半导体所硅基光子学研究取得重要突破

     基于硅基微纳波导的硅基光子学由于可以实现超小体积、低能耗、CMOS兼容的单片高密度光电集成，已被各国公认为突破计算机和通信超大容量、超高速信息传输和处理瓶颈的最理想技术之一。

    日前，中科院半导体研究所在该领域取得世界领先水平的重大技术突破。半导体所由王启明院士率先开展硅基光子学研究，近年来在光调制器及大规模光开关等方面持续保持国际一流研究水平。最近，肖希、李智勇、徐浩和李显尧等青年科研人员在俞育德、余金中和储涛研究员的指导下，在完成从电到光信号转换功能的光调制器这一最能代表硅基光子学研究水平的器件的研制上，采用研究组自主首创并被世界公认的插指型反向PN结光电结构（图1），在本所集成技术工程中心和中芯国际公司（SIMC）的大力协助下，使用国内企业CMOS工艺，研制成功MZI马赫-曾德干涉器型（图2）和MRR微环共振腔型（图3）两种全硅波导调制器，并实验验证其最为关键的调制速率双双达到44Gbps超高频调制速率（达到现有测试系统极限），预计实测调制速率还有可能通过改进测试系统达到进一步提高。

    其中，MRR型调制器的调制速率以领先原有世界纪录达14Gbps之多的水平而跃居世界第一；MZI调制器因受测试系统限制，目前实测调制速率也已进入世界前三位，仅次于阿尔卡特-朗讯及英国萨里大学今年刚刚发表的最新结果50Gbps。器件的其他指标经测试也已达到或超过当今世界一流水平。

本项器件研制工作从创意、设计、制作到测试全程由国内青年科技人员完成，具备完全的自主知识产权。

这些成果的取得标志着中科院半导体研究所在硅基调制器的研究方面占据国内绝对领先优势，也标志着我国硅基光子学研究研究在关键器件的研究上已经达到国际领先水平。这为实现超高速、超低功耗的硅基光互连，为我国迎接计算机和通信领域超高速、超大容量信号传输和处理的革命性变革奠定了基础。

该项研究工作主要由中科院知识创新工程重要方向项目资助启动实施，研究执行期间陆续得到了国家973项目、863项目以及国家自然科学基金的资助。（刘念摘编）

我国研制新型纳米材料为电网安全保驾护航

      电网安全涉及国家安全和百姓生活，而电力设备污闪问题则是全球电力系统共同的困扰。据悉，由国家纳米科学中心、中国科学院过程工程所和中国电力科学院共同研制的新型电力防污闪纳米复合室温硫化硅橡胶材料，为解决输变电设备的污闪问题提供了强有力的新型武器。
    据介绍，污闪是指变电站或高压线路对地绝缘的陶瓷绝缘子因为灰尘等污染，遇有雨、雪、雾等恶劣气候，使绝缘子表面爬电、闪络，从而导致跳闸。随着全球环境污染日趋严重，世界各国电力系统因污闪导致的事故频发。
    针对这一隐患，国家纳米科学中心、中科院过程所和中国电科院合作，于2006至2009年完成了新型电力防污闪纳米复合室温硫化硅橡胶材料，提出了纳米复合的设计思想，充分发挥纳米集成技术优势，全面提高涂层材料憎水性、耐电痕、耐老化等综合性能。
    “高的电压等级对于目前广泛应用的电力有机绝缘材料的安全可靠性能提出了重大挑战。”国家纳米科学中心研究员、课题负责人张忠说，“利用无机纳米颗粒复合技术提高有机绝缘材料在强电场下的综合服役性能，具有重大的产业发展和应用需求。”
    “根据国家电网行业标准，防污闪涂层材料的技术指标多达30多项。既要抓住憎水性、憎水迁移性、机械性能、电气性能这几个主要性能，注重它们之间的协同效应，又要兼顾其他性能达标。”张忠介绍说，在新材料的研制过程中，中科院过程所负责功能纳米颗粒制备与改性、复合材料的配方与加工工艺优化，以及设备选型及中试放大。国家纳米科学中心负责纳米颗粒的分散工艺、理化性能的表征、测试与机理分析。电站辅机研究所负责产品市场调研、材料电气性能优化分析和检测。
    据了解，电力防污闪纳米材料已经通过多种严格检测和技术鉴定。目前，合作研究的各科研机构正在此基础上联合开展“纳米电工材料及应用技术研究与示范”、“纳米绝缘复合材料检测技术研究”等项目，力争在“十二五”期间解决纳米复合材料在直流特高压输电中系列关键绝缘材料的核心技术研发，以大幅度提高绝缘等级和在强电场下长效服役寿命为突破，实现产业化示范和规模应用。（刘念摘编）

