1.世界首台非硅二维材料计算机问世 有助造出更薄更快更节能电子产品
2.北理工课题组在高电压锂金属电池电解液添加剂研究方面取得重要进展
3.中国科大突破人类视觉极限，通过隐形眼镜方式实现人类近红外色彩图像视觉
4.京东方“像素驱动电路及其驱动方法、阵列基板和显示面板”专利公布
5.中国科大实现基于电控圆偏振发光3D显示器的人机交互应用
1.世界首台非硅二维材料计算机问世 有助造出更薄更快更节能电子产品
硅在支撑智能手机、电脑、电动汽车等产品的半导体技术中一直占据着王者地位，但美国宾夕法尼亚州立大学领导的一个研究团队发现，“硅王”的统治地位可能正在受到挑战。该团队在最新一期《自然》杂志上发表了一项突破性成果：他们首次利用二维材料制造出一台能够执行简单操作的计算机。这项研究标志着向造出更薄、更快、更节能的电子产品迈出了重要一步。
此次开发的是一种互补金属氧化物半导体（CMOS）计算机。与以往不同的是，这次没有使用硅，取而代之的是两种二维材料：用于n型晶体管的二硫化钼和用于p型晶体管的二硒化钨。这两种材料的厚度只有一个原子，在如此微小尺度下仍能保持优异的电子性能，是硅所不具备的优势。
团队采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术，生长出大面积的二硫化钼和二硒化钨薄膜，并分别制造出超过1000个n型和p型晶体管。通过精确调整制造工艺和后续处理步骤，团队成功调控了n型和p型晶体管的阈值电压，从而构建出功能完整的CMOS逻辑电路。
该二维CMOS计算机称为“单指令集计算机”，可以在低电源电压下运行，功耗极低，并能在高达25千赫的频率下执行简单的逻辑运算。虽然目前的工作频率低于传统硅基CMOS电路，但该计算机依然能够完成基本的计算任务。团队还开发了一个计算模型，使用实验数据进行校准并结合设备之间的差异，以预测二维CMOS计算机的性能，并通过基准测试将其与最先进的硅技术进行了对比。
团队表示，尽管还有进一步优化的空间，但这已经是二维材料在电子领域应用中的一个重要里程碑。这项研究成果不仅为下一代电子设备提供了全新的材料选择，也为未来芯片设计开辟了新方向。（来源： 新华网）
2.北理工课题组在高电压锂金属电池电解液添加剂研究方面取得重要进展
近日，北京理工大学化学电源与绿色催化北京市重点实验室孙克宁、白羽教授团队在高电压锂金属电池电解液方面取得重要研究进展，相关成果发表在国际顶级期刊《 Advanced Functional Materials 》。
锂金属电池（LMBs）在高电压下运行时因其高比能量而备受关注，但受到正极不稳定、电解液消耗和锂枝晶生长等问题的限制。通过功能添加剂调节电极/电解液界面（EEI）是一种实用的策略。课题组提出了一种含氰基（-CN）的杂化EEI策略，通过使用含氰基的四氟苯衍生物（四氟邻苯二甲腈（o-TFPN）、四氟间苯二甲腈（m-TFPN）和四氟对苯二甲腈（p-TFPN））作为电解液添加剂，开发用于高电压Li||LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂（Li||NCM811）电池的电解液。结果表明，含有添加剂的电解液，尤其是含o-TFPN的电解液，能够形成一种富含LiF和-CN的坚固且热稳定的正极电解液界面（CEI）。此外，含o-TFPN的电解液形成了富含Li₂O、LiF和-CN的稳定固体电解质界面（SEI）。-CN基团产生静电吸引，引导Li⁺通量，而LiF和Li₂O具有高离子导电性，有助于加速Li⁺沉积。优异的EEI抑制了正极降解、电解液消耗和枝晶形成。因此，Li||NCM811电池在4.6 V高截止电压下实现了超过200次循环的稳定性能，而Li||Li对称电池在1 mA cm⁻²的电流密度下稳定循环超过350小时。研究成果以“Cyano-Functionalized Hybrid Electrode-Electrolyte Interphases Enabled by Cyano-Substituted
