西安交大科研又有新发现！吸烟显著增加2型糖尿病风险！弹性陶瓷气凝胶用于高温隔热！
研究显示吸烟显著增加2型糖尿病风险；
构筑了一种超轻、可压缩回复、耐高温的陶瓷气凝胶；
为未来弯曲磁传感，磁性调控器件的设计提供了新的思路......
近期，西安交大在科研创新路上“又双叒叕”有了新突破、新进展，一起来看看！
西安交大博士生
在 Nature 子刊、Science 子刊
连续发表研究成果
近日，西安交通大学机械工程学院博士生施宇智在国际顶级期刊 Nature 子刊 Nature Communications 和Science 子刊 ScienceAdvances 连续发表2篇学术论文，论述了其在光流体操控生物分子和纳米颗粒领域所取得的进展。两篇论文均以西安交通大学为第一作者单位。施宇智是2008年进入机硕班的本科生，2012年进入硕士阶段，2013年硕博连读转入博士阶段学习。该研究成果是由施宇智在西安交大机械工程学院博士生导师陈天宁教授、吴九汇教授以及新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院刘爱群教授共同指导完成的。
题为“Sculpting nanoparticle dynamics for singlebacteria-level screening and direct binding efficiency measurement”的论文发表在 Nature Communications [2018，9（1）：815]，报道了一种新型的能够在光流体晶格中精确操控颗粒跳跃以及对抗体抗原进行删选和测量其结合强度的技术。该技术具有三大独特的创新点。第一，首次研究了三种在光学势丼中由颗粒相互作用所引起的跳跃机制。以往科学家所研究的在光学势丼中的跳跃现象都是单颗粒、或两个或多个不接触的颗粒的耦合引起的。该研究对于拓展多个颗粒在光学势丼中的动力学运动具有深远的意义。第二，通过精确控制光学力和流体力，首次实现颗粒在微通道中任意位置的跳跃，并构建了一个颗粒在光流体晶格中的跳跃回路。这对于在光流体系统中精确操控颗粒具有很大的意义。第三，利用颗粒的跳跃原理，首次提出了一种在单细胞尺度对抗体进行删选，以及测量抗体抗原结合强度的方法。该方法将传统的抗体删选或测量方法例如免疫酶联试验（ELISA）和荧光激活细胞分选器（FACS）等提高到单细胞尺度，对于极小样品用量的疾病的检测和单细胞精密医学等具有深远的意义。该论文被 Nature 子刊Nature Review Materials 以“Optofluidics: You never hop alone”为题作了专题报道。
另一篇题为“Nanometer-precision linear sorting with synchronized optofluidic dual barriers”的论文发表在 Science Advances [2018.4(1)]，介绍了利用新型光镊系统达到具有纳米精度地分离纳米颗粒和生物分子的技术。传统的光镊技术采用光弹簧系数大于10-8N/m的光束来构建光学势丼，利用势丼中的光学梯度力和散射力来捕获纳米颗粒。而作者在文章首次探索了以往科学家所忽视的松散的过阻尼系统（光弹簧系数10-10-10-8N/m），研究了半径小于50纳米的金颗粒在系统中的独特的微米级的震荡现象，而传统系统中的颗粒震荡范围在几十到几百纳米之间。并且利用该系统在世界上首次在微流道中成功地将半径30到50纳米的金颗粒、半径100到150纳米的聚苯乙烯颗粒，以及大肠杆菌和孢子虫等线性地捕获和分离。该技术在研究颗粒在光流体系统中的动力学特性，以及在精密分离和删选纳米生物分子例如病毒，DNA等方面具有广阔的应用前景。
论文链接
https://www.nature.com/articles/s41467-018-03156-5
http://advances.sciencemag.org/content/4/1/eaao0773
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西安交大科研人员
在三维异质结构增强磁电耦合效应方面
取得进展
