1.我国科学家“搭积木”搭出9厘米微型无线陆空两栖机器人；

2.北京理工大学重庆微电子研究院在光学领域国际知名期刊《Optics Express》发表高水平论文！

3.南京邮电大学郭宇锋教授、蔡志匡教授团队首获日内瓦国际发明展金奖；

4.中山大学徐政基副教授团队在Optics Letters发表双波段非互易超表面的研究；

5.清华大学航院郑泉水团队合作实现结构超滑界面超高热导的分辨测量；

1.我国科学家“搭积木”搭出9厘米微型无线陆空两栖机器人；

新华社北京4月19日电（记者魏梦佳）驱动器是一种具有可控变形能力的器件，也是微型机器人的“心脏”。清华大学科研团队最新研制出一种薄膜状的微型驱动器，可像“变形金刚”一般让微型机器人实现连续形状变化且“锁定”其特定动作形态，提升其环境适应能力。

研究人员表示，利用此驱动器以及团队构建的一种“搭积木”式的设计方法，制备出了目前已知世界最小、最轻的微型无线陆空两栖机器人，其体长为9厘米、重25克。该成果18日晚在线发表于国际权威期刊《自然—机器智能》。

图为处于地面运动模式下的微型无线陆空两栖机器人（清华团队供图）

让机器人不仅能做走、跑、跳、飞、爬等动作，还能将任意形态随时固定，是机器人应用场景多元化的关键因素。据悉，目前5厘米以下的小尺度驱动器，通常难以同时实现连续的形状变化与构型锁定，这严重制约了具有多种运动模式的机器人向微型化与无线化发展。

基于材料与结构协同设计方法上的创新，清华大学航天航空学院、柔性电子技术国家级重点实验室张一慧教授课题组自主研制出最小至几毫米的微型驱动器，作为“可变形外骨骼”可用于集成传感器、电机等功能元器件，进而构建复杂的机器人系统。

“要让机器人又小又轻、无线控制，还要具备复杂形态切换能力非常难。”张一慧说，新型驱动器具有优异的变形能力和锁定能力，通过电控制，可做到连续变形至任意状态并将形态“锁定”——这是以往小尺寸驱动器很难实现的。利用此驱动器组装成的微型陆空两栖机器人通过变形，可跑、可飞，动作灵活，地面运动速度最高可达每秒1.6米。

图为由多个驱动器单元构成的迷你版“变形金刚”（清华团队供图）

此外，团队还用10多个驱动器制出一款高4.5厘米、重仅0.8克的迷你版“变形金刚”。

张一慧表示，此次成果为微型机器人研发应用提供了新的思路和路径。未来，这种微型陆空两栖机器人可应用于设备故障诊断及检修、地质及文物勘探等场景，替代人类执行复杂危险环境下的多种任务。

2.北京理工大学重庆微电子研究院在光学领域国际知名期刊《Optics Express》发表高水平论文！

近日，北京理工大学重庆微电子研究院（以下简称“北理微电院”）算法工程师赵瑞凡、研究生潘腾分别以第一作者在光学领域国际知名期刊《Optics Express》(JCR Q2, IF=3.2)发表论文，北理微电院谢会开教授和陈倩博士为论文的通讯作者。

论文一：Asynchronous equal optical path difference sampling method for MEMS-based Fourier transform spectrometers

该研究针对双光路MEMS近红外光谱仪在进行同步激光标定时产生的光电耦合问题，提出了一种干涉信号异步采集的方法。该方法基于电热MEMS微镜在连续的一段时间内扫描状态变化不影响光谱的假设，通过实验数据明确了在保证光谱重复度达标前提下的激光采集间隔时间，从源头避免了双光路MEMS近红外光谱仪光电耦合对光谱分析的影响，提高了光谱数据模型的预测准确度，同时也能达到降低功耗、降低硬件设计复杂度的效果。

论文二：Two-axis asymmetric electrothermal MEMS micromirror for decoupled resonant scanning