图1 添加剂对电解液溶剂化结构的影响
理论计算模拟深入揭示了电解质的溶剂化结构以及含o-TFPN、m-TFPN和p-TFPN的电解质在诱导SEI和CEI形成过程中的机制。与m-TFPN和p-TFPN相比，o-TFPN具有最小的分子半径、最高的分子极性以及更负的最小静电势（ESPmin）值。这些特性表明o-TFPN具有更强的能力参与Li⁺的溶剂化壳层。o-TFPN能够优先进入Li⁺的溶剂化壳层，降低碳酸酯溶剂的配位数，从而有效减少溶剂的分解。此外，Li⁺-添加剂对的最高占据分子轨道（HOMO）能级高于Li⁺-溶剂对的HOMO能级，这表明这三种添加剂，尤其是o-TFPN添加剂在阴极处更容易优先发生氧化反应。
图2 Li||NCM811电池的电化学性能测试
实验结果表明，使用含o-TFPN电解液的Li||NCM811电池在高倍率和循环稳定性方面表现出显著优势。在高倍率放电条件下，含o-TFPN电解液的电池能够保持更高的放电容量，尤其是在10 C倍率下，其放电容量达到100 mAh g⁻¹，明显优于其他电解液。在循环性能方面，含1 wt% o-TFPN电解液的电池在200次循环后容量保持率远高于空白电解液和含m-TFPN、p-TFPN电解液的电池。此外，o-TFPN电解液有效抑制了电池在循环过程中的容量衰减和电压下降，并显著减少了NCM811正极材料在高电压条件下的相变和结构损伤，从而提高了电池的整体性能和反应动力学。这些结果表明，o-TFPN添加剂在提升高电压锂金属电池的循环稳定性和倍率性能方面发挥了关键作用。
图3 添加剂对循环后NCM811正极和锂负极的影响
X射线衍射（XRD）分析表明，经过o-TFPN电解液循环后的NCM811正极材料展现出更稳定的晶体结构，且I(003)/I(104)比值更高，表明o-TFPN电解液能够减少阳离子混排现象。此外，通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析发现，使用o-TFPN电解液的电池在循环过程中过渡金属（TMs）的溶解量显著减少，这进一步证实了其对正极结构的保护作用。差示扫描量热法（DSC）测试结果显示，o-TFPN电解液能够显著提高CEI和NCM811正极材料的热稳定性。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）观察到，经过o-TFPN电解液循环后的NCM811正极材料保持了良好的R-3m层状结构，而空白电解液循环后的正极材料则出现了明显的Fm-3m岩盐相。这些结果表明，o-TFPN电解液在提高NCM811正极材料的结构稳定性和热稳定性方面发挥了重要作用。
图4 NCM811在200次循环后的微观结构演变和CEI的性质
通过原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）、SEM以及聚焦离子束-扫描电子显微镜（FIB-SEM）等技术对NCM811正极材料在不同电解液中的结构和形貌演变进行了分析。结果显示，使用o-TFPN电解液的NCM811正极材料形成了更均匀、更薄的CEI层，厚度约为3.6 nm，且机械稳定性显著增强，其杨氏模量达到55.95 GPa，远高于空白电解液循环后的21.68 GPa。此外，o-TFPN电解液循环后的NCM811颗粒结构完整，没有明显裂纹和颗粒损伤，而空白电解液循环后的颗粒则出现了严重的内部裂纹和结构破坏。这些结果表明，o-TFPN电解液能够有效保护NCM811正极材料的结构完整性，减少循环过程中的机械损伤，从而显著提升电池的循环稳定性和使用寿命。
图5 CEI的结构和成分表征
