1.清华大学化学系马冬昕团队开发出高效稳定的钙钛矿量子点深红光器件；

2.蔡一茂：用新型存储器技术探索智能时代之路；

3.北理工团队在具身空间仿真平台建设方面取得重要成果；

4.西安交大研究人员在水系锌离子电池领域取得重要突破；

5.中国科学院谭平恒团队在半导体材料研究取得进展；

1.清华大学化学系马冬昕团队开发出高效稳定的钙钛矿量子点深红光器件；

3月17日电 半导体量子点具有量子产率高、发射光谱窄、兼容溶液工艺等优点，在光电材料与器件领域展现出广阔的应用前景和巨大的经济价值，相关研究获得了2023年诺贝尔化学奖。

与传统的II-VI族、III-V族量子点（如CdSe、CdS、InP等）相比，钙钛矿量子点具有成本低、合成工艺简单、光谱连续可调等独特的优势，近年来备受关注。基于钙钛矿量子点的发光器件的外量子效率已提高至20%以上，初步达到了商业应用门槛。然而，由于钙钛矿量子点的稳定性较差，发光器件的运行寿命仅为数十或数百小时，阻碍了其进一步产业化。

钙钛矿量子点需要配体与其表面结合以保持胶体稳定。然而，在钙钛矿量子点的生长、纯化、成膜、储存过程中，表面高动态且不稳定的配体容易脱落，使表面原子配位不足，不饱和键和悬空键增加，其表面的非配位原子容易与其他原子结合，导致钙钛矿量子点团聚或奥斯瓦尔德熟化，产生各种缺陷，进一步影响其发光性能和稳定性。

近日，清华大学化学系马冬昕团队提出了一种分子诱导的量子点熟化控制策略，实现了高效稳定的钙钛矿量子点深红光器件。团队设计了一系列双齿有机小分子，具有较小的尺寸和分子柔韧性，可通过扭曲其本身结构粘附在钙钛矿量子点表面，与失配位的Pb2+相互作用，维持稳定表面状态，抑制了钙钛矿量子点的不良熟化和团聚现象，降低表面缺陷态密度，提升量子产率。

图1.分子诱导的量子点熟化控制策略示意图

团队基于高性能的钙钛矿量子点构筑了深红光器件，发光峰位于686nm，外量子效率高达26.0%。器件展现了优异的工作稳定性，在13.3mA cm−2的恒定高电流密度下的工作半衰期为310min，而在初始辐射亮度为190mW sr−1m−2下的工作半衰期长达10587 h。此外，这种钙钛矿量子点溶液展现出优异的可存储性，存储一个月、三个月之后的溶液构筑的器件的外量子效率分别为21.7%、20.3%。

以上结果表明，论文所提出的分子诱导的量子点熟化控制策略可有效提升钙钛矿量子点发光器件的效率和稳定性，使其在高清显示和生物医学治疗中具有实用价值和应用前景。

图2.钙钛矿量子点发光器件的光电性能

图3.钙钛矿量子点发光器件的稳定性

相关研究成果以“分子诱导的钙钛矿量子点熟化控制策略实现高效稳定的发光器件”（Molecule-Induced Ripening Controlin Perovskite Quantum Dots for Efficient and StableLight-Emitting Diodes）为题，于3月14日发表于《科学·进展》（Science Advances）。

清华大学化学系博士后陈嘉伟、湖南大学半导体学院（集成电路学院）副教授陈树林、清华大学化学系博士生刘翔宇为论文的共同第一作者，清华大学化学系马冬昕副教授为论文的通讯作者，清华大学化学系为第一通讯单位。研究得到国家自然科学基金委青年基金、清华大学笃实计划、中国博士后面上项目、中国博士后特别资助、国家资助博士后研究人员计划以及清华大学“水木学者”计划的支持。

2.蔡一茂：用新型存储器技术探索智能时代之路；

蔡一茂，江西赣州人，1978年3月生。北京大学博雅特聘教授、集成电路学院院长、集成电路高精尖创新中心执行主任，国家杰出青年科学基金项目获得者。

存储器作为集成电路的核心构成，不仅是数据的存储载体，更是智能算法迭代演进、人工智能广泛深入社会各领域应用的关键基础，为智能时代的创新突破提供支撑。随着智能时代的高速发展，海量数据在存储、传输与使用环节，面临着高效、安全且低成本的严苛需求，这种需求正呈爆发式增长态势，给当下的存储器技术与产业带来了严峻挑战。在此背景下，新型存储器技术及其相关智能应用，成为学术界和产业界高度关注的重要研究方向。

