【进展】中国科大在钙钛矿软X射线探测器件领域取得重要进展；

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10 月 19 日，国仪量子技术（合肥）股份有限公司（简称“国仪量子”）在 2024 年全国电子顺磁共振波谱学学术研讨会上发布了全新 AI 电子顺磁共振波谱仪（简称“AI-EPR”）。该系列产品不仅具备 AI 功能，还将关键核心指标——信噪比提升至全球最高水平的 10000:1，是顺磁共振波谱学领域的重大突破。

电子顺磁共振技术（Electron Paramagnetic Resonance，EPR）是检测材料中未成对电子结构和动力学的重要方法，广泛应用于化学、物理、生物和医学等领域。然而，获取和分析 EPR 谱图面临许多挑战，如低信噪比、多参数和模型复杂。人工智能（AI）是一门研究和实现智能行为的学科，具有强大的数据处理和知识获取能力，为优化、拟合、解释和预测 EPR 谱图提供了有效的工具和方法。

国仪量子拥有 EPR 谱仪全系列自主研发能力，掌握多项关键核心技术，奠定了坚实的硬件基础和系统集成能力。此次发布的新品将核心指标——信噪比提升至 10000:1，大幅提升了仪器检测的精准度，也创造了商用 EPR 谱仪在该项指标上的世界纪录。同时，AI-EPR 具有 AI 驱动的谱图解析、智能文献关联两大核心能力，将彻底改变科研人员进行 EPR 研究的方式，大幅提升研究效率和精度。

2. 中国科大在钙钛矿软 X 射线探测器件领域取得重要进展

近日，中国科学技术大学微电子学院胡芹特任研究员课题组在钙钛矿软 X 射线探测器研究中取得新进展。团队基于钙钛矿半导体薄膜缺陷调控和 PIN 垂直型器件结构设计策略，实现了目前钙钛矿软 X 射线探测器中的最高量子效率。相关成果以“Flexible Soft X-Ray Image Sensors based on Metal Halide Perovskites With High Quantum Efficiency”为题发表于国际知名期刊《Advanced Materials》上，并被选为卷首插图。

自 1895 年被首次发现以来，X 射线已经被广泛应用于医疗诊断、工业探伤、安防安检等各个重要领域，其中 X 射线面阵探测器是 X 射线成像设备中的关键部件。而针对软 X 射线波段（0.1-10 keV）的探测成像技术在现代科学研究中则扮演着至关重要的角色，其应用范围涵盖了天文观测、生物成像、微纳加工等多个领域。随着我国深空探测技术和同步辐射大科学装置的不断发展迭代，对高可靠性、高性能的软 X 射线探测器提出了更高要求。当前软 X 射线图像传感器市场主要由国外厂商主导的硅基 CCD（Charge-coupled Device）器件占据，因此亟需开发具有我国自主知识产权的新型软 X 射线探测技术。此外，硅对软 X 射线吸收率较低，导致硅基 CCD 器件在灵敏度、耐辐照性方面受限，且工作时需冷却至低温导致成本较高。钙钛矿半导体具有 X 射线吸收系数大、载流子寿命积高、制备成本低等突出优势，在软 X 射线探测方面具有巨大潜力。但目前关于钙钛矿软 X 射线探测器的研究还相对较少，且其在量子效率等关键性能参数距离理论值还有较大差距。

针对上述问题，研究团队首先针对软 X 射线特点，结合光场分布模拟，优化了钙钛矿 PIN 垂直型光电二极管结构，最大化增加钙钛矿活性层的光吸收。特别的，采用纳米网络电极，使软 X 射线可以通过多尺度电极网络被活性层吸收，减轻了上电极遮挡的同时不降低载流子的提取和传输。其次，研发团队构筑了多维钙钛矿异质结，降低钙钛矿半导体薄膜缺陷，减小载流子复合的同时降低器件暗电流，提高光电响应。最终该器件在室温下达到目前已知报道的钙钛矿软 X 射线探测器中的最高量子效率。各项性能参数接近硅基商业化器件水平，且在基于同步辐射线站的高通量软 X 射线辐照下依然保持良好的稳定性。基于该高性能器件结构，团队还成功在柔性基底上制备了软 X 射线探测器，并实现了曲面线性成像阵列。最后，针对空间探测等极端环境应用需求，团队验证了钙钛矿器件在 10-383 K 极限温度范围内的工作稳定性。以上研究证明了钙钛矿半导体光电器件在新一代适应复杂光学系统的柔性软 X 射线成像探测系统中的应用潜力。

3. 南方科技大学在高稳定性电化学材料设计与器件性能衰退机理研究领域取得新进展

近日，南方科技大学深港微电子学院助理教授林苑菁课题组在高稳定性电化学材料设计与器件性能衰退机理研究领域取得新进展，与合作者在学术期刊《Nature Nanotechnology》、《Nature Communications》、《Energy & Environmental Science》、《Advanced Materials》上发布四篇研究类论文。

电化学器件主要基于功能材料层之间的固-液、固-固界面的物质吸附、脱附及氧化还原反应，实现能源存储、分子级别生理检测及仿生功能等。因此，器件功能材料的微纳界面演化机制及组分优化对其电化学性能有重要影响。为此，课题组开展针对多功能微纳电化学器件的材料组分、界面结构调控策略的研究。

针对电化学器件的稳定性问题，例如在连续的氧化还原反应过程中常见的性能衰减问题，课题组与多个团队合作，从电化学储能器件入手，对纳米材料颗粒、反应界面的结构演化等进行细致的表征与深入分析，揭示了性能衰退机理。此外，研究发现富锂锰基氧化物在循环过程中，材料颗粒表面的从层状到尖晶石的相变，以及亚稳态结构为光催化反应及热重构提供的条件。基于此，创新性地提出利用光热辐射提高材料电化学稳定性的策略，为恢复电化学材料性能、减轻结构退化、构筑高性能电化学器件提供了新思路。

相关成果分别以“Revealing the degradation pathways of layered Li-rich oxide cathodes” 为题发表于《Nature Nanotechnology》，南方科技大学访问学生王海龙为共同第一作者，四川大学何欣教授、南方科技大学林苑菁助理教授、米兰理工大学李劼教授、浙江大学陆俊教授为共同通讯作者；以“Efficient direct repairing of lithium- and manganese-rich cathodes by concentrated solar radiation” 为题发表于《Nature Communications》, 南方科技大学访问学生王海龙为第一作者，四川大学何欣教授、南方科技大学林苑菁助理教授、浙江大学陆俊教授为共同通讯作者。研究工作得到深圳市基金支持。

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