进一步通过X射线光电子能谱（XPS）和飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）分析揭示了不同电解液形成的CEI层的化学组成和结构特征。结果显示，o-TFPN电解液形成的CEI层具有更少的有机成分，同时富含更多的无机成分（如LiF）和-CN基团。具体而言，o-TFPN电解液形成的CEI中LiF含量显著高于空白电解液，且LiF和-CN在CEI中均匀分布。此外，-CN基团通过与Ni离子形成强配位作用，抑制了Ni离子的溶解，从而增强了正极材料的结构和热稳定性。TOF-SIMS的三维重建进一步证实了o-TFPN电解液形成的CEI中LiF和-CN的均匀分布。这些结果表明，o-TFPN电解液能够构建出更稳定、更均匀的CEI层，从而显著提升NCM811正极材料的结构稳定性和热稳定性。
图6 Li||Li对称电池的电化学数据、SEI的成分和结构分析
Li||Li对称电池测试和表面分析结果表明，含o-TFPN电解液显著提升了锂金属负极的性能。在锂对称电池中，使用o-TFPN电解液的电池能够稳定循环超过350 h，远高于空白电解液的150 h，并且展现出更低的过电位。电极动力学分析显示，o-TFPN电解液中的Li+传输数更高，且电荷转移动力学更快。SEM观察到，使用o-TFPN电解液的锂金属负极表面光滑且无锂枝晶生长，而空白电解液中的锂金属则布满针状锂枝晶。XPS分析发现，o-TFPN电解液形成的SEI层富含更多的LiF和Li2O，且-CN基团的存在增强了对Li+的吸附能力，促进了Li+的均匀沉积。这些结果表明，o-TFPN电解液通过优化SEI层的组成和结构，有效抑制了锂枝晶的生长，提升了锂金属负极的稳定性和电池的循环性能。（来源： 北京理工大学）
3.中国科大突破人类视觉极限，通过隐形眼镜方式实现人类近红外色彩图像视觉
中国科学技术大学生命科学与医学部和合肥微尺度物质科学国家研究中心薛天/马玉乾团队，工程科学学院龚兴龙/王胜团队，复旦大学化学系张凡团队，以及国际科研机构共同作为通讯作者，结合视觉神经科学、高分子材料与创新纳米融合技术，通过隐形眼镜方式实现人类近红外时空色彩图像视觉。该研究成果于5月22日在线发表于国际顶级期刊Cell上，被Cell press进行News release专题报道。
自然界中存在包括可见光在内广泛波长范围的电磁波，然而能够被我们的眼睛所感知的可见光只占电磁波谱很小的一部分（图1），人眼所见光谱范围的局限是由视网膜感光细胞中的感光蛋白 （Opsin） 固有的物理化学特性所决定。感光波谱缺陷会带来色盲等视觉疾病，同时为了看到红外线人类研发出夜视仪等装备。薛天/马玉乾研究团队和韩纲教授研究组2019年在 Cell 上发表研究论文，利用一种转换红外光成为可见光的上转换纳米材料，经特殊修饰后注射到动物视网膜中，首次实现了哺乳动物的裸眼近红外图像视觉能力。然而，由于眼内注射的方式在人体上应用受限，如何通过非侵入性方式相对自由的调节人眼感光波谱范围，甚至赋予人类近红外视觉能力，就成为这项技术在人体上实际应用的挑战。
图1.电磁波和可见光波谱
高分子聚合材料制备的软性透明隐形眼镜被广泛应用于视力矫正，这为我们实现人类近红外视觉提供了一个可佩戴式的解决方案。然而，制备适合人类视觉的近红外光上转换隐形眼镜（UpconversionContactLenses，UCLs），势必要解决高效上转换能力（高浓度上转换纳米颗粒掺杂）和良好光学性能（高透明度）的问题。但是，纳米颗粒在高分子聚合材料中的融合会改变其光学性质，使得难以获得高浓度、高透明度的纳米复合物材料。为此，研究人员对上转换纳米颗粒（Upconversion Nanoparticles,UCNPs）进行表面修饰提高其在高分子聚合材料中均匀分散性，同时筛选出与UCNPs折射率匹配的高分子聚合材料。获得了高掺杂比例（7-9%）的近红外光上转换隐形眼镜，在大多数可见光波谱范围内表现出超过90%的透明度。这比国际上已报道的0.04-2%UCNPs掺杂的其他高分子聚合材料的纳米复合物材料具有显著性能提升。
