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李天來院士團(tuán)隊(duì)許濤課題組在Science子刊發(fā)布植物器官脫落分子機(jī)制最新研究成果

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本發(fā)明公開了一種可見光光催化燃料電池及其制備方法，所述可見光光催化燃料電池以三氧化鎢/二氧化鈦納米管作為光陽極，氧化銅/二氧化鈦納米管作為光陰極。本發(fā)明中還公開了相應(yīng)的可見光光催化燃料電池制備方法，包括：（1）陽極氧化法制備片狀二氧化鈦納米管；（2）陰極方波電沉積法制備三氧化鎢/二氧化鈦納米管光陽極；（3）恒電位極化法制備氧化銅/二氧化鈦納米管光陰極；（4）制備光催化燃料電池。通過本發(fā)明，所獲得的可見光光催化燃料電池，可見光響應(yīng)好，光催化性能高且污染物降解能力顯著。

（專利號：ZL 201410182249.9） 簡介：本發(fā)明公開了一種聚光光伏-光熱-風(fēng)力-熱電一體化系統(tǒng)，屬于太陽能綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括光伏光熱溫差發(fā)電鍋爐、聚光式太陽灶、太陽灶及鍋爐支架、通風(fēng)管道、風(fēng)力發(fā)電裝置、太陽能電池組件和保溫水倉，光伏光熱溫差發(fā)電鍋爐的頂部及底部均設(shè)置太陽能電池片進(jìn)行光伏發(fā)電，聚光式太陽灶收集太陽能反射給光伏光熱溫差發(fā)電鍋爐底部中心處傳熱合金塊從而加熱鍋爐內(nèi)的水，加熱后的水自動進(jìn)入保溫水倉進(jìn)行保溫；同時

儀器特點(diǎn)?* UV－1800系列采用雙光束光學(xué)系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了高精度和高可靠性測量的完美結(jié)合，可滿足各種應(yīng)用的要求，可用在生物研究、生物工業(yè)、藥物分析、制藥、教學(xué)研究、環(huán)保、食品衛(wèi)生、臨床檢驗(yàn)、衛(wèi)生防疫等領(lǐng)域* 寬廣的波長范圍，可滿足各個領(lǐng)域?qū)ΣㄩL范圍的要求* UV-1800S采用4nm、2nm、1nm、0.5nm四種光譜帶寬可滿足各國藥典及不同用戶的嚴(yán)格要求* 全自動的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)了最簡單的測量手段* 大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)大大提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和可靠性* 改良優(yōu)化的光路設(shè)計(jì)、進(jìn)口光源和接收器造就了系統(tǒng)高性能和高可靠性* 豐富的測量方法，具有波長掃描、時間掃描、多波長測定、多階導(dǎo)數(shù)測定（選）、雙波長、三波長（選）DNA蛋白質(zhì)測量（選）等多種測量方法，可滿足不同測量的要求* 根據(jù)用戶的要求可選配單孔架、手動四連架、手動八連架、自動八連架、玻璃支架、試管架、1cm比色架、5cm比色架、10cm比色架等* 測量數(shù)據(jù)可通過打印機(jī)輸出，具有USB接口* 可斷電保存測量參數(shù)和數(shù)據(jù)，方便用戶使用* 可通過PC軟件控制實(shí)現(xiàn)光譜掃描等更精確和靈活的測量要求

