一周前沿科技盘点㊿丨纳秒级静电编程，“原子级的锐利”快来感受一下；可以生长的薄膜，新型高性能热电材料+1
将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。刘慈欣所著《三体》一书中，有关于质子上雕刻电路的有趣设定，包含了一段关于PN结的描述。回应当下现实，如何构筑二维原子晶体PN结，则对于发展基于二维晶体的电子器件具有重要研究意义。最近，科学家就为未来电子器件的发展提供了新的设计方案。
基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第五十期。
1
《Advanced Materials》丨纳秒级静电编程、电流跨越9个数量级，“原子级的锐利”快来感受一下
超快可编程InSe同质结的各功能单元层间的原子级锐利界面特性
《三体》一书中曾有这样一个有趣设定：“微观集成电路的原理与普通集成电路完全不同，因为其基材不是由原子构成的它本身就是一个质子。电路的PN结是对质子平而局部的强互作用力进行扭结而形成导线也是传导核力介子的。”
将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结（英语：PN junction）。PN结具有单向导电性，是电子技术中许多器件所利用的特性，例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。可以说，PN结作为现代电子学和光电子学中最基本的单元器件，如何构筑二维原子晶体PN结对于未来发展基于二维晶体的电子器件具有重要研究意义。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心高鸿钧团队致力于新型二维原子晶体材料的制备、物性调控及原型器件等方面的研究。最近，该研究团队的博士生王昊和鲍丽宏副研究员与国科大的周武教授等合作，对二维原子晶体同质结的超快编程进行了深入研究。他们利用二维范德瓦尔斯异质结的原子级锐利界面特性，采用半浮栅器件结构，成功实现了二维原子晶体沟道的纳秒级（~ 20 ns）静电编程，比其他二维同质结快7个数量级。通过施加不同极性的电压脉冲，构建了横向p-n、n+-n及其他类型的同质结。其中同质PN结具有高达~105的整流比，并且可以在四种不同的导电状态之间动态切换，电流跨越9个数量级。基于上述特性，团队实现了逻辑整流器等功能器件的构筑。该工作为未来电子器件的发展提供了新的设计方案，有望成为下一代存储器、逻辑整流器和集成电子器件中不可或缺的结构单元。
2
《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》丨监狱、法院、工厂、医院、你家……这项技术的应用场景还能更多
模拟场景（左图），包含100个固定训练点位于11mX11m区域，所有蓝色训练点均匀分布在整个房间内，随机选取20个红色测试点，环境干扰被建模为高斯脉冲混合噪声；真实场景（右图）取自电子科技大学立人楼A区411的教室。
物联网的核心技术位置服务近些年逐步从幕后走向台前。物联网定位从航海、航天、航空、测绘、自然灾害预防等领域逐步渗透，乘着智能终端、移动互联、云计算、大数据技术发展的东风，最终精准切入大众消费市场。本地化服务、社交、电商、人员搜寻、位置查找、交通管理、智慧出行……想象一下，没有这些物联网定位功能的话，生活真的会无比艰难。
当然，随着技术进步，物联网的定位方式也发展出很多种，常见的如：基站定位、卫星定位、蓝牙定位、Wi-Fi定位、RFID射频识别定位、超声波定位、超宽带定位、红外线定位等。根据应用场景的不同，上述定位技术又可以归纳为室外和室内两大类。基站定位、卫星定位是发展较为成熟的室外定位方式，其他定位主要用于室内高精定位。
当下，实时室内定位精度与鲁棒性是物联网关注的重点。为提高室内定位预测的准确性和鲁棒性，近日，电子科技大学自动化工程学院谢永乐教授团队在物联网框架下，针对室内定位预测的准确性和鲁棒性，提出了一种新的核自适应滤波算法——基于最大相关熵准则的Matérn核自适应滤波器（mKRMC）。他们通过仿真和实测证明了该mKRMC和Nys-mKRMC算法在模拟和真实场景下解决室内定位问题的准确性、有效性和优越性，并通过理论证明了该算法的收敛性。
3
《Advanced Materials》丨可以生长的薄膜！新型高性能热电材料+1
