工血管和血管支架植入等造成的內皮層損傷會導致平滑肌細胞的過度增殖、血小板活化等問題，最終引發內膜增生及血栓形成。因此，選擇性促進內皮細胞生長和促快速內皮化是維持血管長期通暢的最有效策略之一。相關研究設計和發現了一種新的聚合物策略，實現了對內皮細胞顯著的選擇性和優異的促快速內皮化功能。

用于室溫二維磁性半導體的超薄鐵氧體納米片

武漢大學物理科學與技術學院何軍教授課題組報道了有關室溫二維磁性半導體的最新研究成果。相關成果發表于《自然·通訊》（Nature"Communications）。當前報道的二維鐵磁半導體的種類相當有限，且大多具有遠低于室溫的居里溫度和較差的環境穩定性，極大地限制了它們在自旋電子器件中的實際應用。因此，探索具有本征室溫鐵磁性的二維半導體材料及其簡便可控的合成方法，對領域的發展具有重要意義。這項工作基于限域范德華外延技術，通過引入動力學生長來實現高質量二維鐵氧體單晶的制備，其厚度最薄可至單個晶胞，具有遠高于室溫的居里溫度和優異的環境穩定性，表現出厚度依賴的半導體特性和磁特性。

具有快充性能的新型電極材料

北京大學材料科學與工程學院龐全全團隊與國內外科學家合作，在快充熔融鹽鋁電池領域取得重要突破。相關成果發表于《自然》（Nature）。文章報道了一種高安全不可燃、超低材料成本、可實現快充的熔融鹽鋁電池。研究團隊通過使用一種低熔點的無機氯化物熔融電解質，成功替代了當前的離子液體，實現鋁電池的高倍率運行、低電壓極化及高能量效率；同時熔融鹽電解質的熱穩定性高，不可燃，使得電池體系具有高安全性，解決了大規模集成系統安全性方面的疑慮。另外，這一電池體系使用元素豐富的硫作為正極，在較低的溫度——110℃下運行，表現出了高比容量及超快充特性。

全球變暖影響氣候系統新認識

北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院楊韻等人聯合中國海洋大學、國際南半球海洋研究中心（CSHOR），以及中國科學院海洋研究所合作者，報道了全球變暖減弱大西洋尼諾/尼娜變率的最新研究成果。相關成果發表于《自然·氣候變化》（Nature"Climate"Change）。大西洋尼諾/尼娜是發生在大西洋的厄爾尼諾/拉尼娜現象，表現為夏季（6月至8月）赤道大西洋東部的海表溫度（SST）異常增暖/變冷。大西洋尼諾事件不僅能夠調節局地降雨，還能通過大氣遙相關過程導致印度季風區雨量減少，并激發太平洋拉尼娜事件。大西洋尼諾/尼娜極大程度地影響著全球氣候系統和人類社會與經濟的可持續發展。

科學風險管理歷經10年重大工程實踐檢驗

中國科學院地理科學與資源研究所蘭恒星課題組與合作者首次提出適用于電網重大工程的基于動力學的滑坡風險管理框架，具有動態性、交互性和可定制化特征。相關成果發表于《工程地質》（Engineering"Geology）。風險管理是進行安全防控和重大決策的有效手段，當前的滑坡風險管理在考慮動力學過程方面存在不足。這一風險管理框架在國家重大工程“川藏聯網”的災害風險管理中得到應用。“川藏聯網”是我國首個進藏的特高壓電網工程，可以實地驗證風險評估結果，制定風險控制措施，有效避讓和緩解滑坡風險。2012年至今，滑坡風險管理框架支持了“川藏聯網”重大工程建設和運營的“零死亡、零傷殘、零缺陷”。

中國生態系統管理對減緩氣候變化的貢獻

中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室傅伯杰院士團隊評估了中國生態系統管理對減緩氣候變化的貢獻。相關成果發表于《自然·氣候變化》（Nature"Climate"Change）。通過保護、恢復和管理森林、草地、濕地和農田生態系統，可以增加固碳和減少溫室氣體排放，從而提升生態系統的凈碳匯能力。通過對過去20年（2000—2020年）生態工程及措施實施的范圍、規模、速度、效率進行系統性評估，對未來10年（2020—2030年）和未來40年（2020—2060年）生態系統管理各路徑可實施的最大規模（考慮農田紅線、樹木存活率等限制因素）及其減緩潛力進行了估算，并估計了不同成本閾值內可以實現的最大緩解潛力的比例。