该研究设计并加工了一种新型非对称解耦微镜，通过构建微镜动力学模型，分析产生耦合的原因，提出频率分离解耦机制，仿真结果表明不同驱动臂长度可以有效分离微镜倾斜运动的谐振频率。对制造的电热微镜进行测试，在2 Vpp电压驱动下，成功投射出规则的光栅和李萨如扫描图案，帧率可达30 fps，光学视场21°×22°。测试结果表明解耦微镜实现了双轴谐振无耦合扫描，解决了电热MEMS微镜在谐振驱动时的交轴耦合问题，在光学内窥、激光雷达等需要高速高精度扫描成像领域具有重要应用潜力，同时为下一代MEMS微镜的优化设计提供了关键理论支撑。

北京理工大学重庆微电子研究院(以下简称“北理微电院”)位于西部(重庆)科学城西永微电子产业园核心区域，是由西永综合保税区和北京理工大学共同举办的新型高端研发机构，致力于构建中国数字经济产业感知基座，重点发展先进传感、超宽带通信和医工融合三大方向。截至目前，北理微电院拥有9000多平方米的办公与实验场地，并投入超1.5亿元建成了国内领先的6英寸MEMS微纳工艺研发线，超净面积达1100多平方米。

3.南京邮电大学郭宇锋教授、蔡志匡教授团队首获日内瓦国际发明展金奖；

4月13日，第50届日内瓦国际发明展在瑞士日内瓦圆满落幕。南京邮电大学集成电路学院郭宇锋教授、蔡志匡教授团队经过多年不懈努力，在此次国际盛会上崭露头角，成果“低功耗芯片设计和测试技术”斩获金奖。这是南京邮电大学首次在日内瓦国际发明展上获奖，标志着学校在科研创新领域迈向了新的高度，学院科研事业发展取得了新的突破。

团队成员王子轩教授（左）、王鑫博士（右）

在发明展览上

奖牌

作为全球举办历史最长、规模最大的发明展之一，日内瓦国际发明展创办于1973年，由瑞士联邦政府、日内瓦市政府和世界知识产权组织共同举办。因评选严格、标准专业，其奖项含金量高，与德国纽伦堡国际发明展、美国匹兹堡国际发明展并称为全球三大发明展。

科研团队聚焦物联网、智能穿戴、边缘计算等领域，针对低功耗设计和测试等难题展开深入研究与攻关，凭借其卓越的科研实力与创新精神，成功突破多项关键技术瓶颈，研发出新型时间寄存器、高速时域运算、高精度时序调节、自适应测试等一系列创新技术。该成果在时域运算稳定性、抖动性能、故障覆盖率等方面展现出显著优势，具有很高的应用价值和市场潜力，得到了国际评审团的高度认可与青睐。据王子轩教授介绍，该成果可以应用在ATE专用芯片等细分领域，对打破国外技术封锁具有重要意义。

第50届日内瓦国际发明展现场

学院将以此次获奖为契机，继续秉承创新驱动发展理念，加强科研团队建设，深化产学研合作，不断提升科研创新能力和水平，努力在更多关键核心技术领域取得突破，为推动新质生产力发展作出更大贡献。

4.中山大学徐政基副教授团队在Optics Letters发表双波段非互易超表面的研究；

近日，中山大学微电子科学与技术学院徐政基副教授带领团队在《Optics Letters》发表了题为“Passive Non-reciprocal Metasurfaces Based on Independently Tunable Nonlinear Dual Bound States in the Continuum”的研究成果，文章第一作者为2024级研究生范烨，通讯作者为徐政基副教授。

光的非互易性是指光在介质中向前和向后传播的特性不同的现象。考虑到麦克斯韦方程组的线性性质，由这些方程导出的洛伦兹互易定理表明，在正常情况下，光场表现出互易性。当两组源的位置互换时，虽然产生的具体电磁场会发生变化，但源与场之间的相互作用不变，场之间的相互作用也不变。因此，实现非互易的挑战在于打破洛伦兹互易定理。

