實力爆棚！西安交通大學科技力

　　近期，西安交大科研人員在地質、醫工交叉、半導體、氣候、物理等領域相繼取得重要進展，一起來看這些新突破、新成果！

　　讓我們為交大科研實力打Call！

　　一、西安交大科研人員在地震波油氣探測的智能化表徵領域取得新進展

　　發表期刊

　　《海洋與石油地質學》

　　（Marine and Petroleum Geology）

　　內容摘要

　　近日，西安交通大學數學與統計學院高靜懷科學家工作室發表在國際期刊《海洋與石油地質學》（Marine and Petroleum Geology）上的論文Machine learning-based seismic spectral attribute analysis to delineate a tight-sand reservoir in the Sulige gas field of central Ordos Basin， western China被國際著名科技機構ADVANCES IN ENGINEERING（AIE）遴選為關鍵科學文章，並進行了專題報導。

　　針對「緻密油氣介質中地震波信息的多維度表徵與解釋」，西安交通大學數學與統計學院高靜懷帶領團隊成員提出了一系列適用於緻密油氣介質地震波信息表示的頻率同步擠壓/時間同步抽取相空間變換系列，建立了一套基於機器學習的多維相空間地震屬性智能提取和解釋框架及其軟體模塊，在實踐中認識了鄂爾多斯盆地緻密氣儲層分布與產量間的冪指數關係，支撐了我國目前緻密油水平井最長水平段3035米的歷史紀錄，取得了巨大的經濟效益。此外，相關系列研究工作還在國際期刊Geophysics、IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing等發表論文十餘篇。

　　文章作者

　　西安交通大學數學與統計學院副教授王治國為該論文第一作者，工作室首席科學家、教授高靜懷為共同通訊作者，中石油長慶油田分公司王大興教授級高工、美國西維吉尼亞大學教授Dengliang Gao為共同作者。

　　論文連結

　　https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2019.104136

　　二、西安交大醫工交叉取得新突破 高位截癱失語患者「說」出「心裡話」

　　內容簡介

　　近日，二附院重症醫學科聯合西安交大機械工程學院使用腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI）技術，成功使一位高位截癱失語患者「說」出「你好」。

　　BCI技術是一種利用各式電極採集大腦活動產生的生物電信號，並通過計算機對信號進行處理分析，解碼運動、視覺等信號，從而實現人機互動的技術。根據採集信號的方法不同，BCI系統可分為有創BCI和無創BCI。前者直接從大腦皮層表面採集腦電信號，需要通過手術植入晶片；而後者通過腦電帽等穿戴設備，從頭皮上採集腦電波信號，記錄腦電圖（Electroencephalogram，EEG）。EEG反應了大腦組織的電活動及大腦的功能狀態，通過對腦電圖的分析，可以探測和識別人的意圖，並據此可實現對外部設備的直接控制。

　　應用前景

　　目前，BCI技術在教育、軍事、醫學等領域都有著非常廣泛的應用。在醫學領域，BCI可用於診斷腦部神經性疾病，預測和抑制癲癇的發病，可用於中風患者的康復訓練等。但在重症醫學領域中，BCI的應用還比較有限。簡單的「你好」兩個字，代表了BCI技術在重症患者中的應用邁出了一大步。BCI技術有望實現重症患者和醫護及家屬的有效交流，切實反映患者病情變化，提高ICU患者診治療效，改善預後；同時也可及時反映患者訴求，實現ICU患者人文關懷的個體化及智能化。

　　三、西安交大單智偉教授團隊合作研究 在無機塑性半導體領域取得重大突破

　　發表期刊

　　《科學》（Science）

　　內容摘要

　　圖1.InSe單晶塊體的超常塑性。（A）晶體結構；（B-D）樣品可摺疊或彎曲成「紙飛機」、莫比烏斯環、螺旋圈等各種形狀而不破裂；（E）沿c軸與（F）垂直c軸方向壓縮的應力-應變曲線及壓縮前後樣品照片。