Fe3Pt薄膜的高分辨场发射透射电子显微镜图像， c-f分别为Mg、Cr、Pt和Fe的EDX图，g为Fe3Pt成分元素空间分布图。
近年来，全球范围内加快推进能源转型，研究开发新能源的技术路线逐渐清晰，这其中，热电材料就展显出十分广阔的应用前景。作为一种功能性材料，热电材料利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换，其两大应用方向是温差发电和温差制冷。
磁性材料体系中有很多重要且有趣的物理现象，比如鼎鼎大名的“反常能斯特效应” （anomalous Nernst effect）。正常能斯特效应需要在强磁场下才能实现，而反常能斯特效应则能巧妙“绕”过上述缺陷。具体来说，反常能斯特效应是一种横向热电效应，它指铁磁材料在受温度梯度影响时产生的一种与温度梯度方向和自发磁化方向相垂直的电势差。在热电器件应用方面，基于反常能斯特效应制作出来热电模块具有良好的延展性与方向性，独具优势。但一直以来，如何提升铁磁材料中的反常能斯特效应都是热电材料领域的研究难题。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室M03组沈保根院士团队长期致力于新型永磁材料的探索研究。近期，该团队对Fe-Pt系永磁薄膜中的反常能斯特效应进行了系统研究。他们发现，Fe3Pt合金薄膜在室温下具有巨大的反常能斯特效应，约为Fe薄膜的10倍。该研究利用Pt 5d态与Fe 3d态之间存在的较强的共价杂化，及较强的自旋-轨道耦合作用，借助分子束外延技术（MBE）生长了Fe3Pt薄膜，并利用高分辨透射电子显微镜对样品进行表征，显示了Fe3Pt薄膜的高质量外延生长。另外，通过测量Fe3Pt的ANE发现其反常能斯特系数Syx相比于FePt提高了近4倍，这令该材料在无外磁场下的新型热电器件方面显示出极大应用潜力。
4
《Nucleic Acids Res》丨拥有“第三种生命形态”的它们，再怎么低调也藏不住了
内部终止精准调控古菌核糖体—RNA聚合酶操纵子的差异表达及RNA聚合酶组装
在微生物圈有一类神秘的成员，它是单细胞结构，是生物圈边界的界定者，在世界范围内特别是高盐、强酸、强碱、极寒等严苛环境中广泛分布，是同真核生物、细菌相并列的第三种生命形式，这就是古菌（Archaea）。由于它们的存在太过“低调”，所以不像前两界那样广受关注，但近年来，古菌生物学迎来了一轮复兴。
中国科学院微生物研究所东秀珠团队致力于自然界中分布最广泛、种类最丰富的古菌类群——甲烷古菌的遗传基因转录及相关机制研究，近期取得了新进展。该团队在前期有关古菌转录终止的研究基础上，通过建立新的全长转录组测序技术，并整合dRNA-seq，Term-seq及Illumina RNA-seq，在单碱基水平确定了模式甲烷古菌的操纵子组成。研究也表明，操纵子内部终止机制可能是古菌物种中普遍采用的一种新转录调控模式。
5
《Renewable and Sustainable Energy Reviews》丨从高空目不转睛地“凝视”地球，新一代静止气象卫星是怎么帮到光伏发电的？
光伏有效辐射模型链示意图
太阳能资源评估是高效利用光伏资源的重要前提，迫切需要高时空分辨率太阳辐射数据。地面站点可提供长期且精度较高的观测数据，但站点分布稀疏，空间覆盖严重欠缺；再分析资料可提供时空覆盖完整的全球格点化数据，但时空分辨率较粗，精度较低，不能满足精细资源评估需求。
风云四号是我国新一代静止轨道气象系列卫星，该系列卫星的设计目的是满足中国气象局2020年前后的业务应用和服务需求。风云四号系列的首发星（FY-4A）作为科研试验星，已于2016年12月14日在西昌卫星发射中心成功发射。搭载在新一代静止气象卫星的光谱成像仪显著提升了光谱、时间和空间分辨率，可反演获得公里/分钟级地表太阳辐射，为太阳能资源评估提供了新手段，在光伏太阳能能源发展领域应用前景广阔。
近日，中国科学院大气物理研究所施红蓉博士等联合哈尔滨工业大学能源科学与工程学院和中国气象局卫星气象中心合作者，利用风云四号A星（FY-4A）光谱成像仪数据，结合机器学习方法构建了中国地区高时空分辨率（4km/15min）地表太阳辐射数据集，进一步基于光伏模型链，获得了中国地区光伏有效辐射资源分布图，表明中国西北地区最大年有效辐射能超过1700 kWh/m2。
不妨关注
国际科技创新中心网络服务平台
（www.ncsti.gov.cn）
补充阅读：
关于“科创热榜-前沿科技”
往期 · 推荐