超级材料：冷沸材料及其特性

    我们周围的物质材料一般都是热沸材料，随着温度的上升而依次呈现固、液、气、等离子体四态。在宇宙中还存在着一种性质截然相反的冷沸材料，随着温度的下降而依次呈现固态、液态和气态。在月球的骨架材料中，就大量存在着这种由四极夸克构成的冷沸材料。

    聚集态的冷沸材料在常温及高温为固态，在零下121℃变为液态，在绝对温度3K（约零下270℃变为气态（也称游离态）。冷沸材料的特殊性能在月球的特殊构造的形成过程中发挥了关键作用。月球的构成极不均匀，一侧是密度为3.2～3.4g/cm³的月岩，另一侧4～6km深的月球内部则含有大量由四极夸克构成的天然冷沸材料，密度约为0.05g/cm³；在月球表面40～60km以下的月核部分所含的冷沸材料的纯度更高。

    聚集态的冷沸材料在常温和高温时则热而弥坚，愈热强度愈高，冷沸金属材料最高耐受温度可达10200℃，在常温及高温时均可保持电超导和磁超导特性；冷沸非金属材料可耐7400℃的高温，是优秀的耐磨和阻磁材料。2006年初英国剑桥大学的学者在对太阳周围的暗物质晕进行观察时发现，暗晕的温度可以高达一万多摄氏度，但更高的温度区域就不再存在暗物质晕了，该项观察结果印证了冷沸金属材料的高温极限。自然界中极少存在凝聚态的天然冷沸材料，只有像月球这样的冷星球骨架材料中存在着四极凝聚态夸克（通常质子中的夸克都是三极的）可供采掘。

    我们之所以把冷沸材料称为超级材料，是因为它具有一系列人类目前使用的热沸材料所未有的性能，可以用于研制一系列前未有的航空航天发动机和飞行器、超级机械和电子设备，引发新一轮的工业科技革命。（刘念摘编）

我国高产率制备单分散银纳米晶体研究获进展

近年来，由于纳米晶体的光、电、磁、热等优异性质在光电、催化和生物医学等领域的广泛应用，纳米晶体的可控制备技术受到人们的广泛关注。在众多纳米晶体中，纳米银因其广泛应用使得其可控制备尤受关注。但是到目前为止，实现高质量纳米银颗粒的简便、批量合成仍具挑战。

最近，中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王强斌课题组在纳米银的制备上取得系列进展。该组首先制备了一系列不同尺寸（25、35、45、60、70 nm）、具有较好单分散性的纳米银颗粒，并定量评价了其生物安全性（Biomaterials, 2012, 33, 1714-1721）。在此基础上，该组进一步研究发现，金属离子的氧化还原电位对纳米银的制备具有重要的影响，能够大幅提高纳米银的产量，并且粒径均一可控。该工作首先考察了不同温度下加入微量Fe3+与不加Fe3+时对产物纳米银的影响，发现微量Fe3+能有效控制纳米银的单分散性和提高纳米银的产率，在较低反应温度（120℃）时这种催化效果更明显。

基于上述现象，研究人员提出如下机理：由于φFe3+/φFe2+ (0.78 V)略低于φAg+/Ag (0.80 V)，因此反应体系中的还原剂油胺在把Ag+还原成Ag的同时，也将Fe3+还原成Fe2+。由于Fe2+具有较强的还原性，能够还原溶液中的Ag+从而促进了银核的生成，而自身被氧化成Fe3+继续参与下一循环反应促进银纳米粒子的生成。通过此封闭循环催化体系，纳米银的产量大幅增加。

研究进一步发现，当反应温度低至80℃时，油胺不能将Ag+还原成银纳米粒子，但加入少量的Fe3+能有效促进银纳米粒子的生成；并且其它具有较低氧化还原电位的金属离子（如Cu2+）也能促进纳米银的生成。（刘念摘编）

我国聚光光伏企业提出国际标准议案

    据了解，第8届国际聚光光伏系统大会4月16—18日在西班牙托莱多召开，对聚光技术的发展、性能和市场效益等进行深入讨论。聚光光伏是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转换为电能的技术，已得到广泛应用，被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术。高倍聚光光伏技术最早出现在上世纪80年代，产业于2005年开始逐渐形成，目前全世界有60家企业及研究机构涉足该行业，我国也已初步形成自己的技术力量。

    作为国际电工委员会光伏能源委员会聚光光伏标准工作组的一员，聚恒太阳能创始人兼首席技术官王士涛将在此次聚光光伏系统大会后的IEC 国际标委会会议上，代表中国企业提出两项聚光光伏国际标准议案。其一为高倍聚光发电单元设计及定型标准，规定了高倍聚光电站发电单元建设及验收标准以及跟踪器地基、系统抗风设计、间距设计等方面要求。另一项提案内容为太阳能跟踪器平面跟踪精度及测试方法，提出了太阳能跟踪器平面跟踪精度的仪器与设备、样品制备、数据处理和试验报告等内容。目前，高倍聚光电站建设及验收标准和跟踪器精度标准在国际上处于缺失状态。这两项议案的提出将填补空缺，成为建设高倍聚光光伏电站的标准支撑。