　　圖2.InSe塑性變形機制與機理。（A）刃位錯的反傅立葉變換掃描透射暗場像（IFT-DF-STEM）；（B-C）掃描電鏡（SEM）下原位壓縮實驗，揭示了層間滑動與跨層滑移；（D）常見六方結構二維材料的面內楊氏模量；（E）滑移能與解理能；（F）差分電荷密度與（G）晶體軌道哈密頓分布密度（COHP），間接佐證了層間長程作用力的存在。

　　近日，西安交大材料學院單智偉教授團隊與上海交通大學、中國科學院上海矽酸鹽研究所等單位合作，在無機塑性半導體領域取得重大突破。該研究發現，二維結構範德華半導體InSe在單晶塊體形態下具有超常規的塑性和巨大的變形能力，既擁有傳統無機非金屬半導體的優異物理性能，又可以像金屬一樣進行塑性變形和機械加工，在柔性和可變形熱電能量轉換、光電傳感等領域有著廣闊的應用前景。

　　相關成果以「Exceptional plasticity in the bulk single crystalline van der Waals semiconductor InSe」為題發表在《科學》（Science）上。

　　文章作者

　　該工作的通訊單位和第一作者單位為上海交通大學，微觀力學測試與表徵部分是由西安交大完成：材料學院單智偉教授團隊的王悅存副教授為該工作的共同第一作者，單智偉教授為作者之一。史迅教授/研究員、Jian He教授、陳立東研究員為本文通訊作者；上海交大魏天然助理教授、上海電機學院金敏教授為共同第一作者。

　　論文連結

　　https://science.sciencemag.org/content/369/6503/542

　　四、西安交大水凝膠通用粘接取得重要進展

　　報導雜誌

　　《先進功能材料》

　　（Advanced Functional Materials）

　　內容摘要

　　近日，西安交通大學航天航空學院軟機器實驗室盧同慶教授及高揚博士提出水凝膠通用粘接的概念。研究團隊以聚丙烯酸接枝兒茶酚形成的長鏈聚合物作為膠水，簡單方便地使多種水凝膠與多種材料形成有效粘接。作為膠水的聚合物溶液可以擴散到水凝膠網絡中，帶有兒茶酚的聚合物長鏈在氧化劑的觸發下發生交聯，原位形成的聚合物網絡像「分子縫線」一樣與水凝膠網絡拓撲纏繞在一起，同時聚合物鏈上的兒茶酚又可以通過各種相互作用與不同基底材料鍵合，從而產生強韌粘接，其粘接能高達200-400J/m2。這一研究不僅為水凝膠粘接提供了一種方法，同時極大簡化了柔性器件和可穿戴設備中的異質材料組裝問題，並且在醫學和工程應用中具有巨大的潛力。

　　該研究成果以「軟溼材料強韌粘接的通用策略」（A universal strategy for tough adhesion of wet soft material）為題發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials，影響因子：16.836； DOI： 10.1002/adfm.202003207）上。

　　文章作者

　　西安交大航天航空學院青年教師高揚博士及碩士研究生陳姣姣為論文的共同第一作者，盧同慶教授為論文通訊作者，西安交大機械結構強度與振動國家重點實驗室是論文唯一通訊作者單位。

　　報導連結

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202003207

　　五、西安交大科研人員發現基於體心立方I-WP極小曲面的液態網絡框架結構

　　發表期刊

　　《德國應化》（Angew. Chem. Int. Ed.）

　　內容摘要

　　近日，西安交通大學材料學院劉峰教授團隊與德國哈勒-維滕貝爾格大學Carsten Tschierske教授團隊合作，首次發現了基於I-WP型三重周期性極小曲面的八節點納米網絡結構。本研究以星形多親性小分子為組裝基元，構築八節點的開放網絡結構。其中分子兩端的極性基團依靠氫鍵相互作用結合形成八重節點，內側苯環全氟化的低聚對苯基乙炔基剛性基團依靠π-π共軛作用形成網絡骨架結構，液態的脂肪側鏈則填充剩餘的空間。基於同步輻射光源的略入射小角X射線散射實驗結果，證明自組裝結構是體心立方結構，空間群為Imm；基於粉末樣品的小角X射線散射結果，研究人員運用傅立葉變換重構結構的電子密度圖，結果顯示樣品形成有序的八節點網絡結構。對於該八節點開放網絡結構的形成原因，作者採用半定量的dV/dr曲線進行探究，發現該結構由四方柱狀結構在升溫條件下形成，從而與實驗結果一致。

