1、溶液法制备的SnSe热电薄膜中由组分变化驱动的织构与掺杂 

SnSe作为一种优秀的热电材料近年来受到人们广泛的关注。已有研究发现单晶态SnSe沿b轴方向具有的可观的热电转化效率，而具有高热电转化效率的多晶态SnSe材料的制备则成为了人们关注的另一个问题。然而，由于多晶态SnSe（或SnSe薄膜）在合成过程中往往难以形成稳定织构，且难以进行掺杂，导致这一体系的热电转换效率难以提升。近期，来自蔚山科学技术大学的Seung Hwae Heo等人利用溶液法制备了具有规律织构和空穴掺杂的SnSe薄膜样品，且样品具有与单晶样品相当的热电功率因子。制备的关键在于提纯步骤中利用SnSe形成的金属硫化合物前驱体（Sn₂Se₆^4-）。前驱体分解为SeSn₂，并在热处理后转变为SnSe，同时形成稳定取向的织构。同时，通过控制热处理的时间，可以调节SnSe薄膜的空穴浓度。在空穴掺杂最优化的成分下，SnSe薄膜的热电功率因子达到了4.27μW cm^-1K^-2。这一工作揭示了热电薄膜制备的新方法，且达到的热电功率因子与单晶体系相当，展示出更多的可能性，为热电材料的制备与热电器件的研发提供了启示。相关工作发表于近期的《Nature Communications》杂志上。

文章链接：Seung Hwae Heo, Seungki Jo, Hyo Seok Kim, Garam Choi, Jae Yong Song, Jun-Yun Kang, No-Jin Park, Hyeong Woo Ban, Fredrick Kim, Hyewon Jeong, Jaemin Jung, Jaeyoung Jang, Won Bo Lee, Hosun Shin & Jae Sung Son, “Composition change-driven texturing and doping in solution-processed SnSe thermoelectric thin films”, Nature Communications 10, 864 (2019).

https://doi.org/10.1038/s41467-019-08883-x

2、动态连续束缚态（BIC）

对电磁波进行束缚和局域化一直以来都是理论和实验研究的热点。一种行之有效的方式是利用连续束缚态（BIC）的概念。BIC的概念起源于量子力学，可以描述为在连续正能态的单粒子薛定谔方程中嵌入离散解。这种束缚态存在于连续体中，但具有无限的寿命，即品质因子为无限大。因此，连续束缚态被全部束缚在系统中而不与真空耦合。对于开放系统，薛定谔方程的有效哈密顿量由非厄米矩阵描述，需要考虑散射体的束缚态、束缚态与散射态之间的耦合。因而BIC相关的本征值是复数，包含由自由空间辐射引入的阻尼率，因而品质因子虽然较高，但无法达到无限大。

全介质超表面是研究很多光学非常规物理散射响应的优良平台。近日，来自美国杜克大学和澳大利亚国立大学的联合团队报道了一种基于全介质超表面的动态BIC。该联合团队通过实验证明了太赫波段的BIC，并实现了高品质因子共振

Q= 8.7×10³。该BIC态是基于对称性保护的原理，系统由于违反唯一性定理而产生了零Bloch向量。这种动态的BIC基于由独立的低损耗圆柱形谐振单元组成的二维硅基超表面，其品质因子可以通过光掺杂的方式来进行调节。通过光掺杂调节硅载流子浓度，能够对BIC的品质因子实现两个量级的调控。该研究为窄带宽和空间滤波提供了新的思路，有望应用于更紧凑、高效、多功能的光子器件。 

文章链接: Kebin Fan, Ilya V. Shadrivov, and Willie J. Padilla, "Dynamic bound states in the continuum," Optica 6, 169-173 (2019)

3、Science Advances：水溶性纳米笼中C-H键的超快光激活

分子吸收的光能可以非常快的速度激活化学键，因此光子介导化学键活化一直被认为是一种有效的引发化学反应的方法。然而，由于受激分子具有复杂的内部结构，导致超快光子的能量很快就重新分布，进行化学键的选择性光激活仍然是一个挑战。在这种情况下，酶促反应提供了强大的灵感，因为它们通过将底物适当地定位在其活性部位来降低化学反应的活化能，从而选择性地对不同化学键进行反应。

近期来自印度孟买塔塔基础研究所（Tata Institute of Fundamental Research）的研究人员发现在阳离子Pd₆L₄¹²⁺纳米笼内，通过质子耦合电子转移（PCET），在皮秒激光快速诱导下分子的脱H反应。利用自由基阳离子状态下光激发N-H或O-H极性基团产生的初始酸度，生成了长寿命的中性自由基，并进一步被O2氧化。

之前，人们已经认识到光激发前反应物的预组织（preorganizing）是控制光激活反应的关键。为了通过预组织模拟键的极化，构建超分子空腔来承载通常难以在自由溶液中进行的化学反应，化学家设计了活性位点。由于设计的活性位点具有可调形状、限制尺寸和电子性质的不同空腔，新的化学反应和以往困难的化学级联反应的发生成为可能。本文中，研究人员证明了超分子主客体预组织的概念可以被利用来选择性地光激活苄基SP3 杂化的C-H键，并使其与分子氧的反应实现氧化产物的光催化转化。

本研究成果将加快新型光酶的发展，促进C-C或C-N键的氧化还原反应通过绿色的方法实现，减轻环境影响，缓解化工行业的压力。 

相关研究成果以标题Ultrafast photoactivation of C-H bonds inside water-soluble nanocages已经发表在《Science Advances》上。

原文链接：DOI: 10.1126/sciadv.aav4806

4、高超声速声子晶体的量子机电学 

近期，随着量子机电和量子光机电等科技领域的高速发展，纳米尺度机械传感器取得了较大的进步。这些传感器具有测量飞秒级别机械位移的灵敏度，并且能够在单光子水平转换电磁信号。该领域的一个关键挑战是在没有增加额外的退相干条件下，获得机械场和电磁场之间的强耦合。