近日，西安交通大学电信学院电子系“青年千人”刘明教授团队采用AAO纳米模板辅助PLD技术制备出具有三维异质界面结构的Ni0.5Zn0.5Fe2O4/BaTiO3(NZFO/BTO)纳米复合薄膜。其中以经典的铁电BTO纳米柱阵列作为相变核心再用NZFO铁磁层包覆，最终构建出几乎完美的三维异质界面。由于界面处位错缺陷极少，同时三维结构能极大地削弱源自基板的夹持效应，使BTO纳米柱的相变应力有效的作用于铁磁层。通过对比研究发现这种三维的纳米复合结构能极大的增强双磁子散射效应(TMS)。铁磁层呈现的三维的形态特征以及构建的三维异质界面增强了TMS效应，最终在TMS的临界角处获得高达1866Oe的共振场偏移量。由于相变应力传递响应非常快，且在相变附近非常小的温度波动就能获得巨大的共振场偏移，因此该研究在微热驱动的高频微波器件和自旋电子器件方向存在极大的应用价值。
该研究成果近日在材料科学领域著名期刊ACS Nano (IF=13.942)上在线发表，题为“Thermal Driven Giant Spin Dynamics at Three-Dimensional Heteroepitaxial Interface in Ni0.5Zn0.5Fe2O4/BaTiO3‑Pillar Nanocomposites”。
此工作是博士生董国华在导师刘明教授、周子尧教授的指导下完成的。西安交通大学电信学院电子陶瓷与器件教育部重点实验室为该论文的第一作者及唯一通讯作者单位。
论文链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b00962
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3
《柳叶刀公共卫生杂志》刊发
西安交大青年学者研究成果：
吸烟显著增加2型糖尿病风险
The Lancet Public Health（英国柳叶刀公共卫生杂志）3月13日发表的一项在中国进行的研究显示，吸烟显著升高2型糖尿病的发病风险。在这项研究中，西安交大公共卫生学院青年教师刘鑫博士与牛津大学、北京大学及中国医学科学院的研究人员分析了吸烟和戒烟与糖尿病风险的关联。研究对象为从中国10个地区（城市与农村地区各5个）招募的、基线调查时无糖尿病病史的约50万余名成年人，并通过常规死亡报告系统及住院记录追踪研究对象的健康状况。在9年的随访中，一共观察到新发二型糖尿病13500例。
研究人员发现，在同时调整年龄、社会经济地位、饮酒、体力活动与体质指数后，长期吸烟者的糖尿病发病风险比不吸烟者高15-30%。研究还显示，糖尿病的发病风险与吸烟量和更早的开始吸烟年龄呈明显剂量-效应关系。
论文链接
http://www.thelancet.com/journals/lanpub/article/PIIS2468-2667(18)30026-4/fulltext
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西安交大科研人员在柔性微波磁性研究方面
取得新进展
Advanced Functional Materials
推荐为内封面报道
近日，西安交通大学贾春林科学家工作室汪宏教授课题组利用纯机械应变和机械形变成功地实现了柔性CuFe2O4外延薄膜微波磁性的调控。相比于传统的电/磁调控非柔性的微波磁性材料而言，本工作具有以下优势：柔性；不需要电驱动；不需要考虑磁性和铁电相的两项的相组成，以及两相的界面问题；不需要考虑磁电耦合的形式以及外加电场的方向。基于以上优势，纯机械应变和机械形变调控的微波磁性CuFe2O4柔性外延薄膜有望应用于无源的柔性/可穿戴的微波电子器件上，比如柔性/可穿戴机械-磁形变传感器、柔性/可穿戴电子自旋器件、柔性/可穿戴微波探测器和柔性/可穿戴微波磁性信号处理器等。
该成果以“Mechanical Strain-Tunable Microwave Magnetism in Flexible CuFe2O4Epitaxial Thin Film for Wearable Sensors”为题，被材料科学领域国际知名期刊Advanced Functional Materials（IF=12.124）选为当期Inside Front Cover在线发表。
西安交通大学电信学院在读博士生刘文龙为第一作者，该工作在汪宏教授和刘明副教授指导下完成。西安交通大学为第一作者和通讯作者单位，合作单位还有南方科技大学、香港科技大学以及美国宾州州立大学。