人工智能发展所需的强大算力，不仅依赖先进计算芯片性能，更与存储器的带宽和容量密切相关。依托新型存储器，科研人员构建存算一体或类脑计算架构，大幅提升算力与能效比。蔡一茂在研究新型阻变存储器的同时，也致力于研究基于阻变存储器的存算一体新型智能芯片。他提出基于新型存储的高阶三元乘法加速计算策略，能精准高效适配霍纳多项式加速算法，有效加速了复杂计算过程。凭借这一创新成果，他成功研制出国际首个基于40nm CMOS RRAM存储器的多核多项式计算加速芯片，该芯片入选 Chip 2023 年度中国芯片科学十大进展。其指导的 “智芯-存算融合 AI 芯片系统” 项目，在全国人工智能应用场景创新挑战赛中脱颖而出，荣获一等奖。集成电路领域的顶级会议 IEDM（国际电子器件大会）邀请蔡一茂作特邀报告，有关阻变存储器及其智能芯片技术的科研成果申请多项国内外发明专利，在国际学术领域产生重要影响。

3.北理工团队在具身空间仿真平台建设方面取得重要成果；

3月14日，北京理工大学集成电路与电子学院周治国副教授团队与苏州同元软控信息技术有限公司联合推出基于MWORKS的具身空间仿真平台（Embodied Space Simulation Platform）框架，探索形成具身智能无人船案例。

具身信息物理系统（Embodied Cyber-Physical System,ECPS）是一种将具身智能体深度集成到信息物理系统框架中的新型系统架构。它不仅包含了传统CPS中的物理系统、网络系统和信息系统，还特别强调具身智能体在其中的核心作用。具身空间（Embodied Space）是一个综合性的智能环境，有机结合了物理空间、虚拟空间和数据空间，融合了虚拟现实、计算通信、感知融合、决策推理和机器人控制等多种先进技术。

基于MWORKS的具身空间仿真平台是一个高度综合的人工智能平台，能够实现具身空间建模、无人系统建模与仿真、智能体开发与训练、实地部署与测试多项功能。它通过集成物理空间、虚拟空间和数据空间，支持无人系统的感知、学习、推理和行动，旨在提升无人系统的具身智能。通过其关键模块（如虚拟仿真引擎、生成智能引擎和推理进化引擎等）来实现具身空间的构建和功能支持。

该平台采用三维虚拟引擎构建高保真场景，基于MWORKS平台构建智能体信息物理融合虚拟仿真环境，支持复杂场景动态建模及多智能体系统的集群协同训练，涵盖无人机、无人车、机器狗等无人系统的导航、决策与交互任务。通过融合强化学习框架、ROS通讯协议及Python算法接口，提供从虚拟仿真到数字孪生的全链路闭环验证能力，支持用户快速部署自定义算法，并实现自主导航、环境感知、任务抓取等功能的跨场景适配，为工业自动化、智慧城市及机器人研发提供安全、高效、可扩展的智能训练基础设施。

具身空间模拟器

（Embodied Space Simulator,ES-Sim）

具身智能无人船是具身空间仿真平台的典型应用案例。由基于MWORKS的数字无人船、基于ROS的无人船开源框架、基于Unity的虚拟三维仿真引擎、基于PyTorch的深度强化学习神经网络，并集成了deepseek大模型5部分组成。

基于MWORKS平台构建的无人船数字样机包括三自由度本体模型和导航控制算法，无人船本体模型能够考虑无人船风、浪、流等各种扰动的情况下实现无人船速度、航向角等航行参数的理论计算，既为航线决策和路线规划提供理论依据，又能够与导航控制算法形成控制闭环，在虚拟空间内实现算法的设计验证。运行过程中，系统支持动态调整环境参数（风浪流强度、障碍物分布），并通过PyTorch的在线学习机制持续优化策略网络，确保无人艇在复杂场景下的自主导航与任务适应性。