近日，北京大學(xué)物理學(xué)院馬仁敏研究員課題組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)光場限制效應(yīng)，將拓?fù)鋺B(tài)的利用由拓?fù)溥吘墤B(tài)擴(kuò)展至拓?fù)潴w態(tài)，并基于此實(shí)現(xiàn)了一種高性能的拓?fù)潴w態(tài)激光器。這種新型激光器具有垂直出射、高方向性、小體積、低閾值、窄線寬、單橫模、單縱模和高邊模抑制比等優(yōu)異特性。相關(guān)工作被《Nature Nanotechnology》雜志以標(biāo)題 “A high-performance topological bulk laser based on band-inversion-induced reflection” 進(jìn)行長文報(bào)道。 激光器的發(fā)明加深了人們對光與物質(zhì)相互作用的認(rèn)識，并對現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。至激光器發(fā)明以來，激光微型化始終是一個重要的研究方向。半導(dǎo)體激光器因?yàn)橐子陔姳闷趾鸵?guī)模生產(chǎn)與集成等優(yōu)點(diǎn)，是激光微型化的首要選擇。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器的微型化已經(jīng)取得了巨大的成就。尤其是具有垂直出射特性的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），目前已有數(shù)以百億計(jì)的該型激光器被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通訊、激光雷達(dá)、人臉識別、數(shù)據(jù)存儲與醫(yī)療手術(shù)等領(lǐng)域。圖1：拓?fù)潴w態(tài)激光器原理和示意圖。(a) 用于構(gòu)造能帶反轉(zhuǎn)的拓?fù)鋺B(tài)和拓?fù)淦接箲B(tài)光子晶體示意圖。(b) 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)能帶反轉(zhuǎn)可用來實(shí)現(xiàn)光場的反射和限制。(c) 垂直發(fā)射拓?fù)潴w態(tài)激光器示意圖。拓?fù)潴w態(tài)激光器出射方向垂直于光學(xué)腔反饋平面。 馬仁敏研究員與合作者提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型垂直發(fā)射激光器—拓?fù)潴w態(tài)激光器。這種新型激光器直徑只有數(shù)微米，具有良好的垂直發(fā)射方向性, 窄線寬，單橫模、單縱模，能夠在室溫下以千瓦每平方厘米閾值穩(wěn)定工作，單模輸出邊模抑制比超過36 dB。這些性能與商業(yè)化激光二極管相當(dāng)，根據(jù)IEEE以及相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，指標(biāo)滿足多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需求。 該類激光器的實(shí)現(xiàn)有賴于實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的一種新型光反射和限制機(jī)制：能帶反轉(zhuǎn)光場限制效應(yīng)。圖1給出了能帶反轉(zhuǎn)光場限制效應(yīng)和基于其實(shí)現(xiàn)拓?fù)潴w態(tài)激光器的原理和示意圖：實(shí)驗(yàn)中首先通過對二維光子晶體進(jìn)行變形操作，分別獲得了具有拓?fù)鋺B(tài)和拓?fù)淦接箲B(tài)的能帶結(jié)構(gòu)；相較于拓?fù)淦接箲B(tài)，拓?fù)鋺B(tài)的光子晶體能帶結(jié)構(gòu)中發(fā)生偶極子和四極子能帶間的能量反轉(zhuǎn)；實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)頻率靠近能帶邊緣的光場雖然在拓?fù)鋺B(tài)和拓?fù)淦接箲B(tài)中都可以自由傳播，但是在兩者的界面處會發(fā)生能帶反轉(zhuǎn)引起的光場發(fā)射；該能帶反轉(zhuǎn)引起的光場反射和限制效應(yīng)僅發(fā)生在布里淵區(qū)中心附近，越靠近布里淵區(qū)中心，光場反射和限制越有效，使得利用該類型反射機(jī)制構(gòu)建的拓?fù)潴w態(tài)激光器具有單橫模、單縱模、面內(nèi)反饋、垂直出射等優(yōu)異特性。圖2：拓?fù)潴w態(tài)激光器件與性能。(a-b) 拓?fù)潴w態(tài)激光器諧振腔（a）和拓?fù)浣缑嫣帲╞）的電鏡圖。（c）隨功率變化的光譜。（d）激射光譜。（e）激射實(shí)空間近場分布。（f）激射角分辨遠(yuǎn)場分布。 能帶反轉(zhuǎn)光場反射和限制效應(yīng)為激光物理提供了一種新穎的激光模式選擇和出射光場調(diào)控機(jī)制。基于該原理構(gòu)建的新型拓?fù)浼す馄鞲黜?xiàng)性能均達(dá)到了可商業(yè)化應(yīng)用的水平（圖2）。新的光場反射和限制機(jī)制將拓?fù)鋺B(tài)的利用由拓?fù)溥吘墤B(tài)擴(kuò)展至拓?fù)潴w態(tài)，同時該原理可以拓展到電子學(xué)、聲學(xué)和聲子學(xué)等領(lǐng)域。 該工作發(fā)表于Nature Nanotechnology (DOI: 10.1038/s41565-019-0584-x)，馬仁敏研究員為論文通訊作者；北京大學(xué)博士后邵增凱、博士生陳華洲和王所為共同第一作者；其他作者包括北京大學(xué)博士生冒芯蕊、楊振乾、訪問學(xué)生王少雷，以及日本國立材料研究所教授胡曉，學(xué)生王星翔。這項(xiàng)工作得到國家自然科學(xué)基金委、科技部、北京市自然科學(xué)基金、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等的支持。

激光發(fā)射的光打到被測工件的表面，散射回來的光被透鏡匯聚到光電接收器上。被測物體的位置發(fā)生變化時，光電接收器上光點(diǎn)的位置也會發(fā)生變化，由此檢測到物體位置的變化。現(xiàn)已開發(fā)兩種，分別成功應(yīng)用于靜態(tài)測量和動態(tài)測量。 主要功能和技術(shù)指標(biāo)： 非接觸式測量，適用于任何非鏡面的粗糙表面物體的檢測；測量范圍可以根據(jù)用戶要求選擇，從10mm~200mm；測量誤差小于0.5%。 傳感器目前已成功應(yīng)用于輪對幾何參數(shù)自動測量系統(tǒng)、非接觸式靜態(tài)軌道測量小車、軌檢車等。已制造100套以上。

一、成果簡介： 激光平地控制技術(shù)設(shè)備除了應(yīng)用于 北方旱田平整外，還可用于水田平整，能夠有效地改善水田表面微地形，提高水田土地平整度。該設(shè)備可適合我國南部、東南部等有大面積水稻種植區(qū)的地區(qū)，一般用于水田(直播或者插秧)種植前的土地平整作業(yè)。 本研究成果的核心技術(shù)設(shè)備是30cm激光接收器，更適合于水田地勢波動較大的情況。本研究成果包括激光發(fā)射器、激光接收器和高程控制器。由接收器負(fù)責(zé)接收由激光發(fā)射器發(fā)射的激光信號，通過光電轉(zhuǎn)換將