论文链接
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201870063/abstract
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5
交大留学生在
用相容性优化有机太阳电池形貌方面
发表综述
金属材料强度国家重点实验室马伟教授团队基于有机材料的热力学相互作用，电荷分离及电子传输特性，总结报道了非富勒烯受体作为客体在优化三元太阳能电池活性层形貌中的四种有效模型。一是高效电荷转移模型：以相容性好的客体NFAs和主体电子给体材料实现高效的电荷转移；二是高效电荷传输模型：以相容性差但结晶性好的客体NFAs和主体电子给体材料实现高效的电荷传输；三是高效量子产率模型：以类似相容性的客体NFAs和主体材料实现高效的量子效率；四是电荷转移／传输平衡模型：以相容性好的两种NFAs实现更加平衡的电荷形成和传输进而改善电荷的收集。根据材料在热力学和电子结构上的不同特点和匹配性，采用相对应的策略优化活性层形貌，都可以获得器件性能的提升。这项工作为今后三元有机太阳能电池的形貌及性能研究提供了重要的理论指导。
上述研究成果以题目为“Miscibility Driven Optimization of Nanostructures in Ternary Organic Solar Cells using Non-Fullerene Acceptors”发表在Cell Press旗下舰旗能源类期刊Joule上。
西安交通大学为该论文的第一作者和唯一通讯作者单位。材料学院马伟教授为通讯作者，其所指导的博士留学生Hafiz Bilal Naveed为第一作者。
论文链接
http://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30056-4
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6
西安交大科研人员
在电场调控自旋耦合研究方面取得重大进展
近日，西安交通大学电信学院“青年千人”刘明教授团队利用人工反铁磁取代传统反铁磁材料，并通过离子液体调控其内部的Ruderman–Kittel–Kasuya–Yosida (RKKY) 效应。在具有面内磁易轴的FeCoB/Ru/FeCoB和具有面外磁易轴 (Pt/Co)2/Ru/(Co/Pt)2的人工反铁磁中均在室温下实现了低电压调控铁磁-反铁磁耦合。在2.5V的偏置电压下，磁光克尔成像系统可以观察到高达80%的电致磁畴翻转。第一性原理计算得到的结果和实验数据十分吻合。
该理论证实了离子液体调控RKKY效应是电压改变铁磁层的费米能级进而改变人工反铁磁中的层间耦合能所致。这项工作为低电压实现可切换的铁磁-反铁磁自旋器件打下坚实基础，并且也为深入理解离子液体调控磁性过程提供理论平台。
该成果已在Nature Communications上在线发表，审稿人认为该工作具有重要的科学意义和实际应用前景。该项工作是电信学院博士生杨曲在导师刘明教授以及周子尧教授指导下完成的。西安交通大学电信学院电子材料与器件教育部重点实验室为该论文的第一作者和通讯作者单位。材料学院闵泰“千人团队”青年教师王蕾作为共同第一作者开展了第一性原理计算。北京师范大学夏柯教授也参与了本项研究工作。
论文链接
https://www.nature.com/articles/s41467-018-03356-z
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7
西安交大科研人员
在超轻可压缩碳化硅陶瓷气凝胶
研究领域取得进展
西安交通大学材料学院王红洁教授课题组采用化学气相沉积的方法，利用碳化硅陶瓷纳米线的原位生长及自组装，构筑了一种超轻、可压缩回复、耐高温的陶瓷气凝胶。其密度仅为5 mg/cm3，气孔率高达99.8%，最大可回复压缩应变量超过70%，具有优异的隔热（0.026 W/mK）、耐火、抗氧化（空气中可耐受2小时900oC的高温）和耐高温（惰性气氛中可耐受2小时1500oC的高温）性能。
同时，该气凝胶还表现出了良好的有机溶剂选择性吸附能力，吸附量达到130-237g g-1，在污水处理和环境治理方面也有潜在应用价值。
