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化工系魏飞团队在《化学会评论》发表碳纳米管研究长篇综述论文

物理系于浦课题组取得重大突破：电场诱导双离子、三态相变蕴含广泛应用前景

电子系师生荣获2017年国际通信大会最佳论文奖

清华脑起搏器在巴基斯坦成功完成国外首例植入

化工系魏飞团队在《化学会评论》发表碳纳米管研究长篇综述论文

5月31日，清华大学化工系魏飞教授团队在英国皇家化学会旗下的《化学会评论》（Chemical Society Reviews）期刊上发表长篇综述论文《水平阵列状碳纳米管：生长机理、可控制备、表征、性能及应用》（Horizontally aligned carbon nanotube arrays: growth mechanism, controlled synthesis, characterization, properties and applications）。本论文通讯作者为魏飞教授，第一作者为化工系2014届博士毕业生张如范（现为斯坦福大学博士后）。

图1. 水平阵列状碳纳米管：生长机理、可控制备、表征、性能与应用。

碳纳米管作为一种具有优美几何结构和优异性能的纳米材料，在微纳电子、透明显示、功能材料、能量存储、航空航天等众多领域具有广阔的应用前景（图1）。自从1991年被报道以来，碳纳米管受到了学术界及工业界广泛的关注和研究兴趣，并实现了千吨级大规模制备。根据其形貌差异，碳纳米管可分为聚团状碳纳米管、垂直阵列状碳纳米管及水平阵列状碳纳米管三种类型。相比于前两种类型，水平阵列状碳纳米管具有完美结构、超低缺陷程度、厘米级以上长度及优异理化性能。实现水平阵列状碳纳米管的结构可控制备及性能调控是近十几年来碳纳米管研究领域的热点和难点。

图2. 水平阵列状碳纳米管的结构可控制备。

在过去十多年间，魏飞教授团队在水平阵列状碳纳米管的生长机理、结构可控制备、性能表征以及应用探索等方面开展了大量研究，并取得一系列重要突破。例如，该团队曾制备出单根长度达到半米以上的碳纳米管，此类超长碳纳米管具有完美的结构和优异的性能；首次发现宏观尺度超润滑现象，并实现单根碳纳米管宏观尺度光学可视化及可控操纵。这一系列成果相继发表在《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）、《自然-通讯》（Nature Communications）、《先进材料》（Advanced Materials）、《美国化学会-纳米》（ACS Nano）、《纳米快报》（Nano Letters）等知名国际学术期刊上，并引起学术界广泛关注。

鉴于魏飞教授团队在水平阵列状碳纳米管研究领域取得的突出成就，《化学会评论》期刊编辑邀请魏飞教授在水平阵列状碳纳米管研究方面撰写综述论文。这是魏飞教授团队继今年初在美国化学会旗下的《化学研究评述》（Accounts of Chemical Research）发表封面综述论文之后，再次受邀在知名国际综述期刊上发表碳纳米管研究综述论文。该论文系统阐述了水平阵列状碳纳米管的生长机理、结构控制方法（图2）、形貌调控策略、结构表征、优异性能及应用，对于水平阵列状碳纳米管未来研究和应用具有重要的指导意义。

《化学会评论》是英国皇家化学会旗下的综述类学术期刊，2016年该期刊的影响因子为34.09，与美国化学会旗下的《化学评论》（Chemical Reviews）和《化学研究评述》（Accounts of Chemical Research）被公认为国际化学化工领域三大综述期刊。

论文链接：

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/cs/c7cs00104e#!divAbstract

物理系于浦课题组取得重大突破：

电场诱导双离子、三态相变蕴含广泛应用前景

6月1日，清华大学物理系于浦副教授带领的研究团队在《自然》（Nature）期刊在线发表了题为《选择性双离子开关电场控制的三态相变》（“Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch”）的研究论文，首次在单一材料中实现了双离子的电场可控结构相变，并揭示了基于三态相变过程中光、电和磁学特性调控的器件应用。《自然》同期发表题为《凝聚态物理：功能材料的转瞬之间》（“Condensed-matter physics: Functional materials at the flick of a switch”）的新闻评述，对这一工作给予了高度评价。

