果真顶刊亲儿子：九月6篇Nature子刊都用到了它！

顶刊赏析

 09月25日  Nat Commun 11, 4862 (2020).

卤化铅钙钛矿涡旋微激光

卤化铅钙钛矿微激光器在多功能光电应用中非常有前途。然而，大多数钙钛矿微激光器是线性偏振的，具有均匀的波前。很少研究带有轨道角动量的结构化激光束，因此阻碍了钙钛矿在下一代光通信中的应用。在这里，我们通过实验证明钙钛矿涡旋微激光具有高度定向的输出和良好控制的拓扑电荷。已经在钙钛矿膜上实验制造了高质量的光栅，并且随后获得了发散角为3度的垂直腔表面发射激光器（VCSEL）。通过阿基米德螺旋光栅的控制，钙钛矿VCSEL的波前已切换为螺旋形，拓扑电荷为q = −4至4。这项研究能够扩展钙钛矿微激光器在混合集成光子网络以及光学计算中的潜在应用。

靶心结构的垂直腔表面发射激光器

钙钛矿靶心VCSEL的远场特性

 09月10日  Nat Commun 11, 4537 (2020). 

通过数字控制微气泡阵列进行空间超声调制

能够透过不透光物体传输的声波已广泛用于生物医学成像，工业传感和粒子操纵中。高保真波前成形对于进一步提高这些应用的性能至关重要。非常需要光学上成功的空间光调制器（SLM）的声学模拟。迄今为止，还没有显示出能够提供声波的有效和动态调制并且还支持放大到大量可单独寻址像素的技术。在本研究中，我们介绍了一种动态空间超声调制器（SUM），它可以动态地将入射平面波整形为复杂的声像。它的传输功能通过由互补金属氧化物半导体（CMOS）芯片控制的微气泡的数字生成模式来设置，从而产生二进制幅度的声全息图。我们使用此设备投射顺序变化的声像，并首次演示了使用SUM进行的动态并行微粒组装。

基于微气泡模式的空间超声调制（SUM）的示意图

10,000个元素的空间超声调制器的性能

 09月10日  Nat Commun 11, 4536 (2020). 

飞秒激光编程的人工肌肉骨骼系统

天然肌肉骨骼系统已被广泛认为是设计坚固而灵活的微型机器人的高级解决方案。然而，由于需要将两种或两种以上具有不同特性的材料精确地组装成复杂的3D微观/纳米结构，因此在微纳米尺度上开发人工肌肉骨骼系统仍然是一个巨大的挑战。在这项研究中，我们报告了飞秒激光编程的人工肌肉骨骼系统，用于制作3D微型机器人原型，使用相对较硬的SU-8作为骨架，并使用pH响应蛋白（牛血清白蛋白，BSA）作为智能肌肉。为了实现两种材料的可编程集成到3D配置中，提出了一种连续的片上双光子聚合（TPP）策略，该策略可在预先设计的配置中依次构造两种光敏材料。作为概念验证，我们演示了能够响应可控抓取和释放的pH响应蜘蛛微机器人和3D智能微型抓爪。我们的策略为直接打印由多种材料组成的3D微型机器人提供了通用的方法。

连续片上双光子聚合策略和概念验证蜘蛛微型机器人的方案

pH驱动的微型夹具

 09月07日  Nat Commun 11, 4433 (2020). 

富镍层状氧化物的次级粒子内表面化学与本体微观结构之间的相互调节

通常在富镍层状氧化物电池正极材料中观察到表面晶格重构，从而导致令人满意的高压循环性能。然而，由于内在的结构复杂性，表面化学和整体微观结构之间的相互作用仍在很大程度上未被探索，并且缺乏集成的诊断工具，无法在互补的长度范围内进行彻底的研究。在这里，通过在软X射线和硬X射线两种情况下组合纳米分辨率的X射线探针，我们实现了在单个带电的LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（NMC811）次级粒子上的相关表面化学作图和整体微观结构成像。我们发现，具有更多微裂纹的子颗粒区域与更严重的表面退化有关。基于我们的实验观察和COMSOL有限元建模，建立了表面化学和本体微观结构之间相互调节的机制。这种表面-本体反应耦合效应对于下一代电池阴极材料的设计至关重要。

NMC811次级粒子的相关成像的示意图

NMC次级粒子中电荷分布和晶间断裂的有限元

 09月02日  Nat Commun 11, 4405 (2020). 

