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深度学习赋能微纳光子学材料设计研究进展

深度学习赋能微纳光子学材料设计研究进展

摘要：光子学结构设计是微纳光学器件和系统研究的核心。许多人工设计的光子学结构，比如超材料、光子晶体、等离激元纳米结构等，已经在高速可视通信、高灵敏度传感和高效能源收集及转换中得到了广泛的应用。然而，该领域中通用的设计方法是基于简化的物理解析模型及基于规则的数值模拟方法，属于反复试错的方法，效率低且很可能会错过最佳的设计参数。因此，快速得到设计参数和光谱响应信息之间的潜在关联性，是实现光子学器件高效设计的关键。在过去的几年里，深度学习在语言识别、机器视觉、自然语言处理等领域发展迅速。深度学习的独特优势在于其数据驱动的方法，可以让模型从海量数据中自动发现有用的信息，这为解决上述光子学结构设计问题提供了一种全新的方法。本篇综述从不同的微纳光子学结构设计的应用场景出发，介绍了不同的深度学习模型在光子学设计领域中的适用范围和选择依据，并对该领域未来的机遇与挑战进行了总结与展望。
光电 2024年01月22日
凝胶聚合物电解质在超级电容器中的研究现状与发展趋势

凝胶聚合物电解质在超级电容器中的研究现状与发展趋势

摘要：新型固态超级电容器具有更高的机械稳定性、易操作性和耐温耐候性，既无传统固态电解质易泄露、不便于携带的缺点，也无液态聚合物电解质易腐蚀、易爆炸的风险，是极具市场前景的高功率储能型超级电容器。固态超级电容器需要电解质离子流动性好、导电率高、活性好和机械稳定性高。凝胶聚合物电解质因其具有安全性高、稳定性好和天然无污染性等特点，是目前固态聚合物电解质中适配度最高的一种电解质。根据电解质基底来源不同可以分为天然型和合成型两类聚合物电解质，复合聚合物电解质主要由聚合物基体、添加剂和电解质盐组成。复合聚合物电解质在超级电容器中既充当了导电介质，也起着隔膜的作用。本文综述了不同聚合物电解质的特点，阐述了聚合物电解质对超级电容器储能及电化学性能的影响与作用机制，最后提出了构建高效储能系统所面临的挑战和未来发展的聚焦点。
光电 2026年01月14日
智能可穿戴柔性压力传感器的研究进展

智能可穿戴柔性压力传感器的研究进展

摘要：柔性压力传感器可以附着在人体皮肤感知外界压力信号，且具有传感范围广、响应时间短、灵敏度和耐久性高等特点，因此被广泛应用于电子皮肤和人机交互等领域。柔性压力传感器通常由柔性基底、活性材料、导电电极组成。其中，一种或多种活性材料通过与柔性基底复合形成传感材料，其受外界刺激产生的变形会引起阻值等变化，进而实现传感功能。此外，通过引入微结构可增加传感材料的可压缩性以及对微小压力的敏感度，提升传感性能。本文围绕薄膜和织物两类基底，综述了在其中掺杂碳基、金属基与黑磷基等活性材料的柔性压力传感器的研究，重点论述了不同传感器的制备方法、机电性能与应用场景，总结了各类传感器的优缺点。在此基础上，对未来智能可穿戴柔性压力传感器如何实现宽范围压力检测、商业化以及制作流程无毒化与长时期生物相容性实验等方面的研究做出了展望。
光电 2024年11月27日
基于有机半导体的感-存-算自旋器件研究

基于有机半导体的感-存-算自旋器件研究

摘要：利用电子自旋属性进行信息存储、传输与处理, 是未来构建智能感知系统的全新途径. 在自旋电子学领域, 有机半导体材料凭借其极弱的自旋弛豫效应和超长的自旋寿命, 成为实现室温自旋信息应用的理想材料. 有机半导体独特的光电磁特性赋予自旋器件对外界刺激的高度敏感响应能力, 开发了系列功能性有机自旋器件, 为构建智能化的自旋感知系统提供了重要的研究基础. 本文综述了有机半导体材料在自旋输运、自旋界面以及光电磁特性方面的研究进展; 重点探讨了基于此类材料的自旋传感器件、存储器件及有望实现自旋运算的光控自旋态器件的最新成果, 并分析了当前研究中面临的挑战, 展望了面向智能信息系统的功能性有机自旋器件的未来发展方向.
光电 2026年01月08日
全球量子计算技术研究进展与发展建议

全球量子计算技术研究进展与发展建议

摘要:量子计算是引领新一轮科技革命与产业变革的战略性前沿领域，厘清我国在该领域的技术态势并制定精准发展路径，对赢得全球科技竞争主动权至关重要。文章通过对国际量子计算技术发展格局的深度剖析，系统评估了我国量子计算技术的发展情况。研究表明，我国经过近10 年的快速发展，量子计算整体技术水平跻身全球第一方阵，在光量子等技术路线上领先，但在多数细分方向上与美国仍有差距，在基础原理与原始创新层面有待提高。研究进一步揭示了我国在核心材料、关键设备领域面临的外部制约，以及高端人才储备短缺的严峻挑战。基于此，提出了一系列旨在强化自主创新、优化人才战略的对策，为我国在量子领域抢占未来制高点提供决策参考。
光电 2026年02月24日
柔性可穿戴碲化铋基热电器件的研究进展