打破洛伦兹互易定理的一种方法是利用光学非线性效应。在强光场中，材料的非线性响应会引起折射率的显著变化，可用于设计在特定光强或特定波长下具有非互易效应的光学器件。引入高品质因子光学谐振以增强材料的非线性效应，可以实现非互易且降低所需的光强。然而，目前的研究仅限于较窄的单波长范围，阻碍了多波长通信的应用。

本研究提出一种双非对称周期光栅结构的超表面，基于其产生的对称保护的双连续域束缚态（Bound States in the Continuum, BIC），来实现在两个波长附近的非互易传输和光学双稳态。本研究同时引入了面内和面外不对称性。面内不对称性用来调节准BIC的辐射线宽，面外不对称性使入射平面波在正反两个方向与超表面产生不对称耦合。此外，还说明了器件的最小插入损耗和非互易强度范围之间存在的限制和所允许的界限，并解释了如何接近和达到这种界限。该研究拓展了非互易器件的应用领域，为非互易器件的设计提供了一种新方法。

图1 超表面的结构和线性条件下的谐振特性

超表面的结构和线性条件下的谐振特性如图1所示。观察到两个BIC模式，对应电场分别被束缚在空气间隙和光栅条所对应的夹层锗膜中。这两个BIC分别是由空气间隙和光栅条的对称性造成的，通过调整空气间隙和光栅条的宽度，破坏对称性，可以独立地操纵两个准BIC模式。

图2 Kerr效应影响下超表面的非互易特性

如图2所示，对Kerr效应影响下超表面的非互易特性进行研究。锗材料在z方向上的不对称使得两个端口分别激发产生不对称响应，导致在一定强度范围内，两个方向上的透射传输是非互易的。通过对不同厚度的锗进行仿真，结合理论分析，得到非互易强度范围和最大前向透过率之间的限制。

图3 面外不对称性导致的对于两个方向激发产生不同程度的共振频率的偏移，和在所限制边界处的非互易传输

如图3所示，对非互易传输的限制边界进行了研究。通过调整入射强度，使得前向传输透射峰的最大值和后向传输透射峰的最小值在同一波长处对齐，此时对应的波长处对应这一结构下最大前向透过率和非互易强度范围关系的不等式边界。

图4 超表面的光学双稳态

如图4所示，对非线性导致的光学双稳态进行了分析。在两个非互易波长分别进行入射功率增加和入射功率减小扫描，获得强度相关透射率。由于三阶非线性存在，光强变化时会存在正反馈机制，对于同一个入射强度，系统存在两个稳定的状态。

本工作通过创新性的超表面结构设计，实现了基于连续域束缚态的双波长非互易传输，不仅推动了光学非互易机制的基础研究，也彰显了超构表面在电磁信息传输与控制领域的重要潜力。该技术在保护高功率激光器、为模拟计算引导非互易信号方面具有重要的应用价值，为现代激光与通信系统的小型化、集成化发展提供了有力支撑。

5.清华大学航院郑泉水团队合作实现结构超滑界面超高热导的分辨测量；

清华新闻网4月17日电 石墨作为人类最早开发利用的层状材料之一，自16世纪被应用于书写至今，在凝聚态物理与材料科学领域持续焕发着生命力。当两个原子级光滑的石墨表面以一定旋转角度堆叠时，其界面将实现近零摩擦和零磨损的结构超滑状态。这种超滑界面为微机电系统、精密制造等领域的摩擦磨损难题提供了革命性解决方案，近年来基于该特性开发的微发电机、静电驱动器等原型器件已展现出突破性性能。此外，这种范德华材料之间的转角界面还展现出一系列奇异的电学与光学性质，例如超导、拓扑绝缘体等，受到了学术界的广泛关注。

