来源：科技日报从化石燃料到清洁能源的转型正席卷全球，势不可挡。在这场波澜壮阔的能源革命中，全球对于制造电池、太阳能电池板等绿色技术所需的新矿物资源的争夺愈发激烈。现在，一条绿色的开采道路出现在科学家眼前——用海藻收集稀土。英国《新科学家》网站近日刊文称，某些海藻品种拥有一种特殊能力——能够大量积聚海水中的稀土元素。目前，多个国际研究小组正在探索如何从海藻中收集这些珍贵的稀土元素，这一创新思路在“生物采矿”领域尚属前沿。利用藻类收集稀土在美国阿拉斯加东南部威尔士王子岛上的博坎山，蕴藏着丰富的稀土元素。然而，由于潜在的环境影响，传统的开采方法在这里饱受争议。为了解决这一问题，阿拉斯加大学费尔班克斯分校的谢里·乌曼佐及其团队计划在不进行破坏性开采的情况下，采集海藻以获取稀土矿藏。这一方案得到了美国能源部能源高级研究计划局（ARPA-E）近200万美元的资助。乌曼佐团队计划在博坎山周边水域培育海藻。这些海藻吸收并积聚稀土元素。然后，他们通过一系列提纯工艺将这些稀土元素提取出来，以供利用。乌曼佐刚从实地考察中返回，并采集了水样。她认为，该地区暴雨产生的径流会将矿床中侵蚀出的稀土元素带入周围的海湾，海藻有潜力在此地积聚稀土元素。但问题在于，海藻真的能收集这些矿物吗？如果成功就是奇迹乌曼佐的项目是由ARPA-E的“藻类开采”项目支持的几个项目之一。在技术支持下，“藻类开采”项目将研究如...
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来源：科技日报瑞士洛桑联邦理工学院研究人员研制出有史以来第一个芯片集成的掺铒波导激光器。该激光器性能接近基于光纤的激光器，且将“精确可调波长”与“芯片级光子”两大实用性特点合二为一。这一突破发表在新一期《自然·光子学》杂志上。研究人员使用最先进的制造工艺开发了这个芯片级激光器。他们首先在超低损耗氮化硅光子集成电路上，构建了一个片上光腔（一组提供光反馈的镜子）；然后，在电路中植入高浓度铒离子，以选择性地产生激光所需的有源增益介质；最后通过激发铒离子使其能够发光并产生激光束。为了改进激光器性能并实现精确的波长控制，研究人员进行了创新的腔内设计，使其具有一种基于微环的游标滤光片，这是一种可选择特定频率光的滤光片。滤光片允许在很宽的范围内动态调谐激光的波长，这一点不但使激光器用途广泛，同时还确保了它在整个光谱中都保持纯净、稳定地输出。研究人员表示，该芯片级铒基激光器的性能优于许多传统系统。它保持了与当前半导体制造工艺的兼容性，这对于在传感器、陀螺仪、激光雷达和光频计量等设备中的应用非常重要。除了以上应用，这一将铒光纤激光器小型化并集成到芯片级设备中的成果，还可适用于电信、医疗诊断和消费电子产品中的便携式和高度集成系统。激光已经是现代社会不可或缺的工具。无痛手术、精密制造、数据传输……人类对激光器件的需求一直在增长，激光器件的升级也从未停步。近些年，使用掺杂稀土元素如铒、镱、钕等的...
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来源：北京大学化学与分子工程学院北京大学化学与分子工程学院张文雄课题组近期在《美国化学会志》（Dajiang Huang, Wei Liu, Yu Zheng, Rui Feng, Zhengqi Chai, Junnian Wei, and Wen-Xiong Zhang,* J. Am. Chem. Soc.2024, doi.org/10.1021/jacs.4c04683.）上发表了题为“Nonplanar Aromaticity of Dinuclear Rare-Earth Metallacycles”的研究论文。自1979年Hoffmann等人提出金属芳香性的概念以及1982年Roper等人报道首例芳香性金属苯以来，芳香性金属杂环化合物的合成表征一直是科学家研究的重点。长期以来科学家们合成了许多结构新颖的芳香性金属杂环化合物，这些芳香性金属杂环主要通过π-型或混合型（π+σ）的p-d轨道重叠而成，形成平面或近平面几何结构。而采用σ-型轨道重叠的非平面芳香性稀土杂环目前仍未报道（图1a），其主要原因有以下三点：1）稀土离子独特的(n-1)d0电子构型，缺乏额外的d电子构建共轭体系；2）稀土离子高能级的价层d轨道，在能量上很难有效和配体p轨道进行重叠；3）传统的π-型重叠模式在非平面共轭体系中很难使轨道重叠最大化。因此，合成非平面芳香性稀土金属杂环具有很大的挑战性（图1b...
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北京大学物理学院凝聚态物理与材料物理研究所刘开辉教授课题组与合作者提出“多重界面耦合原子制造”新策略，首次实现兼具特定手性结构（包括扶手椅型、之字型及其他手性结构）及相干极化方向的二硫化钨（WS2）条带阵列的“全同”控制制造。通过系统研究手性结构与体光伏效应的对应关系，实现1000余根扶手椅型条带阵列的自发光电流集成输出。该研究为一维结构的原子级精准制造提供了定制化方案，有望促进其在新型电学、光电转换器件的阵列化集成芯片加工。2024年6月6日，相关成果以“具有可控手性与相干极性的二硫化钨条带阵列”（WS2 ribbon arrays with defined chirality and coherent polarity）为题，在线发表于《科学》（Science）。一维材料降低的几何维度为其带来诸多优异物理性质，在新奇物态调控、先进制程集成电路、新一代太阳光伏系统等领域具备广阔应用前景。其中，一维过渡金属硫族化合物因其高可见光吸收率、低结构对称性等特性，被认为是构筑非常规光伏器件的理想材料体系。然而，自发光电流的规模化收集对其一维结构制备要求极其严苛：首先，单个一维结构需具备稳定可观的自发光电流生成；其次，不同一维结构间的手性结构及极化方向需保持严格一致，从而保证集成器件的整体光电流相干增强；同时，高密度排布的平行一维阵列是高效能量收集及转化的集成芯片制造前提。经过近3...
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