速览！清华SIGS近期科研成果
李佳课题组在二维拓扑材料的生长机理和性质调控上取得新进展
我院牵头的西太平洋黄昏带生态系统研究计划获批为联合国“海洋十年”行动计划项目
刘碧录团队合作在自锚定析氧催化剂质子交换膜电解槽制氢方面取得新进展
程雪岷、郝群团队和李星辉团队在2023年日内瓦国际发明展斩获佳绩
张旻、王晓浩团队在微型柔性机器人触角传感器领域取得新进展
成会明、刘碧录团队在离子型二维材料用于神经形态计算上取得新进展
丁文伯团队在透明物体抓取领域取得新进展
吴志勇团队关于篇章语音合成领域的研究论文入选ICASSP 2023 Top 3%论文
李佳课题组在二维拓扑材料的
生长机理和性质调控上取得新进展
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李佳团队与北京航空航天大学汤沛哲课题组、清华大学段文晖课题组合作，深入研究了MnBi2Te4制备的相变过程和相应的能带演化过程，揭示了MnBi2Te4中MnBi和BiMn反位缺陷的形成和消失的机制，以及其在MnBi2Te4表面态中的作用。此工作为实验中观测到MnBi2Te4存在小带隙表面态的结果提供了新的见解。
相关研究成果以“MnBi2Te4中不可消除的Mn-Bi混合反位缺陷”（Irremovable Mn-Bi Site Mixing in MnBi2Te4）为题发表在《纳米快报》（Nano Letters）上。论文的第一作者为清华大学深圳国际研究生院2018级博士生吴曦，通讯作者为清华大学深圳国际研究生院副教授李佳。论文共同作者还包括北京航空航天大学教授汤沛哲、清华大学深圳国际研究生院教授康飞宇和清华大学物理系教授段文晖。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省“珠江人才计划”本土创新科研团队和深圳市基础研究等项目的资助。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c00956
我院牵头的西太平洋黄昏带生态系统研究计划
获批为联合国“海洋十年”行动计划项目
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2023年6月8日，联合国教科文组织政府间海洋学委员会正式发函，祝贺“西太平洋黄昏带生态系统研究计划”（简称TOWER）正式获批。TOWER研究计划属于国际海洋黄昏带大科学计划下设研究计划，由清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究院牵头，领衔科学家是海洋工程研究院教授王勇。该项目联合美国马里兰大学和奥地利维也纳大学等国内外11个团队共同发起和参与。
TOWER项目以“西太平洋海洋黄昏带原位立体生态观测和生命过程研究”为主题，以西太平洋的菲律宾海到我国南海北部的黄昏带为主要研究对象，利用长期连续监测和短期精细观测手段相结合，对黄昏带不同水层和区域的宏生物物种和分布，及其昼夜和月度垂直迁徙规律开展调查，量化黄昏带生态系统结构和解析动态变化规律；对微生物介导的物质循环过程开展原位检测和多组学分析，定量其生态过程和垂向物质输送效率；建立黄昏带原位生态和理化参数连续监测体系和岸基数据中心，评估气候变化背景下，人类活动对黄昏带生态系统和资源可持续开发的影响。
刘碧录团队合作在自锚定析氧催化剂
质子交换膜电解槽制氢方面取得新进展
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刘碧录团队及合作者开发出一种基于强耦合界面策略的自锚定析氧催化剂。研究人员制备出的CrO2-0.16IrO2催化剂在高电流密度下具备出色的活性及稳定性。该研究成果对于开发低载量的贵金属基催化剂提供了新思路，通过自锚定策略提升催化剂性能的方法有望进一步拓展到其他材料及反应体系中。
相关研究成果以“用于质子交换膜电解槽大电流密度酸性析氧反应的铬铱氧催化剂”（A robust chromium-iridium oxide catalyst for high-current-density acidic oxygen evolution in proton exchange membrane electrolyzers）为题发表于国际期刊《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上。论文通讯作者为清华大学深圳国际研究生院刘碧录教授、余强敏博士、中国科学院福建物质结构研究所柴国良研究员，第一作者为清华大学深圳国际研究生院2020级硕士生葛诗玉。论文作者还包括中科院先进技术研究院成会明院士、中国科学院福建物质结构研究所官轮辉研究员、解瑞宽博士以及博士生黄兵等。该研究得到国家自然科学基委、广东省科技厅、深圳市科创委等部门的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1039/D3EE01192E