通过deepseek大模型实现自然语言交互与智能化任务管理。系统支持语音/文本指令输入（如“绕行障碍”“切换航线”“多目标巡检”），大模型解析指令后，结合实时感知数据（激光雷达、视觉信息）与船舶状态，动态生成任务优先级与局部路径策略，并调用强化学习模块（PPO/TD3）优化决策指令。针对复杂任务（协同作业、动态场景适配），通过ROS通信联动数字样船与仿真环境，自动拆解任务为可执行子目标，调整航行参数与路径规划权重。训练阶段融合历史交互数据与强化学习奖励反馈，优化指令-动作映射逻辑，提升系统在未知场景下的语义理解与任务泛化能力，形成“人类指令-智能决策-闭环验证”的一体化交互链路。

基于Unity虚拟仿真环境加载预设水域场景与船舶数字样机，并通过ROS-TCP通信协议绑定传感器数据流（激光雷达、视觉相机）与物理引擎参数；在ROS框架内启动避障算法节点，加载预训练的PPO/TD3强化学习模型及监督学习策略，同步运行MWORKS.Sysplorer进行船舶动力学计算；运动控制模块根据实时决策指令（路径规划、避障角速度）驱动数字样船模型，并通过ROS Topic反馈船舶位姿、环境交互状态至仿真界面；最终形成“感知数据采集-算法在线推理-控制指令执行-物理状态回传”的实时闭环。运行过程中，系统支持动态调整环境参数（风浪流强度、障碍物分布），并通过PyTorch的在线学习机制持续优化策略网络，确保无人艇在复杂场景下的自主导航鲁棒性与任务适应性。

具身空间仿真平台案例：具身智能无人船

同时，团队正在积极推动开设《具身智能仿真与建模》课程和相关教材编写工作，教材将系统性地阐述具身智能的背景知识、研究现状及主流框架，介绍基于MWORKS具身物理信息系统建模和仿真的基础知识，确保读者能够从理论到实践全面掌握具身智能的核心内容。并将重点介绍基于MWORKS的具身智能框架，涵盖ROS（机器人操作系统）、三维虚拟仿真环境以及MWORKS计算引擎等内容，充分展现国产化仿真平台在具身智能领域的强大实力和广泛应用前景。

4.西安交大研究人员在水系锌离子电池领域取得重要突破；

在全球向可持续能源转型的背景下，锌金属电池（ZMBs）因其高安全性、低成本和环境友好性，被视为下一代储能技术的重要候选。然而，高电流密度（> 10 mA cm⁻²）、高面容量（> 10 mAh cm⁻²）和高放电深度（DOD > 65%）的极端条件下，锌负极面临严重的界面不稳定性，导致寿命短、效率低，限制了其实际应用。

针对这一问题，西安交通大学丁书江教授团队首次揭示了浓差极化是造成极端条件下锌负极失效的核心因素之一。通过原位数字全息观察到，在高电流密度条件下，裸Zn负极界面Zn²⁺浓度迅速下降，导致严重的浓差极化。针对这一挑战，团队提出纳米流体细菌纤维素（BC）界面修饰策略，通过自驱动离子富集机制（self-driven ion enrichment），实现Zn²⁺通量的精准调控，消除浓差极化，改善电极界面离子输运的非线性行为。基于该策略，BC@Zn负极在100 mA cm⁻², 100 mAh cm⁻²，DOD=90.91%及40 mA cm⁻², 40 mAh cm⁻²，DOD=75.97%的极端条件下分别稳定循环490、1573小时，最高累积容量达62.92 Ah cm⁻²，远超现有报道。此外，BC@Zn//I₂安时级软包稳定循环超350圈，容量保持率达91.78%。该策略为高性能锌金属电池（ZMBs）的商业化提供了有效解决方案。

5.中国科学院谭平恒团队在半导体材料研究取得进展；

近日，该研究成果以“Elimination of Concentration Polarization Under Ultra-High Current Density Zinc Deposition by Nanofluid Self-Driven Ion Enrichment”（纳米流体自驱动离子富集消除超高电流密度锌沉积下的浓度极化）为题发表在国际材料领域权威期刊Advanced Materials（《先进材料》）上，西安交通大学化学学院是论文的唯一通讯单位，论文第一作者为西安交通大学博士生高娜，通讯作者为西安交通大学丁书江教授、高国新副教授和赵洪洋副教授。该工作得到了国家自然科学基金、陕西省高校联合重点项目和陕西省秦创原创新人才计划项目的资助，论文的表征及测试得到了西安交通大学分析测试共享中心和国家储能技术产教融合创新平台（中心）的支持。

