3D集成让无隔离器激光器成为可能

光子集成电路广泛应用于电信和数据中心等领域。然而，在诸如微波合成器、光学陀螺仪和原子钟等光学系统中，光子集成电路尽管在尺寸、重量、功耗和成本方面具有优势，仍非首要选择。

这种高精度应用有利于超低噪声激光源与其他光子元件以紧凑而坚固的排列形式集成在一起，在单个芯片上用光子集成电路取代大块的光纤。但两个问题阻碍光子集成电路的实现：半导体激光器的高相位噪声和在芯片上直接集成光隔离器。

研究者通过利用三维集成来解决问题，从而产生具有无隔离器操作的硅光子学超低噪声激光器。在超高质量因子腔中，光子集成电路进入一种不需要光隔离器便可产生超低噪声激光器和微波合成器的状态。

这种光子集成电路还为复杂功能和批量生产提供了可能。随着时间推移，其稳定性和可靠性会大幅提高。超低损耗光子集成电路的三维集成标志着向硅基复杂系统和网络迈出了关键一步。

相关论文信息：

https://doi.org/s41586-023-06251-w

锂多面体超快沉积带来电池设计新思路

电沉积锂金属对高能电池至关重要。然而，电沉积锂过程中形成的表面腐蚀膜——固体电解质界面（SEI）让问题变得更复杂。研究者通过在超快沉积电流密度下超越SEI形成，同时避免质量输运限制，将这两个交织在一起的过程解耦。

通过使用低温电子显微镜，研究者发现金属锂的内在沉积形态是一个菱形十二面体，这是迥异于电解质化学法或集电极电流法产生的衬底。

在电池结构中，这些菱形十二面体与电流收集器表现出接近点的接触连接，这可以加速非活性锂的形成。研究者提出一种脉冲电流方案，通过利用锂菱形十二面体作为成核种子，使致密锂的后续生长的衬底与基线相比提高了电池性能。

在过去的研究中，锂沉积和SEI形成一直紧密相连，但新方法为从根本上了解这些相互分离的过程提供了机会，并为设计更好的电池带来了新思路。

相关论文信息：

https://doi.org/s41586-023-06235-w

月球花岗岩基的远程探测

除了地球，太阳系中几乎没有花岗岩。在岩浆系统中获得花岗岩组成需要多阶段的熔融和分选，这也增加了其放射性元素的浓度。

虽然月球上没有花岗岩促成因素，但已发现了小块花岗岩样本。不过它们的起源和所代表的系统规模等细节仍无法确定。研究者报告了一个异常热源的微波波长测量，在富钍特征的康普顿-贝尔科维奇区域下面，存在一个直径约50公里的花岗岩系统。

嫦娥一号和嫦娥二号微波仪器的3千兆赫至37千兆赫天线温度能测量到每平方米约180毫瓦的峰值热通量，这大约是月球平均热通量的20倍。这一惊人的规模和地理范围表明，在月球上存在一个类似地球的、进化的花岗岩系统，且其规模比人们认为的要大得多。

相关论文信息：

https://doi.org/s41586-023-06183-5

环状夹层化合物为研发新型功能材料打开大门

环状纳米夹层配合物由单个构建块组装而成。研究者设计、合成和表征的一种被称为“环茂烯”的同构系列圆形夹心化合物。这些环烯烃由18个重复单元组成，在固体状态下形成几乎理想的圆形封闭环。

量子化学计算表明，色散相互作用促进了离子金属-配体键之间的作用，影响了配体系统的体积和环闭合时的能量增益。

到目前为止，只有线性一维多层化合物被用于纳米线等研究领域。这种环状夹层化合物有望为进一步研发功能有机金属材料打开大门。

相关论文信息：

https://doi.org/s41586-023-06192-4

（冯维维编译）