蹄疾步穩(wěn)，勇攀高峰

頂天引領(lǐng)，立地導(dǎo)向

近期，清華SIGS多個(gè)課題組取得了

一系列學(xué)術(shù)科研成果

人工智能、電池材料、

環(huán)境科學(xué)、超滑結(jié)構(gòu)、AR顯示等等

在眾多重要領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展

讓我們跟著小編一起

下滑速覽！

（按新聞在清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院官網(wǎng)發(fā)布的時(shí)間順序排列）

李星輝團(tuán)隊(duì)在干涉光刻全局對(duì)準(zhǔn)領(lǐng)域取得新進(jìn)展

夏必忠團(tuán)隊(duì)合作在鋰離子電池健康狀態(tài)估計(jì)領(lǐng)域取得新進(jìn)展

侯廷政團(tuán)隊(duì)在人工智能加速鋰電池材料界面研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

張正華團(tuán)隊(duì)在高級(jí)氧化水處理方向取得新進(jìn)展

鄭博團(tuán)隊(duì)揭示中國(guó)油氣行業(yè)甲烷排放時(shí)空格局演變及減排策略

關(guān)迅、周光敏團(tuán)隊(duì)在基于光纖傳感的軟包電池安全預(yù)警技術(shù)上取得新進(jìn)展?

耿子涵團(tuán)隊(duì)合作提出AR顯示新范式

鄭泉水團(tuán)隊(duì)合作實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)超滑界面超高熱導(dǎo)的分辨測(cè)量

李星輝團(tuán)隊(duì)在

干涉光刻全局對(duì)準(zhǔn)領(lǐng)域取得新進(jìn)展

李星輝團(tuán)隊(duì)提出了基于參考光柵全局對(duì)準(zhǔn)的干涉光刻拼接曝光方法與系統(tǒng)，為衍射光柵制造中口徑擴(kuò)展提供思考和借鑒。研究中搭建拼接曝光加工系統(tǒng)，本文中提出的拼接加工方法，使用兩塊參考光柵分別監(jiān)測(cè)x和y兩個(gè)方向移動(dòng)后的拼接誤差，以完成曝光光刻的面積在整個(gè)平面上進(jìn)行拓展。團(tuán)隊(duì)基于上述加工系統(tǒng)和方法進(jìn)行了3×3區(qū)域的拼接光柵加工。本研究開(kāi)展了兩個(gè)樣品加工實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比。進(jìn)一步地，使用原子力顯微鏡（AFM）對(duì)樣品1中3×3區(qū)域的每個(gè)曝光區(qū)域隨機(jī)選擇一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行AFM測(cè)量，首先以較低分辨率進(jìn)行較大面積的掃描，再以高分辨率進(jìn)行小面積的掃描。AFM測(cè)量結(jié)果顯示各區(qū)域槽型具有較好的一致性。

相關(guān)成果近日以“激光干涉光刻陣列全局對(duì)準(zhǔn)參考策略 (Global Alignment Reference Strategy for Laser Interference Lithography Pattern Arrays)”為題發(fā)表在《自然》旗下期刊《微系統(tǒng)與納米工程》（Microsystems & Nanoengineering）上。

論文鏈接：

夏必忠團(tuán)隊(duì)合作在

鋰離子電池健康狀態(tài)估計(jì)領(lǐng)域取得新進(jìn)展

夏必忠團(tuán)隊(duì)提出了一種用于SOH估計(jì)的精確、魯棒和可泛化的量子卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（QCNN，quantum convolutional neural network）模型，該模型僅使用少量放電數(shù)據(jù)，且可與噪聲中尺度量子計(jì)算云平臺(tái)兼容。本工作證明了量子編碼對(duì)于從有限放電數(shù)據(jù)中提取的健康因子（HIs，health indicators）自動(dòng)特征融合的有效性，強(qiáng)調(diào)了模型在處理隨機(jī)和噪聲數(shù)據(jù)時(shí)提升SOH估計(jì)準(zhǔn)確性、魯棒性和泛化性的潛力，是一種在SOH估計(jì)中利用量子計(jì)算能力的新范式。該工作展示了一種用于估計(jì)鋰離子電池SOH的量子卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：使用小于0.3V的部分放電數(shù)據(jù)片段，基于量子旋轉(zhuǎn)門(mén)實(shí)現(xiàn)特征提取和特征融合，并基于量子卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)SOH估計(jì)，具有良好的估計(jì)精度、魯棒性和泛化性。該工作對(duì)于云BMS系統(tǒng)利用量子計(jì)算能力進(jìn)行SOH估計(jì)具有重要意義。

相關(guān)成果近日以“基于量子卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)特征融合的鋰離子電池隨機(jī)健康狀態(tài)估計(jì)（Stochastic state of health estimation for lithium-ion batteries with automated feature fusion using quantum convolutional neural network）”為題發(fā)表在期刊《能源化學(xué)》（Journal of Energy Chemistry）上。

