留在美国，还是回国？这是上世纪出国大潮中，出国留学人员要做的一道选择题。1988年，我在美国完成硕士、博士和博士后学业后，选择了回国效力。   我研究的是碳/碳复合材料。什么是碳/碳复合材料？以伊尔-76大型运输机为例，飞机使用的金属基刹车盘重量为2.8吨。如果使用碳/碳复合材料刹车盘，重量只有0.8吨。对零件重量以“克”为计量单位的飞机来说，这是一个革命性的变化。   英、法、美三国先后研制出了高性能碳/碳航空制动材料，碳/碳复合材料也被欧美等发达国家列入了禁止出口清单。改革开放后，我国从欧美进口的大量民航飞机，使用的都是碳/碳复合材料刹车盘。刹车盘是易耗件，大量进口要消耗大量外汇。此外，购买刹车盘时还附有苛刻的条件。   关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，必须靠自主创新。   从上世纪八十年代起，我们就开始了碳/碳复合材料的基础研究。上世纪九十年代末期，我们完成了碳/碳复合材料飞机刹车盘工业化制备，实验室和台架试验的各项指标均符合要求。但是，最后的“终止起飞”项目测试却出现了问题，试验数据不达标。这意味着前面的努力都功亏一篑。   那是我们最困难的黑暗日子，我们几乎弹尽粮绝，甚至有队员还打了退堂鼓。但我坚信努力不会白费，国家的任务我们能完成，也必须完成。创新从来都是九死一生！   都说“十年磨一剑”，可我们整整磨了近二十年。二十年，团队成员从翩翩少年到两鬓斑白，大家把青春和汗水挥洒在了实验室，把最好的年华献给了祖国的材料事业。   最终，我们成功发明了“逆定向流—径向热梯度沉积热解炭技术”，走出了一条与国外完全不同的技术路线，改写了中国民航飞机必须依赖进口刹车盘才能落地的历史，也使我国成为继英、法、美之后，世界上第四个拥有该项制造技术的国家。   今天，我们的成果已经成功助力国产大飞机C919翱翔蓝天，并成为火箭发动机、超高速飞行器的关键材料，还广泛应用在核能、太阳能、化工以及电子等众多领域。   未来，我国还要去研制C929等一系列大飞机。我希望在有生之年能再磨一“剑”，彻底实现大飞机机轮刹车系统“中国造”，助力实现中华民族的伟大航空梦。

    西安交通大学物理学院杨生春教授团队与华中科技大学姚永刚教授、上海交通大学邬剑波教授合作，在小尺寸、高抗烧结、多组元Pt基金属间化合物燃料电池催化剂制备领域取得重要进展。团队首次提出利用氢化硼烯原位合成多组元Pt基金属间化合物（IMCs）燃料电池催化剂的新策略。     杨生春教授团队在前期研究基础上（ACS Appl Mater & Interfaces, 2022；J Mater Chem A, 2020）提出了一种利用氢化烯（HB）合成多组元Pt金属间化合物（IMCs）的新方法。该方法将HB的还原性与原位形成的硼（B）纳米片相结合，形成了强金属-载体相互作用（SMSI），从而使催化剂具有更小的尺寸、更高的负载能力和稳定性。实验和理论计算揭示了催化剂中Pt-B键对催化剂的稳定性起到了关键作用，可使Pt纳米颗粒能够在高密度分布条件下仍然保持高度分散，即使在800-1000℃高温热处理过程中也展现出优异的抗烧结性能。此外，该策略还适用于在纳米碳（如碳黑、碳纳米管、石墨烯）和金属氧化物（如Al 2 O 3 、TiO 2 、CeO 2 ）材料表面制备超小尺寸和高负载量的负载型贵金属催化剂，从而极大拓展了该策略的适用范围。通过Pt-B之间的SMSI效应，团队成功合成了一系列超小尺寸的二元、三元、四元和五元Pt基多组元金属间化合物燃料电池催化剂。与商业催化剂相比，这些i-PtM催化剂表现出更高的催化活性和耐久性。     该成果以“氢化硼烯实现多组元金属间化合物催化剂的合成”（Hydrogenated borophene enabled synthesis of multielement intermetallic catalysts）为题于2023年11月16日在《自然通讯》（ Nature Communications ）杂志在线发表。