电场控制离子导致的结构相变在物理及材料科学中具有重要意义，并被广泛应用于电池、智能玻璃、燃料电池等应用领域。然而到目前为止，这些调控只能实现作用于O2-, H+和Li+等单离子的调控，基于选择性双离子（如O2-和H+）的电场控制相变尚未实现。通过优化设计，于浦所带领的研究团队采用离子液体电场调控的方法，在模型体系氧化物SrCoO2.5结构中首次实现了电场下的双离子（O2-离子和H+离子）的可逆调控，并伴随着SrCoO2.5与SrCoO3-δ以及以前尚未发现的新相HSrCoO2.5之间的三相可逆结构相变。

需要指出的是，传统研究通常借助外加压力或材料生长过程中的化学掺杂等调控手段，实现新型物相及新颖物性的设计，但本研究通过电场控制实现离子的插入和析出及其所对应的物相转变，为材料物性调控提供了一类全新的手段。该项发现可以被广泛推广到其它一系列材料体系中，有望孕育出大量的新奇结构相变和丰富功能特性。 

通过氧离子和氢离子的电场调控，可以实现SrCoO3, SrCoO2.5和HSrCoO2.5之间的可逆相变。

同时，由于调控过程中三相转换在可见光和红外光区具有迥然不同的光学吸收特性，本研究通过电场对于相变的调控实现了基于双离子调控的双波段（可见光和红外光）三态电致色变效应。可见光可实现环境亮暗的调节，红外光则具有显著热效应，可以实现环境凉暖的调节。通过三相调节可以实现全透、进红外光挡可见光以及全部挡光等三种透光状态，而这样的调控有着广泛的应用前景。例如，智能玻璃就可以根据所需场景，通过电压调节建筑物玻璃不同波段的透射率，从而达到高效节能的目的。具体说，冬天可以在不妨碍可见光波段明暗调节需求的前提下提高红外波段的透射率增加室内温度。反之，夏天可以降低红外波段的透射率来减小外界带来的辐射升温，而且并不妨碍可见光波段明暗的调节需求。更重要的是，这是一种具有“非挥发”特性的相变，即撤掉电压后，其相变后的结构和性能会得到长久保持，从而大大减少维持相变所需的能源消耗。 

样品三相相变过程所对应的（上）样品透光度和（左下）透射光谱的变化以及（右下）磁电耦合效应。

此外，这三个相还拥有完全不同的电学和磁学基态，即显示铁磁金属性的SrCoO3-δ，反铁磁绝缘性的SrCoO2.5以及弱铁磁绝缘性的HSrCoO2.5。应用中，可以通过电场控制这些相之间的切换，从而实现多磁态之间的电场调控。通常情况下，材料磁态的调控需要借助外加磁场实现，需要很大的能耗。而电场对于磁性的调控，即所谓磁电耦合效应，则能显著降低能耗，从而在新型自旋电子学器件中具有广泛的应用前景。 

研究团队部分成员在实验室合影。

清华大学物理系于浦副教授和吴健教授为文章的共同通讯作者，于浦副教授负责了该项目的构思、设计及实验的主要部分，吴健教授负责了本文的理论模型部分。博士后鲁年鹏为第一作者，张鹏飞博士为该项研究提供了理论支持。材料学院南策文院士，中科院物理所谷林研究员和张庆华博士负责了材料的透射电镜测量。其他合作者还包括物理系周树云教授和张定助理教授，英国杜伦大学的何清教授，美国劳伦斯伯克利国家实验室先进光源的杨万里博士和埃尔克·阿伦霍尔兹（Elke Arenholz）博士以及日本理化学研究所的十仓好纪（Yoshinori Tokura）教授。

本项研究课题得到了科技部、自然科学基金委、清华大学自主科研计划、清华大学低维量子物理国家重点实验室以及未来芯片技术高精尖创新中心支持。

论文链接:

https://www.nature.com/doifinder/10.1038/nature22389

电子系师生荣获2017年国际通信大会最佳论文奖

5月21至25日，由国际电气与电子工程师学会（IEEE）主办的国际通信大会（IEEE ICC）在法国巴黎召开。清华大学电子工程系博士生申文倩、戴凌龙副教授、王昭诚教授等合作完成的论文《频分双工大规模多天线系统中基于信道角度的自适应子空间信道反馈码本设计方法》（AoD-adaptive Subspace Codebook for Channel Feedback in FDD Massive MIMO Systems）荣获大会最佳论文奖（IEEE ICC 2017 Best Paper Award）。