論文鏈接：

侯廷政團(tuán)隊(duì)在人工智能加速

鋰電池材料界面研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

侯廷政團(tuán)隊(duì)與香港城市大學(xué)（東莞）助理教授蔣璐合作提出了一種人工智能輔助的晶體界面穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)篩選優(yōu)化工具——InterOptimus。InterOptimus可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的晶格匹配、端面搜索等過(guò)程，并通過(guò)對(duì)稱(chēng)性分析算法進(jìn)行等價(jià)性去重避免了等價(jià)結(jié)構(gòu)重復(fù)運(yùn)算。作為該工作的亮點(diǎn)，InterOptimus創(chuàng)新性地采用通用機(jī)器學(xué)習(xí)原子間勢(shì)（MLIP）和貝葉斯優(yōu)化算法，對(duì)界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行“預(yù)優(yōu)化”，從而大大降低了獲取穩(wěn)態(tài)界面結(jié)構(gòu)所需要的計(jì)算成本。該工作首次基于通用機(jī)器學(xué)習(xí)原子間勢(shì)方法建立了用于材料晶體界面結(jié)構(gòu)生成和優(yōu)化的高通量計(jì)算工作流，解決了原子尺度界面結(jié)構(gòu)建模難以自動(dòng)化以及計(jì)算成本高昂的問(wèn)題，為鋰電池界面微觀機(jī)理研究和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的材料界面研究提供了重要的工具。

相關(guān)成果近日以“優(yōu)界：人工智能加速的鋰電池異質(zhì)界面穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)篩選優(yōu)化工作流（InterOptimus: An AI-assisted robust workflow for screening ground-state heterogeneous interface structures in lithium batteries）”為題發(fā)表在期刊《能源化學(xué)》（Journal of Energy Chemistry）上。

論文鏈接：

張正華團(tuán)隊(duì)在

高級(jí)氧化水處理方向取得新進(jìn)展

張正華副教授團(tuán)隊(duì)對(duì)非均相過(guò)硫酸鹽基高級(jí)氧化工藝的研究現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了深入探討。研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)梳理了PS-AOPs領(lǐng)域的研究進(jìn)展，重點(diǎn)討論了一種新近提出的AOP機(jī)理路徑—直接氧化轉(zhuǎn)移過(guò)程（DOTP），并與傳統(tǒng)PS-AOPs中氧化性物種介導(dǎo)的礦化過(guò)程進(jìn)行了深入比較。研究表明，當(dāng)前針對(duì)非均相PS-AOP系統(tǒng)機(jī)制的探究仍存在諸多爭(zhēng)議，亟需建立標(biāo)準(zhǔn)化的研究方法。研究成果不僅為AOPs機(jī)理闡明中活性物種的識(shí)別與定量提供了參考，更為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了實(shí)踐指導(dǎo)，對(duì)推動(dòng)高級(jí)氧化技術(shù)的理論發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

該工作以“過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化機(jī)理那些事：新酒裝在舊皮囊？”（Heterogeneous Peroxymonosulfate-based Advanced Oxidation Mechanisms: New Wine in Old Bottles?）為題，在線(xiàn)發(fā)表在國(guó)際期刊《環(huán)境科學(xué)&技術(shù)》（Environmental Science & Technology）上。

論文鏈接：

鄭博團(tuán)隊(duì)揭示中國(guó)油氣行業(yè)

甲烷排放時(shí)空格局演變及減排策略

鄭博副教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)基于自下而上方法構(gòu)建了中國(guó)1990—2022年油氣行業(yè)高分辨率甲烷排放清單數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)全國(guó)油氣甲烷排放增長(zhǎng)約7倍，該增長(zhǎng)主要發(fā)生在2000年之后，天然氣部門(mén)是主要驅(qū)動(dòng)因素，其排放在2000—2022年期間增長(zhǎng)了310萬(wàn)噸，占同期總排放增長(zhǎng)的95%，而石油行業(yè)的甲烷排放量在過(guò)去三十年內(nèi)相對(duì)保持穩(wěn)定。團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)性揭示了全國(guó)油氣行業(yè)甲烷排放的結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)排放主導(dǎo)部門(mén)已經(jīng)從石油行業(yè)轉(zhuǎn)向天然氣行業(yè)。研究建議，未來(lái)應(yīng)當(dāng)在西北和西南地區(qū)優(yōu)先開(kāi)展排放監(jiān)測(cè)與管理工作，包括設(shè)備升級(jí)以及全面應(yīng)用防泄露技術(shù)。研究有效識(shí)別了傳統(tǒng)研究未能識(shí)別的新排放熱點(diǎn)，不僅為我國(guó)制定有針對(duì)性的油氣行業(yè)甲烷減排政策提供了重要支持，也為全球甲烷排放模型的改進(jìn)與提升提供了重要數(shù)據(jù)支持。

上述相關(guān)成果以“中國(guó)油氣系統(tǒng)甲烷排放結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變及減排啟示”（Structural shifts in China’s oil and gas CH? emissions with implications for mitigation efforts）為題發(fā)表在期刊《自然·通訊》（Nature Communications）期刊。

論文鏈接：

關(guān)迅、周光敏團(tuán)隊(duì)在基于光纖傳感的

軟包電池安全預(yù)警技術(shù)上取得新進(jìn)展?