研究人员进一步验证了这种近红外光上转换隐形眼镜（Upconversion Contact Lenses,UCLs）具有较好的力学性质、光学性能、亲水性和较高的生物相容性。佩戴UCLs的小鼠不仅获得感知近红外光的能力，还可以分辨不同时间频率和不同方位的近红外光信息。更重要的是，佩戴UCLs的人类志愿者不仅可以看到一定光强范围的近红外光，还可以准确识别近红外光的时间编码信息。
在仅利用UCLs进行近红外空间信息识别时，由于红外图像信息被UCLs转换为散射的可见光，导致人类志愿者仅能获得粗糙的近红外图像辨别能力。为了克服这一困难，研究人员开发了一种内置UCLs的可穿戴式框架眼镜系统（wearableeyeglass system）。通过优化光学设计，对UCLs转换后的近红外空间信息进行成像处理，使志愿者能够获得与可见光视觉一样空间分辨率的近红外图像视觉，进而实现对复杂近红外图形的精确识别。
除了时间和空间信息外，视觉感知还可以在色彩维度上传递丰富的信息。可见光中的色彩信息是由波长决定的。与可见光相比，红外光的波谱范围更广。为了感知在自然环境中广泛存在的多光谱红外光，研究人员使用三色正交UCNPs（trichromatic UCNPs）取代了传统的UCNPs，可以将三种不同光谱的近红外光转换成红、绿、蓝三基色的可见光，同时避免了发射光谱波段的干扰问题。通过佩戴由trichromatic UCNPs制备成的三色上转换隐形眼镜（trichromatic upconversion contact lenses，tUCLs），志愿者可以有效地识别三种波长的近红外光，感知多种近红外色彩。此外，通过色彩、时间、空间信息的结合，志愿者可以准确识别出更丰富的近红外光编码的多维度信息。这表明具有抗干扰、正交和多光谱转换特性的tUCLs可以有效地实现人类近红外色彩图像视觉（图2）。
图2.各种图形（不同反射波谱的反射镜片模拟）通过tUCLs内置的可穿戴式框架眼镜系统在可见光和近红外光照射下的色彩显示
总体而言，这项研究通过视觉生理与纳米材料技术相结合，制备高透明、高转化效率的上转换隐形眼镜，实现了无需电源和复杂外部设备、可穿戴的人类近红外图像视觉能力拓展，能够使人类感知近红外光的时间、空间和色彩多维度信息（图3）。实现了多红外光谱转换的人类近红外色彩视觉的概念验证。未来在医疗、信息处理及视觉辅助技术领域具有广泛应用前景。此外，通过非侵入方式灵活调节人体视觉波谱范围，也有望为色盲等视觉疾病的治疗提供新的解决方案。
研究团队指出，这项技术是原理验证性工作， 仍有进一步优化空间，例如 目前的上转换效率还需要红外光源的辅助照射。 另外上转换隐形眼镜如能实现发射光的定向输出，就可能不依赖于镜框光学系统直接实现隐形眼镜介导的精细近红外图形视觉。 这些目标的实现，需要视觉生理学、材料科学与光学等多个学科进一步紧密合作。
图3. 上转换隐形眼镜实现人类近红外时空色彩视觉
中国科大生医部和合肥微尺度物质科学国家研究中心的马玉乾教授、博士生陈雨诺、工程科学学院王胜副教授、复旦大学化学系博士生陈子晗以及韩纲研究组张原玮博士为该论文的共同第一作者。中国科大薛天教授为首要通讯作者，马玉乾教授、龚兴龙教授、王胜副教授、韩纲教授、张凡教授为论文的共同通讯作者。中国科学技术大学为本项工作的第一作者和最后通讯作者单位。该研究得到人类前沿科学项目及多个国际科研项目和基金的支持。同时也得到科技部、基金委、中国科学院、安徽省科技厅等部门的项目基金支持，以及新基石研究员项目、科学探索奖、峰基金等基金的资助。此外，该工作还得到中国科学技术大学物理学院陈宇翱教授、殷旭飞博士的技术支持。（来源： 中国科学技术大学）