大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output ,缩写为“MIMO”）技术可大幅提高无线通信系统的频谱效率和能量效率，已成为开发5G移动通信的关键技术之一，但面临着获取高维信道信息的瓶颈问题。该论文利用高维大规模多输入多输出信道中多径角度的稀疏性和慢变性，提出角度相关时间的新概念，并基于角度相关时间设计了一种基于信道角度的自适应子空间信道反馈码本，可将高维信道所需的反馈开销降低约一个数量级，为推动大规模多输入多输出技术的实际应用提供了重要思路和解决方案。

论文共同作者还包括南京邮电大学桂冠教授、美国德州大学奥斯汀分校罗伯特·希斯教授和日本东北大学安达文幸教授。

2017年国际通信大会最佳论文奖证书。

近年来，戴凌龙副教授及其团队在大规模多输入多输出技术方向上持续开展深入研究，在高维信道信息精确获取与高效利用方面（包括信道估计、信道反馈、信号检测、预编码等关键技术）取得了一系列重要成果。相关成果得到了国内外同行的广泛关注和认可，累计谷歌学术引用1800余次，发表基本科学指标数据库（ESI）前1%高被引论文4篇，先后获得2013年和2014年IEEE ICC最佳论文奖、2015年IEEE广播汇刊（IEEE Trans. Broadcast.）年度唯一最佳论文奖、2016年中国通信学会科学技术二等奖、2017年IEEE ICC最佳论文奖等多项奖励。

由国际电气与电子工程师学会主办的国际通信大会自1965年举办至今，已成为世界通信行业规模最大、最具影响力的标志性学术会议之一，其内容涵盖了信息论、无线通信、通信信号处理、下一代网络、光网络与系统、认知无线电、传感网、绿色通信等13个领域，每年吸引约2000名科学家、研究人员和工业界人士参加。本届大会共收到来75个国家的3074篇投稿，录取论文1172篇。经专题技术委员会评审和推荐、大会最佳论文评选委员会差额投票选举，最终评选出最佳论文14篇，获奖率为1.2%。该论文是本届大会在通信信号处理领域的唯一获奖论文。

清华脑起搏器在巴基斯坦成功完成国外首例植入

6月4日，由清华大学航天航空学院李路明教授带领的研究组研发、北京品驰医疗设备有限公司生产的脑起搏器在巴基斯坦成功完成了首例国外植入，也标志着我国有源植入高端医疗器械在“一带一路”倡议中迈出了重要的一步。

接受清华脑起搏器国外首例植入手术的帕金森病患者名为拉希德（Rasheed），今年55岁，患帕金森病12年。受巴基斯坦经济发展和医疗条件限制，一直未能采用脑起搏器治疗。在了解到清华脑起搏器获得欧洲统一认证（CE认证）之后，巴基斯坦拉合尔（Lahore）市奥马尔医院的沙赫扎德·沙姆斯 （Shahzad Shams）教授于今年3月带领医疗团队赴北京天坛医院，参加首届清华脑起搏器国际培训班，详细了解了脑起搏器手术的适应症、手术流程和注意事项等，为巴基斯坦引进清华脑起搏器奠定了基础。在清华脑起搏器技术人员的协助下，沙赫扎德·沙姆斯教授团队顺利为拉希德完成了清华脑起搏器植入手术，术中测试结果表明患者症状改善良好。

国外首例清华脑起搏器手术（术中测试）。

清华大学研制、北京品驰医疗生产的系列脑起搏器产品是是清华大学的研发团队经过十多年技术攻关的成果，也是和天坛医院等权威临床单位通力合作的结晶，十多年来得到了的科技部、发改委、国家食品药品监督管理总局、北京市和清华大学的大力支持，先后于2013年和2014年获得脑起搏器和可充电脑起搏器的产品注册证，打破国外公司的技术垄断，成功实现产业化。

2016年10月，清华脑起搏器通过了英国标准协会（BSI）的CE认证，标志着清华脑起搏器在安全性、可靠性、有效性等方面符合国际标准要求，具备了进入国际发达国家市场的能力和资格。

巴基斯坦医生在北京天坛医院培训时与该院医生合影。

背景介绍

CE认证：“CE”标志是一种安全认证标志，被视为制造商打开并进入欧洲市场的护照。CE代表欧洲统一（CONFORMITE EUROPEENNE）。在欧盟市场“CE”标志属强制性认证标志，不论是欧盟内部企业生产的产品，还是其他国家生产的产品，在进入欧盟市场自由流通前，就必须加贴“CE”标志，表明产品符合欧盟《技术协调与标准化新方法》指令的基本要求。