西安交通大学物理学院博士生曾晓晓、硕士生景玉丹（已毕业）、博士生高赛赛（已毕业）和上海交通大学博士生张文聪为论文共同第一作者，王斌副教授、华中科技大学姚永刚教授和杨生春教授为论文共同通讯作者，西安交通大学物理学院物质非平衡合成与调控教育部重点实验室为论文第一完成单位。此外，物理学院张杨副教授参与了本论文计算工作，杨生春教授团队梁超研究员、新疆大学季辰辰副教授、上海交通大学邬剑波教授等也深入参与本工作。

据美国国家标准技术研究院11月20日消息，拜登政府当日宣布了利用约30亿美元推进国家先进封装计划（NAPMP），提高美国先进封装能力的愿景。其中，报告公布了NAPMP的优先投资领域：一是封装材料和基板，包括要求新基板支持多级精细布线和过孔间距、低翘曲、大面积及有源无源元件集成；二是设备、工具和工艺，包括要求CMOS5设备和工艺适用于处理与不同类型衬底兼容的芯片和晶片；三是先进封装组件的电力传输和热管理，包括亟需新的热材料并采用先进衬底和异质集成的新型电路拓扑；四是光通信和连接器，包括需要低误码率的光子学和高密度、高速、低损耗的有源连接器来支持长距离通信；五是Chiplet（芯粒）生态系统，包括确保芯粒的高可复用性、设计和存储；六是多芯粒系统与自动化工具的协同设计。值得一提的是，NAPMP隶属于“美国芯片”计划的一部分，其他三个项目还包括国家半导体技术中心（NSTC）、芯片计量项目以及美国制造研究所。

    铁电材料因存在自发极化，可以将光信号转换为电信号，其主要通过两种方式实现，即体光伏效应和光诱导热释电效应。铁电材料的光伏效应在理论上被认为可以超过 p-n 结太阳能电池的 Shockley-Queisser 极限，光热释电效应则不受光波长的限制，可以响应到红外波段，两者及其耦合效应 在光电探测等领域具有很好的应用前景。但是铁电材料的宽带隙和低热释电系数限制了其光伏响应和热释电响应。窄化带隙不仅有利于提高光伏响应，而且可以提高光热转化效率，进而提高光热释电响应。然而带隙窄化往往使铁电性恶化，与高热释电系数要求的大极化和极性变化相矛盾，因此寻找合适的策略获得具有窄带隙，高铁电性、高热释电系数的铁电材料对于提高铁电材料光电性能具有重要意义。     中国科学院上海硅酸盐研究所易志国研究员团队在兼具窄带隙、大铁电极化和高热释电系数的铁电材料研究中取得新进展。通过在 BaTiO3基铁电陶瓷中掺杂 Mn 元素，制备了 0.5Ba(Zr0.2- x Ti0.8Mn x )O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3(BZTM x -BCT) 铁电陶瓷。掺杂之后 BZT-BCT 带隙从 3.2 eV 降低到 1.9 eV ，而且由于 Mn 3d 轨道能级劈裂在带隙中引入了亚带隙，最低达 1.2 eV 。此外，因为 Mn3+的 Jahn-Teller 效应和 Mn3+-VO缺陷对增加了体系不对称性和限制了氧空位的移动，铁电性仍然保持在纯 BZT-BCT 的 76% 以上。光电测试表明， Mn 掺杂之后 BZT-BCT 的光伏响应和光 - 热释电响应均提升了约一个数量级，热释电响应增强更加明显。一方面，带隙窄化后，更多的载流子弛豫至导带底和价带顶，或者因为 BZTM x -BCT 中高密度的点缺陷复合，更多的热量释放，导致 BZT-BCT 光热转换能力提升；另一方面， Mn 掺杂后 BZT-BCT 的相转变温度降低以及准同型相界（ MPB ）的存在，导致热释电系数提高，两者共同作用最终促进了光热释电响应的提升。将研制的 Mn 掺杂 BZT-BCT 铁电陶瓷用于红外辐射探测，发现对人体红外信号具有优异的识别能力。     