　　該研究成果以「液態有機網絡：基於體心立方的液晶八節點網絡結構 （Liquid Organic Frameworks： A Liquid Crystalline 8-Connected Network with Body-Centered Cubic Symmetry）」為題發表在化學類旗艦期刊德國應化（Angew. Chem. Int. Ed.）上。

　　文章作者

　　論文第一作者為西安交大材料學院博士生陳長龍以及哈勒大學Macro Poppe博士，通訊作者為劉峰教授和Carsten Tschierske教授，西安交大金屬材料強度國家重點實驗室為本文第一單位。

　　論文連結

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202008784

　　六、西安交大科研團隊揭示氣候因素和管控措施對新冠傳播的影響

　　發表期刊

　　《Science of the Total Environment》

　　內容摘要

氣象因素對新冠肺炎傳播的影響

　　近日，西安交通大學管理學院林軍教授團隊，通過對國內各省、自治區、直轄市、香港地區和新加坡政府官方網站公布的近萬條個人病例數據的篩選，運用SEIR仿真模型和計量模型，發現高溫可削弱新冠肺炎的傳播速度。低溫時，潮溼環境會促進新冠肺炎的傳播，但高溫時（大於25攝氏度），潮溼環境會減緩該疾病的傳播。該研究還發現，由於無症狀傳染期的存在，提高治療效率（西方發達國家的優勢所在）對控制新冠傳播的重要性明顯下降，而隔離密切接觸者和保持社交距離（部分亞洲國家的優勢所在）的重要性明顯加強，這在一定程度上解釋了為什麼亞洲國家在新冠管控上的表現相對較好。

　　該成果以「Containing the spread of coronavirus disease 2019 （COVID-19）： Meteorological factors and control strategies」為題被Science of the Total Environment接收並在線發表，該期刊的最新影響因子為6.551，在環境科學200多個SCI檢索期刊中排名前8.11%。

　　七、西安交大科研人員在強場物理及應用研究領域取得重要進展

　　發表期刊

　　《物理學評論快報》

　　（Physical Review Letters）

　　內容摘要

縱向極化電子束與圓偏振超強雷射相互作用產生縱向極化正電子束方案

　　近日，我校能動學院核科學與技術學院胡華四教授課題組從局域穩恆場近似條件下正負電子對自旋極化理論方法出發，研究了超短超強雷射場中非線性Compton散射和Breit-Wheeler正負電子對產生過程，創新地提出了利用超短超強雷射和極化電子束對撞來產生高極化度、高密度、小角散的縱向極化相對論正電子束的方法。該方法有望突破當前極化正電子源面臨的瓶頸，而成為產生縱向極化正電子源的新物理途徑。

　　研究成果以「Production of Highly Polarized Positron Beams via Helicity Transfer from Polarized Electrons in a Strong Laser Field」為題發表於《物理學評論快報》（Physical Review Letters）。

　　文章作者

　　西安交通大學核科學與技術學院青年教師李彥霏為該論文第一作者和通訊作者，胡華四教授為該論文的共同通訊作者，西安交通大學核科學與技術學院為論文第一作者和第一通訊單位。上海師範大學和中國人民大學為本文合作單位。