    截至本世纪初，国际标准化组织和国际电工委员会发布的国际标准已近2万项，但我国企业参与制订的仅20余项。聚恒太阳能的两项提案是基于高倍聚光技术在中国的发展现实而提出的，作为起草单位将有助于在中国乃至于在世界范围内推广高倍聚光技术，对推动中国聚光企业参与国际市场竞争具有一定意义。（刘念摘编）

阆中投资32亿建亚洲最大碳材料基地

    华西都市报讯总投资32亿元，年产2000吨碳纤维及相关产品的碳材料产业基地，4月6日在阆中七里工业园开工建设。这是亚洲最大的碳材料产业基地，也是阆中截至目前最大的招商项目。该项目2015年前完成一期投资，2020完成整个投资后，将实现工业总产值50亿元以上，创利税15亿元以上，增加就业岗位4500-5000个。

    据介绍，碳纤维这种新材料，结构近乎石墨，其强度为钢的4倍，密度却为钢的1/4，被誉为当今世界上新材料综合性能的最高峰，广泛应用到环保、节能、工业、交通、航空航天、体育休闲等各领域，只有日本及欧美等少数国家掌握了核心开发技术。（刘念摘编）

我科学家制备出特殊人工薄膜助高速计算

中国科技网讯一种厚度只有头发丝万分之一的特殊人工薄膜，可能“终结”物理学界长达70多年的寻找马约拉纳费米子“马拉松竞赛”。如果这一切成真，将引发未来电子技术的新一轮革命，大大提高计算机运算速度。

上海交通大学物理系贾金锋、钱冬研究组近日对外宣布，由其领衔的科研团队制备出一种由拓扑绝缘体材料和超导体材料复合而成的特殊人工薄膜，神秘莫测的马约拉纳费米子探测有望在年内实现。这项研究成果即将在《科学》杂志发表，目前网站已先行发布。

费米子和玻色子是基本粒子的两大类。1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预测自然界中可能存在一种特殊的费米子，它是自己的反粒子，人们将其称为马约拉纳费米子。几十年来，全世界的科学家展开了一场寻找马约拉纳费米子的竞赛。

拓扑绝缘体/超导异质结构，被视为理想的固体物质之一，但这种“跨界”结构的制备又是一道难题。上海交大低维物理和界面工程实验室的贾金锋、钱冬、刘灿华、高春雷4位教授通过无数次实验，在拓扑绝缘体与超导体之间插入一种超薄的过渡层，将拓扑绝缘体材料和超导材料复合成一种厚度只有头发丝万分之一的人工薄膜，首次成功实现了超导体和拓扑绝缘体的“珠联璧合”。这项研究成果为探测和操纵马约拉纳费米子提供了一个实验平台，也为实现拓扑量子计算找到了重要的突破口。

据介绍，如果人类找到了马约拉纳费米子，将使在固体中实现拓扑量子计算成为可能，这不仅能解决量子计算容错性问题，还能带来大得多的运算空间。（刘念摘编）

国家级稀土协会成立 污染代价远超开采所获收益

    中国稀土行业协会最近宣告成立。该协会是以有色金属协会、中铝公司、中国五矿、中国有色等13家单位为发起人，联合全国142家企业发起设立的国家一级行业协会。

    “组建中国稀土行业协会“是贯彻落实《国务院关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》的重要工作。”工业和信息化部副部长苏波在中国稀土行业协会成立大会上说，当前和今后一段时期内，稀土管理的重点工作包括继续整顿稀土行业秩序，继续开展稀土行业环境治理，加强环保核查，对稀土资源实行更为严格的环保性开采政策；加快组建大型稀土企业集团；严格执行指令性计划；进一步加强法规建设；推动稀土行业调整升级。

    “经过治理整顿，去年我国稀土冶炼分离产量下降了15%。今年，稀土行业将继续推动淘汰污染重的落后产能，大企业大集团整合也将全面启动。但真正实现基本形成以大型企业为主导的稀土行业格局，南方离子型稀土行业排名前三位的企业集团产业集中度达到80%以上 的目标，还需要一定的时间，目前行业正在核查各家大企业的能力和在市场上的表现。”中国稀土行业协会首任会长、中国工程院副院长干勇表示，“稀土价格由市场决定，协会将助力完善稀土产品价格形成机制”。

    据了解，我国以占世界36%的探明储量，承担着全球90%以上的稀土供应。我国稀土企业小、乱、散，行业发展中还存在非法开采屡禁不止，冶炼分离产能扩张过快，生态环境破坏和资源浪费严重，高端应用研发滞后，出口秩序较为混乱等问题。（刘念摘编）