《自然-物理学》

科学家研究范德华异质结构的腔电动力学

德国马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所的James W. McIver团队研究了范德华异质结构的腔电动力学。相关研究成果近日发表于《自然-物理学》。

范德华异质结构存在多种可调量子效应，这些效应通过静电栅极进行原位调控。其构成的二维材料与栅极会自然形成等离激元自谐振腔，由于有限尺寸效应，可将光束缚在电流密度的驻波中。典型石墨栅极的等离激元共振频率覆盖吉赫至太赫波段，对应的微电子伏至毫电子伏能量尺度，与其电控的范德华异质结构物理现象能量尺度高度吻合。这表明石墨栅极的内建谐振腔模式可能影响这些异质结构的低能物理特性。

然而，由于器件尺寸显著小于相关波长的衍射极限，探测这类腔耦合电动力学面临挑战。研究组报道了栅压可调石墨烯异质结构的本征腔电导特性，即通过调控载流子浓度，观测到石墨烯与石墨等离激元腔模式在超强耦合区域的耦合行为及光谱权重转移。研究组构建了解析模型以阐释实验结果，并提出了谐振腔设计的通用原则。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-025-03064-8

《科学进展》

极地冰芯揭示平流层长期过程

韩国极地研究所的Yeongcheol Han团队利用极地冰芯中的钚-239次年沉降物追踪平流层运输。相关论文近日发表于《科学进展》。

极地冰芯完整保存了历史大气传输的高分辨率记录，为理解平流层长期过程提供独特视角。研究组首次呈现了格陵兰与南极冰芯的钚-239年内分辨率沉积记录（1940年至1980年）。尽管“常春藤迈克”（1952年）与“城堡行动”（1954年）核试验的引爆位置相近，但前者向南极的沉降有限且延迟，这清晰展现了平流环流与季节动力学如何导致向南极的传输出现间歇性减弱。该记录同时揭示了南极地区的季节性沉降规律——夏季因平流层-对流层交换增强而出现沉积峰值。

这些发现优化了当前全球气溶胶扩散的模型表征，并为模拟大气过程，特别是火山喷发与地球工程干预驱动的过程，提供了新的约束依据。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.adv1172

《结构化学》

闪光烧结提高金属负载固体氧化物燃料电池性能

韩国汉阳大学的Young-Beom Kim团队报道了闪光烧结可提高金属负载固体氧化物燃料电池（MS-SOFCs）镍基电极的电化学性能。相关研究成果近日发表于《结构化学》。

MS-SOFCs由于其优异的机械稳定性、易于操作和高可制造性，近年来受到广泛关注。其金属衬底可以提高热循环和氧化还原循环的耐久性，并实现更薄的电解质层，有助于增强电池性能。然而，因为大多数固体氧化物燃料电池（SOFC）组件是陶瓷的，其制造通常需要高温烧结以确保足够的材料性能和附着力。这些高温过程可能导致不良影响，包括金属载体氧化、化学副反应和加速颗粒生长，从而降低电池性能。

研究组介绍了一种超快速烧结方法，即通过将不锈钢金属支架与镍钇稳定氧化锆（Ni-YSZ）复合阳极活性层直接集成，制造MS-SOFCs。闪光烧结是一种创新的超快速技术，它有效地抑制了Ni催化剂颗粒的生长，扩大了电化学反应面积，同时最大限度减少了金属支撑层和阳极层之间的材料扩散。

该研究提出了SOFC制造的变革性战略，解决了传统长时间热处理的问题，并展示了推进能量转换技术的巨大潜力。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2025.100758