　　論文連結

　　https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.125.044802

　　八、西安交大科研人員研發出基於商用電感中巨磁阻抗效應的高性能傳感器

　　發表期刊

　　IEEE Transactions on Industrial Electronics

　　內容摘要

　　近日，西安交通大學電信學部電子科學與工程學院劉明教授課題組開發了一種基於傳統磁芯繞線電感的新型高靈敏度GMI傳感器。本課題組採用全新的探測模式，通過單一的電感器件構建了LC諧振電路，可以實現諧振頻率附近41036%的磁阻抗變化，遠高於傳統磁阻器件普遍小於100%的變化率。同時，新型GMI相比傳統GMI器件，可以將驅動頻率降低到kHz量級，並可以實現靜態磁場的測試。採用市場上直接購買的普通電感（成本<1元），可以實現磁場分辨力25nT@0.2Hz、10nT@1Hz。通過電路仿真優化改進後，研究人員將電感元件與電容串聯，組成新的LC串聯型GMI傳感器，降低了驅動信號頻率及器件本徵阻抗，將磁場分辨力提高到625pT@1Hz（磁場大小約為地磁場的1/100000）。新型GMI傳感器所具有的器件簡單、成本低、靈敏度高等優點預示了其重大的應用潛力。

　　該成果以「Magnetic sensor based on giant magneto-impedance in commercial inductors」為題發表在國際頂級期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics（IF=7.5），並申請國家發明專利一項。

　　文章作者

　　電子科學與工程學院教授王志廣和博士生溫濤為論文共同第一作者，王志廣教授、劉明教授為論文通訊作者。

　　論文連結

　　https://doi.org/10.1109/TIE.2020.3007097

　　九、西安交大研究人員揭示氧化石墨烯表面質子傳導機制

　　發表期刊

　　《材料化學》

　　內容摘要

　　近日，西安交通大學電氣工程學院新型儲能與能量轉化納米材料研究中心應用反應分子動力學的方法，系統探究了在有水分子附著的情況下氧化石墨烯表面的質子傳輸行為。研究表明氧化石墨烯表面的環氧基團與羥基均可有效吸附水分子進而形成氫鍵網絡，質子可經由該氫鍵網絡在相鄰或不相鄰的羥基間以較低的能壘傳輸。相比較而言，環氧基團的質子傳導能力較弱，難以觀測到自發的質子傳輸過程。該項工作表明增加氧化石墨烯中的羥基含量可提高其質子傳導率。

　　相關成果以「揭示氧化石墨烯表面水分子介入的質子傳導機制」為題發表在材料領域權威期刊《材料化學》上。

　　文章作者

　　該工作由新型儲能與能量轉換納米材料研究中心完成，史樂教授為該文章的第一及通訊作者。西安交通大學為本文的第一作者單位和通訊作者單位。

　　論文連結

　　https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.0c01512

　　十、西安交大科研人員在非線性光學研究方面取得新進展

　　發表期刊

　　《先進光子學》（Advanced Photonics）

　　內容摘要

偶極（a）和六極（b）方位角調製渦旋孤子的拉比振蕩，弱縱向周期調製存在於30≤z≤90

　　近日，西安交通大學電信學部電子學院等離子體與微波電子學研究所張貽齊展示了在弱非線性波導下可以保證方位角調製渦旋孤子穩定傳播較長的距離，並且對光波導的折射率引入微弱的縱向周期調製可以使得不同方位角調製渦旋孤子之間發生轉換，即實現方位角調製渦旋孤子的光學拉比振蕩，填補了學界關於非線性模式拉比振蕩研究的空白。理論研究表明勢阱的深度與波導的橫向尺寸密切相關，這表明弱非線性光波導可以通過多模光纖實現。拉比振蕩是以1944年諾貝爾物理學獎獲得者伊西多爾·艾薩克·拉比而命名的一種物理現象。在周期驅動場的作用下，粒子可在兩個不同能級之間做周期性的躍遷。在光學拉比振蕩中，微弱的縱向周期調製發揮的就是周期驅動場的作用。

　　該研究以「Rabi oscillations of azimuthons in weakly nonlinear waveguides」為題在線發表於《先進光子學》（Advanced Photonics）。

　　文章作者

　　西安交大碩士研究生靳凱超為論文的第一作者，張貽齊為通訊作者。

　　論文連結

　　http://www.clp.ac.cn/EN/Article/OJf97d3a3e801c67a8