程雪岷、郝群团队和李星辉团队
在2023年日内瓦国际发明展斩获佳绩
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2023年第48届日内瓦国际发明展（International Exhibition of Inventions of Geneva）评审结果公布。清华大学参赛团队共计获得40项奖励，金奖获奖总数创历史新高。清华大学深圳国际研究生院程雪岷副研究员、郝群兼职教授团队参展项目获得日内瓦国际发明展金奖，李星辉副教授团队参展项目获得日内瓦国际发明展银奖。
程雪岷、郝群团队参展项目名称为“面向强散射场景的计算成像视觉监控系统”，项目主要面向大视场空间和全天候时间环境实现场景现场的视频监控。近年来，抗散射成像已成为光学成像领域的热点问题，尤其是在室外极端天气下、开阔视野中对感兴趣目标开展光学信息感知任务时，因空气光场的介质组成及介质动态过程导致了恶劣的能见度条件，实时高清成像探测的需求难以满足。基于上述情况，程雪岷、郝群团队提出了基于空间光场编码与时序化回波探测的计算成像机制并开发了成像相机系统，实现了在强散射条件下微弱目标的特异信息感知。参与该项目的成员还包含我院2021级硕士生岳钧百、2022级硕士生张炜强等。
李星辉团队参展项目名称为 “一种绝对式二自由度光栅编码器”。目前，精密定位技术广泛应用于先进制造领域，精密定位技术会直接影响上述装备的制造精度、加工精度、成像精度。目前，迫切需要分辨率和精度达到纳米级的超精密定位系统。此外，系统应能够同时测量X和Y方向上的绝对位移，以消除误差累积。为优化解决上述问题，我院李星辉团队研发了一款绝对式二自由度光栅编码器，其由光栅干涉测量模块和绝对编码互相关模块组成。系统采用一块由干涉光刻和接近式光刻技术制作的二维光栅，可以同时对增量位移和绝对位置进行编码，之后通过精密设计的光学读取头获取光栅的位置信息。根据实测，目前该系统的增量位移分辨率为1 nm，绝对位置的定位精度为9 nm，且实验验证绝对码道对增量编码没有干扰。该绝对式二维光栅编码器将为先进制造领域的精密定位问题提供有效的解决方案。该项目的主要完成单位为清华大学深圳国际研究生院，项目完成人包括我院李星辉副教授、周倩副研究员、倪凯副研究员、王晓浩研究员、2020级硕士生朱俊豪、2021级博士生汪盛通、2014级硕士生王欢欢、2016级硕士生施亚平等。
张旻、王晓浩团队在微型柔性机器人
触角传感器领域取得新进展
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张旻、王晓浩团队受自然界中昆虫触角的启发，提出了一种基于摩擦纳米发电机（TENG）的自供电仿生触角传感器（SBA），用于微型机器人的自主环境感知，辅助微型机器人进行障碍躲避和地形预判。研究团队还进一步设计了基于仿生触角的微型机器人感知系统。通过仿生触角的水平扫掠运动，微型机器人能够主动收集墙壁上预先设置的“材料指令”，使机器人按照预先设定的路线移动。通过仿生触角的垂直摆动动作，感受器能够区分平面、边缘和斜坡/台阶地形，使微型机器人具有判断地形通过性的能力，保证微型机器人在复杂地形行驶的安全性。
相关成果以“用于微型机器人触觉感知的摩擦纳米发电机自供电仿生触角”(Self-Powered Bionic Antenna Based on Triboelectric Nanogenerator for Micro-Robotic Tactile Sensing)为题发表于《纳米·能源》(Nano Energy)上。论文通讯作者为清华大学深圳国际研究生院张旻副研究员，第一作者为清华大学深圳国际研究生院2020级硕士研究生朱德宽。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108644
成会明、刘碧录团队在离子型二维材料
用于神经形态计算上取得新进展
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成会明、刘碧录团队报道了一种基于离子型二维CuInP2S6的高性能忆阻器。CuInP2S6（CIPS）是一种具有本征可移动离子的层状材料，电场作用下内部Cu离子的迁移可将CIPS的电阻从绝缘状态切换到导电状态。由于其本征离子和材料有较好的适配度，有望通过控制 CIPS中内部离子的迁移而获得的高性能忆阻器。该研究在基于CIPS忆阻器的模拟系统中实现了高精度的模式识别，并通过CIPS器件阵列实现了多个神经元之间的复杂信号传输行为。这些结果表明，离子型CIPS忆阻器是在未来神经形态计算应用中有很好的潜力，并为制备高性神经形态忆阻器的材料选择提供了新思路。