近期来自加州理工学院Oskar Painter的课题组，提出用超导微波电路集成了高频（0.42 GHz）高超声速声子晶体的机电传感器。文中作者首先理论上提出了机电晶体结构的设计理念，然后通过实验实现了高超音速声子晶体振荡器和多模超导微波腔之间的耦合。声子带隙晶体的使用实现了高超声速机械运动的量子级别的转换，同时消除了由声辐射引起的退相干。具有高超音速机械频率的设备为与Josephson结量子电路集成的提供了一个很好的平台，相信将来会对量子计算技术会有很大的推动作用。该研究工作发表在《Nature Nanotechnology》杂志上。

文章链接：Mahmoud Kalaee, Mohammad Mirhosseini, Paul B. Dieterle, Matilda Peruzzo, Johannes M. Fink & Oskar Painter, Quantum electromechanics of a hypersonic crystal, Nature Nanotechnology (2019), Published: 18 February 2019.

5、高可调谐二维层状钙钛矿窄带光电探测器 

光电探测器是成像、通信和生物医学传感系统中不可或缺的组成部分，就光谱响应范围的宽度而言可分为宽带和窄带光电探测器。虽然宽带光电探测器能够探测到较宽光谱范围（从红外、可见光到紫外甚至x射线），而窄带光电探测器只能感知一个小光谱范围的光，然而具有很强的色彩辨别能力。这种窄带光谱鉴别能力使它们在生物医学，机器视觉等领域都有重要的应用。通常有四种方法来进行窄带光电检测，包括:(1)将光学滤波器与宽带光电探测器相结合; (2)使用具有窄带吸收特性的吸收器; (3)通过等离效应增强选定波长范围内的吸收;(4)通过电荷收集变窄来控制外部量子效率(EQE)。尽管基于以上这些方法可以表征窄带光电探测器的一些性质，但仍然有一些问题,例如，电荷收集变窄是实现无滤波器窄带光电检测的有效途径之一，但是它牺牲了光电探测器的灵敏度。为此，需要一种结构简单、光谱响应范围宽，体积小且成本低的窄带光电探测器。

近日，华中科技大学的李德慧课题组利用二维钙钛矿材料制作了具有高度可调谐的窄带光电探测器，该探测器具有高的外量子效率(200%)、超低暗电流(10^-12 A)以及高开关比(10³)。此外，该窄带光电探测器的光谱响应可以从红光到蓝光之间进行连续调制，且所有探测器的响应半高宽(FWHM)均小于60 nm，特别是在蓝光波长范围，低于20 nm。其优异的性能可归咎于二维钙钛矿中带隙以下自陷态的吸收和晶体面外方向极低电导率的共同作用结果。该发现为下一代二维钙钛矿光电器件开启了广阔的应用空间。该研究成果发表在《Nature communications》上。 

基于(BA)₂(MA)Pb₂I₇单晶板的窄带光电探测器性能

二维钙钛矿窄带光电探测器机理研究

文章链接：Junze Li,Jun Wang,Jiaqi Ma,et al. Self-trapped state enabled filterless narrowband photodetections in 2D layered perovskite single crystals. (2019) 10:806. doi:10.1038/s41467-019-08768-z.

6、综述——光频梳及其在光子芯片上的应用

激光频率梳是指在广谱范围内存在一系列等距窄线，从而形成类似于“梳子”形状的频谱。光频梳最初出现是用于频率计量。这种特殊的光谱平台提供了一种宽带光谱学的新方法，能够应用于分子相关的光谱分析和计量等领域。同时，现有光谱仪的性能也能够通过光频梳得到显著的增强，例如虚拟成像相控阵列或迈克尔逊傅里叶变换干涉仪等。而基于光频梳技术的新型仪器，例如不带移动部件的双梳光谱仪，可在宽光谱范围内进行快速准确的测量。光频梳技术能够在原子钟精度范围内直接自校准光谱的频率标度，因而能够以极高精度确定所有光谱参数，从而有助于原子、分子物理学理论的严格验证。

基于芯片的非线性光子学的最新发展为很多光学器件的研究打开了新的大门，同时也促进了基于芯片的光频梳器件的研究。现阶段基于芯片的光频梳能够做到形状因子小于1cm ³并且功率低于1W。基于芯片的频率梳光谱仪能够应用于分析化学和生物医学的实时传感，极大推动了芯片上光学器件的研究。

近日，nature photonics杂志同时发表了两篇关于光频梳的综述文章。其中一篇作者为来自德国的Nathalie Picqué 和Theodor W. Hänsch教授，另一篇来自美国哥伦比亚大学的Alexander L. Gaeta、Michal Lipson和瑞士洛桑物理研究所的Tobias J. Kippenberg教授。前一篇综述主要侧重于光频梳技术在原子/分子宽带光谱学中的应用以及最近的研究进展。而后者则主要侧重于超连续谱光子芯片波导中光频梳技术的基础物理、发展和应用，并着重介绍了通过克尔梳生成的微谐振器，这种微谐振器技术使光频梳技术的工作频段从近紫外拓展到中红外，从而极大地提高了光频梳的应用范围和应用价值。 

文献链接:

N. Picqué and T. W. Hänsch, Frequency comb spectroscopy, Nat. Photon 13 (3): 146-157 (2019) DOI: 10.1038/s41566-018-0347-5.

A. L. Gaeta, M. Lipson, and T. J. Kippenberg, Photonic-chip-based frequency combs, Nat. Photon 13 (3): 158-169 (2019) DOI: 10.1038/s41566-019-0358-x. 

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