可编程皮肤微流体阀系统，用于可穿戴生物流体管理和生物标志物分析

主动生物流体管理对于实现可穿戴生物分析平台至关重要，该平台有望自动提供对表皮可回收生物流体（例如汗水）中生物标志物的频繁，实时和准确的测量。因此，在此我们设计了一种可编程的表皮微流体阀系统，该系统能够进行生物流体采样，路由和分隔，以进行生物标记分析。该系统的核心是一个可单独寻址的，由微加热器控制的热响应水凝胶阀网络，并在与汗腺连接时增加了压力调节机构，以适应压力的增加。通过该系统实现的主动生物流体控制可在两个传感器级别上创造出前所未有的可穿戴生物分析能力（消除流速变化对传感器响应的混杂影响）和系统级别（便于基于上下文的传感器选择/保护）。通过与无线柔性印刷电路板集成以及与消费电子产品（例如，智能手表）的无缝双边通信，实现了上下文相关（预定/按需）的人体生物标记数据采集/显示。

完全集成的可穿戴阀门系统（概念和操作原理）

演示了流量不失真的生物标志物分析

 08月31日  Nat. Nanotechnol. (2020). 

使用光热电流体动力镊子对低于10 nm的物体和生物分子进行截留和操纵

光学镊子已成为无创捕获和处理胶体颗粒和生物细胞的强大工具。然而，衍射极限限制了纳米级物体的低功率捕获。实质上增加激光功率可提供足够的俘获电位深度以俘获纳米级物体。不幸的是，所需的大量光强度会在捕获的生物样本中引起光毒性和热应力。我们报告了一种新型的光控纳米镊子，称为光热电液动力学镊子，能够在距高强度激光焦点几微米的位置捕获和动态处理纳米级物体。在捕获位置，纳米级物体经历的光热加热和光强度都可以忽略不计。光电热电动镊子采用有限阵列的等离子纳米孔，并用光照射，并施加交流电。电场产生空间变化的电流体动力势，可以按需迅速捕获飞摩尔浓度下的10µnm以下生物分子。通过提供前所未有的对纳米级物体（包括光敏生物分子）的控制，这种无创光学纳米镊子方法有望为纳米科学和生命科学领域带来新的机遇。

光-热-电动流体纳米镊子包含了一个有限的等离子纳米孔阵列，这些纳米孔被光照射并垂直施加了交流电，从而建立了电热等离子流和交流电致电渗流的相互作用。

以上文章的共同点，就是都在文章中使用了COMSOL仿真模拟。如今在高档次文章中结合COMSOL仿真模拟来解释科学问题，展示物理机制的方式已经变的越来越常见。特别是对于这种机理解释形文章，一些仿真模拟可以说是必不可少的。COMSOL是一个多物理场仿真软件，功能全面，覆盖面广泛，软件用界面友好，如今已成为科研人员的首先模拟仿真软件。学会使用COMSOL也是一个非常有用的科研技能。

为了让更多科研人员能够迅速且科学地掌握这一前沿高效的数据分析软件，北京中科幻彩动漫科技有限公司举办主题为“科研模拟•学术仿真”的文章档次提升专题培训！！！

科研模拟·学术仿真专题培训会

2020年10月17-18日 上海·复旦大学

2020年11月14-15日 北京·中科院物理所

2020年11月21-22日 广州·华南师范大学

2021年01月09-10日 广州·华南师范大学

2021年01月16-17日 北京·中科院物理所

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课程概要

提高文章中稿率、冲高影响因子的关键，在于数据的说服力是否足够强大。实验结果不理想，数据不够完美，论文内容缺乏支撑，这些问题有限元仿真模拟都可以轻松解决。帮助文章轻轻松松更上一区，让你的实验结果从此告别“差强人意”，高影响因子不是梦！