關(guān)迅、周光敏團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將阿基米德螺旋光纖、瑞利背向散射技術(shù)與超分辨算法相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出“OST-SRTM”原位時(shí)空超分辨熱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在每3秒1幀的速度、每平方厘米1820個(gè)點(diǎn)位的分辨率下，實(shí)時(shí)捕捉電池內(nèi)部微觀溫度變化，為解決電池?zé)崾Э仉y題提供革命性技術(shù)方案。研究團(tuán)隊(duì)已在軟包電池上驗(yàn)證了該技術(shù)的可靠性，為電池安全預(yù)警提供了全新解決方案。

相關(guān)研究成果以“鋰金屬電池?zé)崾录脑粫r(shí)空間超分辨監(jiān)測(cè)”（Operando spatiotemporal super-resolution of thermal events monitoring in lithium metal batteries）為題發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review）上。

論文鏈接：

耿子涵團(tuán)隊(duì)合作提出AR顯示新范式

耿子涵團(tuán)隊(duì)聯(lián)合香港城市大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）等單位，成功研發(fā)出一種新型三維可變焦超構(gòu)元件，可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示中焦點(diǎn)位置的精確動(dòng)態(tài)調(diào)控。該成果為解決增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示中的調(diào)節(jié)輻輳沖突和有限眼動(dòng)范圍等關(guān)鍵技術(shù)難題提供了新的解決方案。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了一種基于莫爾理論的三維可變焦超構(gòu)元件。該元件由三個(gè)級(jí)聯(lián)的超表面組成，通過(guò)精心設(shè)計(jì)的相位輪廓實(shí)現(xiàn)了焦點(diǎn)位置的動(dòng)態(tài)調(diào)控。在實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證中，研究團(tuán)隊(duì)成功將該超構(gòu)元件集成到AR顯示系統(tǒng)中。通過(guò)調(diào)節(jié)超表面的旋轉(zhuǎn)角度，系統(tǒng)可以將虛擬圖像精確聚焦在不同深度的真實(shí)物體平面上，有效解決了傳統(tǒng)AR顯示中的調(diào)節(jié)輻輳沖突問(wèn)題。同時(shí)，該系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)虛擬圖像在橫向平面的自由移動(dòng)，大大提升了顯示系統(tǒng)的眼動(dòng)范圍。與傳統(tǒng)的機(jī)械控制或液晶全息元件相比，該方案不僅結(jié)構(gòu)更加輕薄簡(jiǎn)潔，而且可以在LED等普通光源照明條件下正常工作，更適合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。這些特性使得該超構(gòu)元件在下一代AR顯示技術(shù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

該研究成果以“用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示的三維變焦超透鏡設(shè)備”（Three-Dimensional Varifocal Meta-device for Augmented Reality Display）為題發(fā)表在光學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《光子X(jué)》（PhotoniX）上，并被遴選為當(dāng)期封面。

論文鏈接：

鄭泉水團(tuán)隊(duì)合作實(shí)現(xiàn)

結(jié)構(gòu)超滑界面超高熱導(dǎo)的分辨測(cè)量

鄭泉水院士團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)宋柏研究員等團(tuán)隊(duì)合作，首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)于石墨結(jié)構(gòu)超滑界面的熱輸運(yùn)測(cè)量。長(zhǎng)期以來(lái)，石墨中結(jié)構(gòu)超滑界面的優(yōu)異力學(xué)與電學(xué)特性備受關(guān)注，該研究則首次揭示了超滑界面同時(shí)還具有卓越的導(dǎo)熱性能，并且確立了層間旋轉(zhuǎn)作為主動(dòng)調(diào)控?zé)崃鞯囊粋€(gè)新自由度，為基于界面扭轉(zhuǎn)的新型熱管理技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。此外，團(tuán)隊(duì)發(fā)展的獨(dú)特實(shí)驗(yàn)技術(shù)，也為未來(lái)探索扭轉(zhuǎn)范德華材料與器件中的聲子動(dòng)力學(xué)及熱輸運(yùn)行為開(kāi)創(chuàng)了激動(dòng)人心的全新可能。

相關(guān)研究成果以“轉(zhuǎn)角石墨中結(jié)構(gòu)超滑界面的超高熱導(dǎo)”（Ultrahigh thermal conductance across superlubric interfaces in twisted graphite）為題，于4月11日發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）。

論文鏈接：

聚焦創(chuàng)新！清華SIGS近期科研成果速遞→

清華SIGS科創(chuàng)賦能！“AI病理醫(yī)生”一眼識(shí)別癌細(xì)胞

新“烯”望！這場(chǎng)國(guó)際學(xué)術(shù)盛會(huì)正在推動(dòng)“二維材料產(chǎn)業(yè)革命”

本期來(lái)源|數(shù)據(jù)與信息研究院、環(huán)境與生態(tài)研究院

編輯|葉思佳

鳴謝|科研處

審核|聶曉梅

排版|王一民