相关研究成果以“ Bandgap engineering of BZT-BCT by Mn doping and the emerging strong photo-pyroelectric effect ”为题发表在 Nano Energy （ 2023 ， DOI ： 10.1016/j.nanoen.2023.109081 ）。论文第一作者为上海硅酸盐所博士研究生王路，指导教师为易志国研究员。该工作获得国家自然科学基金、上海市自然科学基金和中国科学院前沿科学重点项目等资助。 链接： https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.109081

    微纳加工是纳米研究的两大基础之一，一直受到广泛重视。然而，随着各种新型器件和结构的出现，常规的微纳加工方法已经无法完全满足需要，刺激了人们探索更高性价比、更强加工能力的非常规加工方法。国家纳米中心刘前团队基于自主开发的新概念激光直写设备，开发出了多种非常规加工方法（MT Nano, 2021，16，100142，Nano Lett., 2020, 20, 4916；Nature Commun., 2017, 8, 1410；Nano Lett., 2017, 17, 1065？1070； Nature Commun., 2016, 7, 13743； Nanoscale, 2013, 5, 8351；Adv. Mater., 2012, 24 3010；）。近日，该团队在物理不可复制功能（PUF）防伪标签研究中取得新进展，成果以Random fractal-enabled physical unclonable functions with dynamic AI authentication为题，在线发表于Nature Communications上。   图1. PUF的制作流程及表征     随着当今市场化的日益发展和人们消费水平的不断提高，假冒伪劣商品日渐猖獗，造成了巨大的全球经济损失，传统防伪标签因其确定性的构筑模式在自身安全性上面临巨大的挑战。PUF标识本征的唯一性和不可预测性可作为商品的“指纹”秘钥，从根本上遏制标签自身被伪造的可能。为此，利用金属薄膜去湿原理产生的随机分形金网络结构作为PUF，开发出了一种由随机分形网络标识符和深度学习识别验证模型组成的新型PUF防伪系统，并展示该PUF的多层级防克隆能力。 图2. 深度学习识别验证系统的建立与性能展示     借助高通量的图案化光刻（镂空模板）、薄膜沉积以及一步热退火技术，可实现晶圆级PUF单元制作，体现了批量化、低成本（单个标签成本不到1美分）的生产特点。为了应用到实际防伪场景，研究人员开发了一种基于深度学习算法的图像PUF识别验证系统，借助ResNet50分类神经网络模型对37000个PUF标识符（10348）实现了可溯源、快速（6.36 s）、高精度（0%假阳性）验证，并提出了一种动态数据库策略，赋予深度学习模型极高的数据库扩容能力，理论上打破了庞大数据库的建立与低时间成本之间难以兼容的障碍。此外，这种PUF制作与微电子工艺流程高度兼容，有望与元器件同时集成并完成元件单元的真实性验证。所开发的PUF系统初步能满足工业化需求，有望推动商业化的PUF防伪技术的发展与普及，本项工作的相关技术已申请国家发明专利并已获授权（ZL202210476096.3）。     国家纳米中心联合培养博士生孙宁飞为该论文的第一作者，国家纳米科学中心刘前和北京航空航天大学谢勇为该文章的共同通讯作者，德国卡尔斯鲁厄理工学院王彦柯博士为本文合作者。研究工作获得了国家自然科学基金，国家重点研发计划“纳米科技”专项等项目的支持。 论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-37588-5