然而，这种奇特的结构超滑界面的热输运特性却始终笼罩在迷雾之中。尽管人们对石墨优异的热学性质早有研究并加以利用，但其中新奇的热输运现象，比如声子水力输运和第二声，至今仍存在许多未解之谜。而或许更令人意外的是，石墨的本征热导率，事实上也仍无定论。这侧面反映了对于石墨这种层状材料的导热研究的挑战。而对于石墨内“深埋”的超滑界面，其热测量则更加困难。因此，尽管有一些理论计算工作讨论了层间转角对于界面导热特性的影响，可靠的实验测量仍鲜有报道。而这对于深化声子输运的机理认识，以及基于石墨的器件热管理和芯片散热都十分重要。

图1.HOPG和EG的结构、力学和初步热学表征

近日，清华大学航天航空学院郑泉水院士团队与北京大学宋柏研究员等团队合作，首次实现了对于石墨结构超滑界面的热输运测量。研究团队选用高定向热解石墨（HOPG）中天然存在的旋转界面作为研究对象（图1），通过结合微纳加工形成石墨岛的技术与频域热反射法（FDTR），实现了对超滑界面的力学特性与热输运性质的同步表征。该研究采取了两套研究方案。首先利用北京大学刘开辉教授团队外延生长的无转角界面的高质量外延单晶石墨（EG），准确测量了两种石墨样品的面外方向热导率。通过热导率差异推算出HOPG中多个结构超滑界面的热阻总体贡献并由此估算出单个界面的热导（图2）。

图2.多个本征转角界面的热测量

在此基础上，直接在HOPG上加工带旋转柄的石墨岛，并利用自行搭建的精密力学操作平台推动其中的特定界面旋转，对比旋转前后的热测量信号差异（图3）。这一过程不仅确保了石墨界面的质量不会因转角发生变化，同时也保证了旋转前后仅有转角这个单一参数发生变化。

图3.单个和两个结构超滑界面旋转前后的热测量

令人意外的是，实验测得结构超滑界面的热导高达约600 MWm⁻²K⁻¹，超过现有实验报道的人工堆叠范德华材料结构的热导约一个数量级，并且接近文献中所有实测界面热导的最高纪录。此外，尽管探测这样的超高热导面临巨大挑战，本研究仍然成功分辨了界面扭转角度变化导致的超过30倍的热导变化。得益于华中科技大学刘德欢教授的长期积累，团队结合分子动力学模拟和密度泛函理论计算，揭示了横向声子主导的热输运机制（图4）。基于结构超滑领域经典的鸡蛋盒模型，团队进一步提出了扭转角度影响热输运的普适物理图像，建立了界面摩擦力学与热输运行为之间的直接关联。

图4.转角对界面导热的影响机制与力-热关联

长期以来，石墨中结构超滑界面的优异力学与电学特性备受关注，该研究则首次揭示了超滑界面同时还具有卓越的导热性能，并且确立了层间旋转作为主动调控热流的一个新自由度，为基于界面扭转的新型热管理技术奠定了基础。此外，团队发展的独特实验技术，也为未来探索扭转范德华材料与器件中的声子动力学及热输运行为开创了激动人心的全新可能。

相关研究成果以“转角石墨中结构超滑界面的超高热导”（Ultrahigh thermal conductance across superlubric interfaces in twisted graphite）为题，于4月11日发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

清华大学微纳米力学与多学科交叉创新研究中心、清华大学工程力学系博士生杨馥玮为该论文第一作者，北京大学工学院博士生周文江、北京大学物理学院博士后张志斌、清华大学深圳国际研究生院博士后黄轩宇为共同第一作者；华中科技大学能源与动力工程系教授刘德欢、北京大学物理学院教授刘开辉、清华大学教授郑泉水院士、北京大学工学院研究员宋柏为该论文的共同通讯作者。

研究得到国家自然科学基金委项目、科技部国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究项目、新基石科学基金会“科学探索奖”、基础学科拔尖学生培养计划力学班、深圳市超滑技术重点实验室、北京大学微米纳米加工技术全国重点实验室以及北京大学和华中科技大学高性能计算平台的支持。