4.京东方“像素驱动电路及其驱动方法、阵列基板和显示面板”专利公布
天眼查显示，京东方科技集团股份有限公司“像素驱动电路及其驱动方法、阵列基板和显示面板”专利公布，申请公布日为2025年2月14日，申请公布号为CN119446064A。
本公开的实施例提供了一种像素驱动电路及其驱动方法、阵列基板和显示面板，涉及显示技术领域，用于改善驱动像素驱动电路阈值补偿时长不充足的问题。像素驱动电路包括驱动子电路、发光控制子电路、写入子电路、补偿子电路以及存储子电路。驱动子电路与第一节点、第二节点以及第三节点耦接。发光控制子电路包括第一支路，第一支路与第一电源信号线、第一使能信号线和第二节点耦接。补偿子电路与第一扫描信号线、第二扫描信号线，第一节点、第三节点、第四节点以及第二电源信号线耦接。写入子电路与第三扫描信号线、数据写入信号线以及第四节点耦接。存储子电路与第一节点和第四节点耦接。上述显示面板用于显示图像。
5.中国科大实现基于电控圆偏振发光3D显示器的人机交互应用
中国科学技术大学庄涛涛教授课题组和俞书宏院士研究团队基于设计的高性能圆偏振发光器件，构筑了新型电控3D显示面板，并在信息交互领域实现功能应用。相关成果以“Self-positioning microdevices enable adaptable spatial displaying”为题于5月14日发表在国际期刊《科学·进展》（Science Advances）上，并选为当期封面（图1）。
图1.Science Advances封面
具有空间成像功能的自适应显示，在科学研究、远程医疗、救援和空间探索等领域都是不可或缺的，促进了非传统形式要求的扩展现实技术的发展。然而，目前的手性光源在通电显示过程中难以获得足够的电致发光不对称性。如何通过低成本、简单工艺实现具有高感知体验的3D显示系统，并进一步打造独特的深度信息交互核心技术是当前迫在眉睫的任务。圆偏振光相较于非偏振光，可显著提升信息密度与交互维度。基于圆偏振光的3D显示技术，可大幅减少视觉疲劳并达到更大观察范围内的高质量立体成像。相较于使用物理光学方法产生圆偏振光，具有圆偏振发光（CPL）特性的手性发光材料在可加工性和器件集成方面展现出独特优势。目前，基于CPL的静态3D成像技术已取得进展，但如何通过数字信号输入对发光单元进行实时动态调控（即：实现基于CPL的电控3D显示），仍难以实现。
研究人员通过开发的自定位合成技术并结合微电子打印，实现CPL微器件的集成化制备，构筑了一系列不同尺寸的3D显示面板。在交流电场驱动下，其最大发光不对称因子（glum，CPL性能关键评估参数）可达1.0。研究人员进一步基于双目视差原理，搭建深度信息检测设备，实现了深度信息的重构与可视化。在被困人员救援场景应用模拟中，基于3D显示器提供的深度信息，“沉浸式”地完成机器手臂的远程操纵，实现了对被困“人员”的成功营救。这项研究提出的基于CPL的深度信息交互应用方式，为虚拟与现实的连接搭建了沟通桥梁（图2）。
这项研究报道的适应性空间显示技术弥合了虚拟与现实之间的鸿沟，在手性发光领域为扩展的现实和超越现实进行了新的尝试。所展示的沉浸式人机交互，成功模拟了灾难场景中理想的安全救援，在现实世界和数字宇宙之间架起了一座桥梁。
中国科学技术大学化学系博士生郭启与硕士生李泽一为共同第一作者，庄涛涛教授和俞书宏院士为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院率先行动、安徽省杰出青年基金、新基石科学基金会等项目的资助支持。
图2.(a)电控圆偏振发光器件的层级结构设计；(b)圆偏振发光性能；(c)大尺寸、柔性3D显示面板；(d)双目立体视觉原理图；(e)深度信息；(f)基于深度信息的远程救援示例（来源： 中国科学技术大学）