拉曼散射是探测材料中元激发(如声子)和电子(激子)-光子、电子(激子)-声子相互作用的重要工具。在声子拉曼散射的量子图像中,入射光子激发一系列中间电子激发态,随后产生或吸收声子并放出能量移动的散射光子。这些中间电子激发态在拉曼散射量子路径中发挥重要作用,决定电子-光子、电子-声子相互作用矩阵元。由于光波长一般大于原子尺度,这些相互作用矩阵元可以用多级展开来估计。

20世纪60年代,英国物理学家R. Loudon保留上述多级近似中的第一项即电偶极近似,建立了基于群论对称性分析的拉曼张量,构成了拉曼选择定则的基础。基于这一近似的层间键极化率模型可以很好地理解超薄层状材料以及具有跨维度电声耦合属性的范德华异质结中层间声子的相对拉曼强度。在超薄层状半导体材料中,实验只能观察到拉曼活性的奇数支层间呼吸声子模,而无法观察到拉曼禁戒的偶数支层间呼吸声子模,这符合基于对称性的拉曼选择定则。在这种图像中,电子-光子矩阵元与光子波矢无关。因此,上述实验结果与激发光的波长无关。近60年来,正如超薄层状半导体材料所揭示那样,基于电偶极近似的理论框架几乎可以理解所有的拉曼散射结果。

中国科学院半导体研究所研究员谭平恒团队利用开发的低至2 cm-1的超低波数、超高光谱分辨的拉曼光谱技术，探讨了较厚层状半导体材料如WS2、MoS2、MoSe2和MoTe2等的层间呼吸声子模式。当激发光与层状半导体材料的C激子能量共振时,实验观察到传统拉曼禁戒的偶数支层间呼吸声子模,其强度受到材料厚度、激发光波长以及材料与衬底间折射率失配度调制。但是,这些实验结果无法通过基于电偶极近似的理论框架来解释。由于体系电子能带结构的复杂性,使得科学家难以分析拉曼散射理论相互作用矩阵元多级展开的高阶项并定性解释实验结果。

事实上，层状半导体材料层间呼吸模的原子位移场在沿着平面外c轴方向所形成驻波,使得层状半导体材料是天然的声子腔。随着层状半导体材料厚度增加,其声子腔的驻波波矢或与光子波矢大小相当。这使得R. Loudon提出电偶极近似理论的前提条件不再成立,破坏了基于电偶极近似所确定的拉曼选择定则,从而在实验上观察到传统拉曼禁戒的偶数支层间呼吸声子模。层状半导体材料是天然的光学腔,激发光和拉曼信号在材料上下表面多次反射和折射,使得光场强度在空间上沿c轴将重新分布。上述声子腔和光学腔效应的共同作用,致使空间调制的光子-电子相互作用和电子-声子相互作用,使得层间呼吸声子模的强度受到材料厚度、激发光波长以及材料与衬底间折射率失配度调制。

基于上述理论，该研究进一步提出了包括空间调制光子-电子和电子-声子相互作用的光子-声子耦合空间相干模型,考虑了声子腔驻波波矢与光子波矢的匹配度,以及包含光学腔中光子-电子相互作用和电子-声子相互作用的前向与背向传播分量的空间调制干涉增强和干涉相消效应。这一模型可对层状半导体材料拉曼禁戒声子模的强度与其材料厚度、激发光波长和衬底的依赖性进行定量解释。

该研究阐述了超越基于传统电偶极近似拉曼张量理论之外的全新光子-声子耦合拉曼散射理论,揭示了光子腔和声子腔工程所调控的光子和声子场空间相干性对声子激发的影响与重要性。

近期，相关研究成果入选编辑推荐文章,在线发表在《物理评论快报》上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项(B类)等的支持。

(左)传统电偶极近似理论计算的层间呼吸声子拉曼强度随材料厚度的演化规律;(中)光子-声子耦合空间相干模型计算的层间呼吸声子拉曼强度随材料厚度的演化规律;(右)实验观察到奇数支(空五星,拉曼允许)和偶数支(实五星,传统理论拉曼禁戒而新理论拉曼允许)层间呼吸声子模