柔性可穿戴碲化铋基热电器件的研究进展

摘要：随着全球能源的消耗加剧，热电器件的开发应用成为解决能源消耗问题的有效途径之一，其中，碲化铋(Bi2Te3) 基柔性热电器件因在可穿戴领域逐步实现应用，得到了学界和业界的广泛关注。然而，受其材料成本较高、刚性结构等多方面因素的限制，Bi2Te3 基柔性热电器件难以在保持高效热电性能的同时，实现柔性可穿戴化应用。本文系统地阐述了当前Bi2Te3 基柔性热电器件在材料复合与柔性结构设计上的研究进展，特别是在柔性结构设计上，涵盖了块状、膜类及纱线型3 种结构。最后，总结分析了Bi2Te3 柔性热电器件未来可能面临的挑战与发展趋势，以期促进热电器件在可穿戴领域实现广泛应用。
光电 2024年10月30日
阿秒光源产生和发展趋势

阿秒光源产生和发展趋势

摘要：极紫外阿秒光源具有极短的脉冲宽度和高光子能量，因此具有超高的时间和空间分辨能力，广泛应用于原子分子物理、凝聚态物理，乃至化学和生物学研究中。目前阿秒光源的脉冲宽度已经突破了50 as，最高光子能量也突破了水窗波段。介绍了阿秒光源的产生及产生过程中相位匹配的原理，论述了孤立阿秒脉冲产生和选通方法；回顾了阿秒光源的发展历程，梳理了阿秒光源在基础物理研究中的应用；展望了未来的阿秒光源将朝向具有更高光子能量、更短脉宽、更高单脉冲能量、更高光子通量和更高重复频率的方向发展；上述参数的不断提高在应用研究中具有重要意义。总结了目前国内外的阿秒光源装置，并指出建设大型阿秒装置，实现高性能的阿秒综合实验是未来重要的发展方向。
光电 2025年12月30日
光驱动微纳马达的机理及应用

光驱动微纳马达的机理及应用

摘要：近年来，光驱动微纳马达作为一种新兴的微型动力装置，因其能量输入可调、开关状态可逆且可远程操控等优势，在水环境处理、生物医疗以及生物传感等领域展现出广阔的应用前景。梳理了光驱动微纳马达在材料设计、光能利用与驱动控制等方面的研究进展，重点分析了基于光热效应、光致异构化以及光催化分解等不同机制的驱动机理，并列举了分别利用紫外光、可见光与近红外光驱动的微纳马达的独特优势及其典型应用。同时，该类马达在实际应用中仍面临光能转换效率较低、运动控制精度不足以及材料生物相容性和稳定性不佳等问题。未来研究应致力于提升光能转换效率、开发高生物相容性材料、优化运动控制策略，并探索多源驱动方式与多功能集成化设计，从而推动光驱动微纳马达性能的全面提升与应用范围的进一步扩展。
光电 2026年02月13日
光学超晶格:从体块到薄膜

光学超晶格:从体块到薄膜

摘要:光学超晶格是一种基于准相位匹配技术的非线性光学材料。通过铁电畴工程研制出不同微结构的光学超晶格,可以实现高效灵活的非线性频率转换,并对光场进行多维调控。光学超晶格的基质材料,经历了从体块到薄膜的发展,伴随着两种材料体系超晶格制备技术的突破,催生了激光变频技术、非线性光场调控和多功能集成光量子芯片等重要应用。
光电 2024年10月16日
机电转化纤维及自供能可穿戴纺织器件

机电转化纤维及自供能可穿戴纺织器件

摘要:随着智能电子设备的迅猛发展, 人们对柔性、可穿戴的自供能系统的需求日益增长. 机电转化纤维(mechano-electric conversion fibers, MECFs)凭借其卓越的能量转换能力, 成为实现这一目标的关键技术. 本文综合评述了MECFs的基本原理、制备技术、结构分类以及在自供能可穿戴纺织器件中的应用, 并对未来的发展趋势进行了展望. MECFs依赖于摩擦电效应进行能量转换, 该效应主要通过摩擦起电和静电感应两个步骤实现. 制备技术是影响MECFs规模化生产的关键因素, 本文特别介绍了几种常见的制备方法, 包括静电纺丝、纺纱、湿法纺丝和熔融纺丝. 根据编织结构, MECFs可分为一维纤维器件、二维纺织器件和三维纺织器件. 在可穿戴电子设备领域, 能源供应问题一直是限制其发展的瓶颈. MECFs直接将机械能转换为电能, 为解决这一问题提供了创新的解决方案.MECFs还可以以自供能的形式进行传感, 极大地扩展了可穿戴设备的使用场景和应用潜力. MECFs研究正处于快速发展阶段, 未来的研究需要进一步优化材料性能, 提升能量转换效率, 与现有电子系统集成, 实现更智能、更灵活的可穿戴设备.
光电 2025年12月22日