相关研究成果近期以“离子型2D CuInP2S6中的内部离子传输用于实现低操作电流的多状态神经形态计算”（Internal ion transport in ionic 2D CuInP2S6 enabling multi-state neuromorphic computing with low operation current）为题发表在期刊《今日材料》（Materials Today）上，并被选为当期Highlighted Paper及封面。本文通讯作者为清华大学深圳国际研究生院成会明教授和刘碧录教授，第一作者为清华大学深圳国际研究生院2020级博士生孙宇杰和2019级博士生张荣杰。论文作者还包括清华大学深圳国际研究生院博士后王经纬、2023届博士生腾长久、2018级博士研究生谭隽阳、2023届硕士生张泽豪、2021级硕士研究生李晟楠，佛山大学赵仕龙博士和陈文骏博士。该研究得到了国家自然科学基金委重大项目、国家杰出青年科学基金项目、广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队、广东省自然科学基金、深圳市科技计划、深圳市工信局制造业创新中心等项目的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2023.04.013
丁文伯团队在透明物体抓取领域取得新进展
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丁文伯副教授的智能感知与机器人（Smart Sensing and Robotics, SSR）课题组与合作者提出了一个基于视触融合的透明物体抓取框架，该框架模仿了人在低可见度情况下抓取物体的动作，并利用视触融合来实现透明物体的检测和抓取。该方法不仅具有极高的抓取成功率，还可以实现玻璃碎片、堆积、重叠、起伏、沙子和水下场景下的物体抓取。
该成果以“利用视触融合解决复杂背景下的透明物体抓取问题”（Visual-Tactile Fusion for Transparent Object Grasping in Complex Backgrounds）为题，在《IEEE机器人汇刊》（IEEE Transactions on Robotics，TRO）上发表。清华大学深圳国际研究生院数据与信息研究院丁文伯副教授为论文的通讯作者，刘厚德研究员为共同通讯作者，清华大学深圳国际研究生院2023级博士研究生李寿杰、2021级硕士研究生于海鑫为论文的共同第一作者。论文作者还包括上海大学人工智能研究院副研究员叶林奇，清华大学博士后夏崇坤，清华大学深圳国际研究生院王学谦教授、张晓平教授。该项目得到了国家自然科学基金、清华大学深圳国际研究生院鹏瑞青年教师启航计划、清华大学深圳国际研究生院交叉科研创新基金、广东省基础与应用基础研究基金、清华大学国强研究院等项目的资助。
论文链接：
https://ieeexplore.ieee.org/document/10175024
吴志勇团队关于篇章语音合成领域的研究论文入选ICASSP 2023 Top 3%论文
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吴志勇团队在基于风格建模的篇章语音合成领域取得新进展。研究团队提出了一种结合多模态、多语句上下文信息为篇章语音合成建模符合上下文语义且具有连贯性的说话风格的新方法。该方法同时考虑了文本侧的上下文语境信息和语音侧的历史风格信息，利用基于层级变换器（Hierarchical Transformer）的预测器，在词级别和句子级别两个层级分别建模不同模态信息之间的关系。与此同时，为了更好地学习到语音中的风格表征，团队引入了以无监督的方式预训练的风格提取器对风格预测器的训练提供指导。在此基础上，团队提出的方案可以逐句生成具有连贯说话风格和表现力的篇章语音。
相关研究成果近日以“面向有声读物合成的上下文感知连贯性说话风格预测方法”（Context-aware Coherent Speaking Style Prediction With Hierarchical Transformers for Audiobook Speech Synthesis）为题，被“IEEE声学、语音与信号处理国际会议”（2023 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing）录用为口头报告（Oral），并入选TOP 3%论文。清华大学深圳国际研究生院2021级硕士生雷舜和2020级硕士生周逸轩为该文章的共同第一作者，通讯作者为清华大学深圳国际研究生院吴志勇副研究员，论文共同作者还包括清华大学深圳国际研究生院2021级博士生陈礼扬，元象唯思控股（深圳）有限公司康世胤博士和香港中文大学系统工程与工程管理学系蒙美玲教授。该研究成果得到了国家自然科学基金委员会、深圳市科技创新委员会、鹏城实验室等部门和单位的支持。
论文链接：
本期来源|数据与信息研究院、材料研究院、海洋工程研究院
编辑|叶思佳
鸣谢|科研处
审核|陈超群
排版|张妮