该研究成果近日以“Ultralight, Recoverable, and High Temperature Resistant SiC Nanowire Aerogel”为题，在线发表于国际期刊ACS Nano（影响因子：13.942）。博士生苏磊为论文第一作者，王红洁教授为论文通讯作者，西安交大为唯一作者单位和通讯作者单位。
论文链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b08577
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8
西安交大科研人员在
柔性外延磁纳米阵列研究中取得重要进展
Materials Horizons推荐为封面报道
近日，西安交通大学贾春林科学家工作室采用化学刻蚀的自组装1-3型纳米复合薄膜的方法在柔性的云母衬底上成功制备出高质量的（111）取向CoFe2O4外延纳米阵列，并研究了其磁学性能。
在该制备过程中，研究人员通过高分辨X射线衍射仪观察到了CoFe2O4纳米阵列中发生的晶胞结构负泊松比的体积增大效应，为研究材料应变特性提供了一种新的思路。研究表明采用该方法制备的纳米阵列具有较好的结晶质量和磁学特性，即使在尺度很小的情况下也保持着可观的亚铁磁性。在弯曲状态下，纳米阵列的磁滞回线展现出一种由磁晶各向异性和形状因素所主导的变化趋势，为未来弯曲磁传感，磁性调控器件的设计提供了新的思路。研究人员通过高分辨X射线衍射仪观察到了CoFe2O4纳米阵列中发生的晶胞结构负泊松比的体积增大效应，为研究材料应变特性提供了一种新的思路。
采用该方法制备的纳米阵列不仅具有优良的结晶质量和磁学特性，而且在弯曲状态下，纳米阵列的磁滞回线展现出一种由磁晶各向异性和形状因素所主导的变化趋势，为未来弯曲磁传感，磁性调控器件的设计提供了新的思路。
上述研究成果以题目“Enhanced bending-tuned magnetic properties in
epitaxial cobalt ferrite nanopillar arrays on flexible substrates”发表在材料类期刊Materials Horizons（IF=10.706）上并被推荐为当期的内封面文章。西安交大微电子学院刘明副教授为通讯作者，所指导博士生沈律康为第一作者，参与该工作的还有西安交大贾春林教授、马春蕊副教授和路璐高工，西安理工大学游才印教授，西安电子科技大学陆小力教授。
论文链接
http://dx.doi.org/10.1039/C7MH00939A
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西安交大科研人员
在集成电路无线能量传输领域取得重要进展
为解决目前多输出电压情况下，无线能量传输系统次级线圈侧的电源管理单元转换效率低的问题，西安交通大学耿莉教授课题组创新性地提出了一种单级双调节输出的AC-DC变换器。该变换器利用提出的晶体管延时控制技术，结合栅压调节、晶体管复用技术和多环路控制方法，将传统结构中整流、DC-DC变换和电压调节的功能进行整合，可同时提供两种不同的可调电压输出。提出的方法降低了芯片设计复杂度，提高了电源管理芯片的转换效率，减小了芯片面积。该设计通过了流片和测试，验证了其能够在0.5V~1.0V的交流输入情况下，分别得到1.7V和2.75V的输出，转换效率在负载功率为7.1mW时达到79%，超过同类设计。
该项研究工作以“Single-Stage Dual-Output AC-DC Converter for Wireless Power Transmission”为题，被集成电路领域的国际顶级会议IEEE Custom Integrated Circuits Conference（CICC）于2018年度录用。该论文第一作者为微电子学院在读博士生薛仲明，西安交通大学为该论文的第一作者与通讯作者单位。
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内容来源 / 交大新闻网
值班编辑 / X工作室 孙添一
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