溫室氣體減排是來自結構效應還是技術效應？

大連理工大學經濟管理學院孫曉華教授等人基于經濟合作與發展組織（OECD）國家細分工業行業數據，采用指數分解方法對各國工業溫室氣體（GHG）排放的影響因素進行了比較分析。相關成果發表于《生態經濟學》（Ecological"Economics）。在過去20年中，作為世界經濟的重要組成部分，OECD在促進綠色增長方面發揮了至關重要的作用，并在節能減排方面取得了豐富的經驗。研究結果發現OECD整體的溫室氣體排放減少主要來自結構效應，具體各國溫室氣體排放變化的驅動因素存在異質性。此外，嚴格的環境監管與較高的研發強度有利于產業結構優化和技術進步，而可再生能源消費則具有非線性影響。

我國清潔空氣行動的碳減排協同效益

清華大學地球系統科學系（以下簡稱“地學系”）張強課題組報道了2013—2020年中國清潔空氣行動的二氧化碳減排協同效益。相關成果發表于《自然·通訊》（Nature"Communications）。文章回顧和梳理了2013年《大氣污染防治行動計劃》實施以來，中國清潔空氣行動中落后產能淘汰、工業燃煤鍋爐整治、民用散煤清潔化替代、“散亂污”整治，以及淘汰黃標車及老舊車輛這5項協同減排措施。研究在自主研發的中國多尺度排放清單模型的基礎上進一步構建措施級別協同減排效應評估技術，并根據各省實際落實情況量化了各項協同減排措施帶來的能源供應和消費結構變化，最終核算出清潔空氣行動產生的碳減排協同效益。

鹽堿地變綠對地表溫度影響的遙感多尺度評估

中國科學院東北地理與農業生態研究所于靈雪等人以吉林省西部大安市為研究區，利用衛星圖像和無人機圖像，獲得了鹽堿地和水田地表溫度的多尺度數據，分析了鹽堿地和水田在一年中不同月份和一天中不同時間的地表溫度變化特征，并采用“空間代時間”的方法評估了鹽堿地種稻對局地地表溫度的影響。相關成果發表于《遙感》（Remote"Sensing）。鹽堿地種稻導致的反照率減小和升溫效應與蒸散增強引起的降溫效應的權衡決定了鹽堿地種稻對地表溫度影響的季節差異；水稻田蒸散的日變化特征和夜晚稻田的蓄熱作用是鹽堿地和水稻田地表溫度晝夜差異的主要原因。

塔里木河流域農業能源消費碳排放研究

中國科學院新疆生態與地理研究所陳亞寧研究員團隊基于“人水關系”定量評估了1989—2018年塔里木河流域農業能源消費碳排放的發展趨勢，并從不同時期探究了農業能源消費碳排放的主要驅動因素，預測了未來農業能源消費碳排放的發展趨勢。相關成果發表于《應用能源》（Applied"Energy）。節水措施有助于減少能源消費碳排放并降低氣溫增高風險。依據預測結果，塔里木河流域農業能源消費碳排放量將在2030年前后達到峰值。雖然塔里木河流域農業能源消費碳排放量逐年增加，但隨著水資源利用效率的不斷提升，以及經濟與生態環境的解耦效應，農業能源消費碳排放將實現碳達峰，并在合理調控下實現碳中和。

疏勒河中下游土地荒漠化敏感性評估

中國科學院西北生態環境資源研究院王振亭研究員團隊集成多源GIS與遙感數據，識別荒漠化敏感區，引入變異系數法確定荒漠化敏感性的主要影響因素。相關成果發表于《中國沙漠》。疏勒河中下游地處極端干旱區，有限的水資源構成了自然環境極端脆弱的綠洲-荒漠生態系統，這一生態系統穩定性低且對外界干擾反應敏感。近幾十年來受氣候變化和人類活動影響，荒漠化日益加劇，對當地居民的生存和發展產生嚴重不利影響。研究表明，從綠洲內至綠洲外荒漠化敏感性逐漸升高，大致呈層狀分布，表明人類活動對荒漠化影響顯著，建議加強和鞏固綠洲外圍的防護體系建設。

（本欄目責編：黃雪霜）