在当今的高档次科研论文中我们能够见到许多工作都使用到了仿真模拟来阐述科学问题。一直以来仿真模拟就是一项重要的科研技能，在许多物理和工程类学科（力学，光学，流体力学，电磁学，声学，化工）中发挥着不可替代的作用。许多科研工作的理论分析，结构设计和优化都依靠仿真模拟来完成。近年来随着交叉学科的发展，仿真模拟的需求也不限于上述的学科，在新兴的材料科学，能源科学，生命科学的研究工作中也越来越多的应用到仿真模拟这一工具。另一方面随着友好易用的商用仿真模拟软件COMSOL的出现，仿真模拟不再是一项需要深厚理论基础的高门槛技术。通过COMSOL软件的使用，越来越多的科研工作者可以利用仿真模拟帮助自己的研究工作。

本课程专门针对科研学术领域，为学员提供仿真模拟软件COMSOL Multiphysics 软件使用的全面详细讲解。课程从入门级内容开始，循序渐进地讲解数值仿真中的模型分析方法，以及建模操作流程（其中包括创建几何、网格剖分、设定物理场、求解及结果的后处理等），让学员全面掌握整个建模流程，并能够独立地使用 COMSOL 求解相关仿真问题。有无基础的学员均可参加培训，我们将根据学员的专业背景和软件基础量身定制课程内容。

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课程内容

1.入门有限元仿真模拟

有限元方法的基本内涵，仿真模拟基本理论的讲解，以及该方法在科学研究中的广泛应用领域和重要意义，能够帮助科研人员解决的实际问题，不同仿真模拟软件（COMSOL ANSYS Abaqus）的特点和在科研上运用的优缺点比较；

COMSOL 软件介绍及基本操作演示和教学，包括软件界面学习、创建和导入几何模型、物理场设置、网格剖分与求解和结果后处理等。

2.有限元模拟的一般思路和通用方法

解线性和非线性有限元法的理论基础，了解COMSOL 多物理场仿真软件的基本知识，以典型的多物理场模拟为入门教学案例，帮助学员迅速入门并掌握有限元分析方法的基本思路，并能够灵活应用于自己的研究领域。

3.COMSOL软件的高级使用技巧

结合大量科研实际案例进行实践操作过程的演示教学，包括几何建模注意事项，优化网格划分的方法与技巧，结果后处理与复杂图表的绘制方法，多物理场耦合的方法与技巧，通过函数、变量与自定义方程的使用模拟复杂的问题等，深入学习COMSOL软件的高级操作技巧，并结合学员科研背景进行案例演示，进一步挖掘实操中的常用技巧。

4.多物理场仿真建模的高效技术解决方案

结合实例学习多物理场仿真有限元法的数学理论基础，多物理场耦合的分析方法和注意事项，添加方程式及耦合分析；求解时域，频域和特征值问题；移动网格和自适应网格方法，查找，理解和排除建模中的错误，用户工作效率最大化的有效建模，仿真模拟在科研中的实战演练，结合学员背景与最新顶级期刊案例进行仿真模拟实战训练，进一步深入学习COMSOL软件的指导与建议，针对科研工作中的问题和老师当面交流，理清思路，解决模拟困难。

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部分教学案例展示

几何建模注意事项

优化网格划分的方法与技巧

结果后处理与复杂图表绘制

多物理场耦合的方法与技巧

通过函数、变量与自定义方程

的使用模拟复杂问题

纳米摩擦发电机仿真模拟

微流体物质混合模拟

金属光栅衍射

电化学电流密度分布模拟

电容计算

光学环形谐振腔滤波器

光子晶体带隙分析

化学反应浓度分布模拟

结果应力应变模拟

金属颗粒光散射

流固耦合

流体传热多物理场

热应力形变模拟

水的蒸发冷却

微流体多相流

相场法模拟枝晶生长

压顶换能器

蒸发通量模拟

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课程试听

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学员作品

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模拟案例

 更多案例：http://www.zhongkehuancai.com

讲师简介

Dr. Li / Dr. Wang 

中科幻彩仿真模拟事业部技术总监

中国科学院博士

美国加州大学洛杉矶分校博士后

全国物理奥林匹克竞赛金牌

美国数学建模大赛一等奖（Final Winner）

以第一作者身份著述的多篇论文在众多顶级杂志发表：

《Nature Communications》

《Science Advances》

《Advanced Materials》

《JACS》

  ……

12年化学/材料/物理/工程/生物仿真模拟经验

300+通过模拟显著提升文章档次的案例

课

程

福

利

凡报名培训的学员将免费获赠COMSOL高级建模指导资料，科研常用有限元模拟案例模型文件及各学科领域计算公式资料文件，课后学员交流群持续讨论学习/专业讲师答疑指导

学员群课后交流 讲师随时解答

学员培训感受

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课程特色

★特色一：COMSOL可以更好地服务于科研群体。我们课程将从科研实例出发，帮助学员掌握各种技巧和套路，轻松玩转有限元模拟软件。

★特色二：讲师总结八年有限元模拟经验，带领学员快速入门，学会如何从实际问题中提炼出物理模型，建立物理建模思维，掌握仿真模拟的一般方法和通用思路。

★特色三：将化学、物理、生物、材料等领域中典型模型作为实战案例，同时根据学员专业背景进行素材整理，量身定制课程内容，将学以致用发挥到极致。

★特色四：建立专属学员微信群，课前专业助教协助安装软件下载素材包，课后讲师长期群内随时答疑，不定期推送模拟技能提升小视频，帮助学员轻松应对仿真模拟中的常见难题。

★特色五：我们承诺：学员一次报名，终身免费复学。无需担忧学不会、学不精，只要你愿意学，幻彩保证奉陪到底。

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往期现场

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报名通道

时间地点：

2020年10月17-18日 上海·复旦大学

2020年11月14-15日 北京·中科院物理所

2020年11月21-22日 广州·华南师范大学

2021年01月09-10日 广州·华南师范大学

2021年01月16-17日 北京·中科院物理所

注册费用：

原价：2995元/人

团报价：2795元/人（3人及以上）

报名咨询：15954129386（张老师）

备注：如有专场培训需求，可安排讲师赴贵单位开展专场培训，专场培训价格更优

提供正规发票（包括会议注册表、邀请函等报销材料）、费用包含两日午餐，住宿及其他费用自理

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报名方式

扫描下方二维码在线填写报名表，工作人员会在收到报名信息的第一时间电话联系确认相关信息

表单报名如出现异常，请联系助教

Tel:[phone]（微信同号）

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缴费方式

1.银行转账汇款（由济南分公司收款）

收款单位：北京中科幻彩动漫科技有限公司济南分公司

银行账号：15126701040003321

开户行：中国农业银行股份有限公司济南茶城支行

备注：姓名+单位+场次

2.支付宝转账

企业支付宝账户：[e-mail]

请核对户名：北京中科幻彩动漫科技有限公司济南分公司

3.现场刷卡/现金

培训当天可刷公务卡或现金或微信支付，请扫码填写报名信息以便我们提前为您准备发票等报销手续

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常见问题

Q：有限元仿真模拟对我的论文有怎样的帮助，真的能提高文章档次吗？

A：对于一部分的研究领域，例如人工超材料，理论上的模拟计算可以说是必不可少的。而对于更多的研究领域，模拟计算可以作为实验的补充，能进一步验证实验的结论，提高结论的说服力。理论模拟丰富了文章的内容，在工作量上也使文章更充实。另外模拟计算很多时候可以优化实验设计，提高实验效率。

Q：我是零基础学员，两天的时间也能学会吗？

A：我们的培训就是针对零基础学员的。我们的课程一方面讲授模拟软件的使用，更重要的是另一方面讲解科研中的理论建模的思维方法。如何把模拟加入自己的科研工作，提升文章的质量。

Q：什么专业方向都可以做有限元模拟吗？

A：有限元方法是一种一般性的数值计算的方法，用来求解各种偏微分方程，理论上只要是能用偏微分方程描述的物理化学过程都可以都用有限元方法求解。有限元不仅在各个物理学科和工程领域这些传统领域有广泛的应用，而且现在越来越多的运用到交叉学科的研究中，例如柔性传感器件，能源器件，生物工程，微流控等等几乎目前所有的热门研究领域。

Q：每场培训有多少学员呀？不会是那种人山人海的大课吧？

A：为保证教学质量，也为学员营造舒适的学习环境，我们每场培训都会将招生人数限制在30人以内，以保证良好的课堂秩序，同时安排助教协助学员进行软件安装、现场答疑、课堂辅助教学等。

Q：我是慢热型的学生，接受新知识慢，一次学不够怎么办？

A：老学员可以免费复听，一次报名终身免费复学，只要你学不够，我们就一直教下去～

Q：可以开具发票进行报销吗？

A：当然可以！我们将为学员开具正规发票，并可以根据学员报销需求提供培训邀请函、项目明细清单、会议注册表等材料，并在培训当天将发票和报销材料发放给学员。

Q：培训提供食宿吗？

A：我们为学员提供两日培训的午餐，住宿需要学员自费，我们会在报名确认邮件中发送周边酒店信息，方便学员选择和预定。老学员复听不再重复安排午餐和资料，带着身份证现场签到即可。

END

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除了图片美化之外，千言万语不敌动画十秒，越来越多的顶刊开始引入视频摘要（Video Abstract）的表达形式，生动的科学视频让科研成果的表达不再晦涩难懂，也让更多学术圈外的普通人能够触及科学最前沿的内核，为科学成果的传播提供更加有力的途径。

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中国科学院物理研究所高鸿钧院士

      经过多年研究攻关，中国科学院院士、中科院物理研究所研究员高鸿钧团队在世界上首次实现了原子级精准控制的石墨烯折叠，其成果发表在了国际顶级杂志Science上，这是目前世界上最小尺寸的石墨烯折叠，对构筑量子材料和量子器件等具有重要意义。

北京航空航天大学张广军院士

列车弓网运行状况在线动态检测系统-北京航空航天大学张广军院士团队研制了列车运行状况正线动态测试站三类系列测试设备，填补国内空白，主要性能指标达到或超过国外主流产品，满足了我国铁路运输的迫切需求。

北京纳米能源与系统研究所王中林院士

北京纳米能源与系统研究所王中林院士和李舟研究员领导的研究团队与北京市生物医学工程高精尖创新中心和海军军医大学的研究者联合研制了共生型心脏起搏器（SPM, symbiotic cardiac pacemaker），它可以从心脏跳动中获取能量，为起搏器自身提供电能。SPM的能量收集部分为植入式摩擦电纳米发电机（iTENG），其具有出色的柔性、良好的生物相容性、优异的稳定性和生物体内高功率输出性能等特点。在未来，植入式医疗电子设备可以利用人体能量实现自驱动。

中国科学院化学研究所刘云圻院士

     作为材料学领域的后起之秀，石墨烯被认为是电子器件理想的候选材料，在近期发布的2020十大科学趋势预测当中，石墨烯有望成为碳电子学的主体材料。作为中国石墨烯研究领域的权威学者，中国科学院院士刘云圻利用化学气相沉积法合成氮掺杂石墨烯并对其电学性质进行了研究，发现氮掺杂可以有效地影响石墨烯的电学性质，极大地推动了石墨烯的研究与应用。

中国科学院微电子研究所刘明院士

      中国科学院微电子研究所刘明院士团队从能带工程出发，引入新材料/结构，综合优化CTM隧穿层/俘获层/阻挡层，实现低压、高速、长数据保持和多值存储。在实验室工作的基础上，2008年开始与产业界合作研发纳米晶闪存，在生产平台上首次完成纳米晶存储器系统研究；获得自主产权纳米晶存储技术整体解决方案，解决了纳米晶存储材料分布均匀、存储器物理模型仿真、集成工艺、可靠性及芯片集成等技术难题。

中国科学院物理研究所柳延辉研究员

      中国科学院物理研究所柳延辉研究组与合作者基于材料基因工程理念开发了具有高效性、无损性、易推广等特点的高通量实验方法，设计了一种Ir-Ni-Ta-(B)合金体系，获得了高温块体金属玻璃，其玻璃转变温度高达1162 K。新研制的金属玻璃在高温下具有极高强度，1000 K时的强度高达3.7千兆帕，远远超出此前报道的块体金属玻璃和传统的高温合金。

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