1. 2026年6月30日，杨森教授团队对FeCoNiCuTi高熵合金进行双目标优化并获得软磁性能与力学性能，相关成果以“A Weight-Ensemble Dual-Target Optimization Strategy for Simultaneously Enhancing Magnetic and Mechanical Properties of FeCoNiCuTi High-Entropy Alloys”为题发表于《npj Computational Materials》。
2. 2026年7月6日，杨生春教授团队在超低导热系数气凝胶绝热材料领域发表重要综述，该论文以“Aerogels with ultra-low thermal conductivity: Structural design, processing and applications”为题发表于《Materials Science and Engineering R：Reports》。
3. 2026年7月7日，刘博教授团队在拓扑编织光量子调控上取得重要进展，相关成果以“Realization of Floquet-Engineered Topological Complex-Energy Band Braids in Single-Photon Interferometry”为题，发表在国际物理学权威期刊《Physical Review Letters》。
4. 2026年7月28日，量子光学团队在可调超导玻色-哈伯德模拟器中的量子关联动力学领域取得重要进展，相关成果以“Observing Quantum Correlation Dynamics in Tunable Superconducting Bose-Hubbard Simulators”为题发表于《Physical Review Letters》。
5. 2026年7月29日，张永昌教授课题组在三体相互作用调控方面取得重要进展，相关成果以“Nonreciprocal and long-range three-body interactions in Bose-Einstein condensates induced by optical feedback”为题发表在著名物理学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。
6. 2026年7月31日，先进功能材料与器件物理团队在手性光学超表面多维对称性调控与先进光子学领域发表系统性综述，相关成果以“Multidimensional Symmetry Engineering of Metasurfaces for Circular Dichroism and Advanced Photonics”为题发表于 《Advanced Materials》。
7. 2026年8月7日，张沛教授团队在强散射环境下轨道角动量模式低串扰恢复研究方面取得重要进展。相关成果以“Crosstalk-Mitigated OAM Recovery Through Strong Scattering via Sparsity-Regularized LG-TM”为题，发表于国际顶级光学期刊《Laser & Photonics Reviews》。
8. 2026年9月4日，杨生春教授团队在燃料电池催化剂研究领域取得重要进展，相关研究成果以"Sub-4 nm Pt₄FeCoNiCu HEI nanocrystals via borophene-mediated co-anchoring for efficient and durable electrocatalysis"为题，发表于《Science Advances》
9. 2026年9月15日，智能材料与传感团队蒋沛恒副教授在双层镍基超导领域取得重要进展，相关成果以“Dual Instability of Superconductivity from Oxygen Defects in La3Ni2O7+δ”为题，发表于《Physical Review Letters》，并获编辑推荐（Editors' Suggestion）。
10. 2026年9月23日，先进功能材料与器件物理团队刘晓龙特聘研究员等在纯相Q-2D/FA-3D锡基钙钛矿异质结研究方面取得阶段性进展。相关成果以“晶体预溶解法制备多种纯相Q-2D与FA-3D锡基钙钛矿异质结”（Crystal Pre-Dissolved Method Fabricates Diverse Phase-Pure Q-2D and FA-3D Tin-Based Perovskite Heterojunctions）为题发表于《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。
11. 2026年9月28日，梁言生、雷铭团队在大规模超表面智能设计领域取得新进展。相关成果以“Rapid inverse design of large-scale freeform meta-optics with the neighborhood-attention transformer”为题发表于国际顶级光子学期刊《PhotoniX》。
1.杨森教授团队对FeCoNiCuTi高熵合金进行双目标优化并获得软磁性能与力学性能
杨森教授团队研究人员针对高熵合金力学性能优异但难以同步获得软磁等功能特性、现有机器学习方法多聚焦单一性能预测而缺乏多目标协同优化框架等问题，基于集成学习提出权重集成双目标优化策略。团队构建力学-磁学性能数据库（预处理后保留1330条数据），以随机森林主导（权重80%）融合极端随机树的集成模型预测抗拉强度，使平均预测区间宽度较单一模型收窄13.8%（由320.98 MPa降至276.51 MPa），预测精度提升3%；以梯度提升树主导的集成模型预测饱和磁化强度，其R2达0.84，95%置信区间宽度由35.6收窄至27.31，预测不确定性显著降低，对FeCoNiCuTi、FeCoNiAlSi、FeCoNiAlMn体系的预测误差降低到10%以内。实验表明，模型设计并制备的Fe27Co32Ni27Cu7Ti7合金为单相FCC固溶体，获得911 MPa抗拉强度、113 emu/g饱和磁化强度与57.2 Oe矫顽力，合金的综合力学-磁学性能优于主流FeCoNi基高熵合金，且仅需简单铸造与退火即可实现；同时该合金耐蚀性优异，腐蚀电流密度低至1×10⁻⁸ A/cm²、钝化区宽约0.5 V。同时合金的单相FCC固溶体兼具高堆垛层错能带来的优异塑性变形能力与多组元晶格畸变提供的固溶强化，且无第二相钉扎磁畴壁，是实现高强韧与低矫顽力协同的结构基础；物理描述符分析进一步表明，Λ、δ、Vₘ、ΔS等参数与力学-磁学性能平衡密切相关，为预测结果提供了可解释的物理依据。
该成果以“A Weight-Ensemble Dual-Target Optimization Strategy for Simultaneously Enhancing Magnetic and Mechanical Properties of FeCoNiCuTi High-Entropy Alloys”为题发表于2026年《npj Computational Materials》，西安交通大学唐一川与贺一帆为共同第一作者，方敏侠副教授和张垠教授为共同通讯作者。研究建立了力学与磁学性能跨域集成预测与多目标协同优化的数据驱动范式，为高熵合金多功能一体化设计提供了新思路。
论文连接：https://www.nature.com/articles/s41524-026-02207-6
2.杨生春教授团队在超低导热系数气凝胶绝热材料领域发表重要综述
杨生春教授团队联合西安交通大学化学学院郭寅周助理教授、中国原子能科学研究院杨洪广研究员，系统总结了超低导热系数气凝胶绝热材料在传热机理、多尺度结构设计、先进制备工艺及应用领域的最新研究进展。气凝胶凭借超低密度和三维纳米多孔网络结构，能够协同抑制固体导热、气体导热和辐射传热，在航空航天热防护、建筑节能、新能源汽车电池热管理及极端环境隔热等领域展现出广阔应用前景。然而，气凝胶在极端温度下隔热性能衰减、力学强度不足及规模化制备困难等问题，仍制约其实际应用。针对上述挑战，该综述深入阐释了声子散射、克努森效应及辐射消光等关键传热调控机制，揭示了孔径分布、骨架尺寸及结构取向等微观特征与宏观隔热性能之间的内在关联，重点梳理了颗粒–纤维复合网络、层状各向异性骨架及多级多孔结构等设计策略，并系统评述了溶胶–凝胶法及不同干燥工艺在气凝胶结构精准调控与规模化制备方面的研究进展。在此基础上，论文进一步讨论了气凝胶在隔热性能、力学稳定性与加工适应性之间的协同优化路径，分析了其在建筑节能、储能系统、航空航天及人体热管理等领域面临的关键挑战与未来发展方向，为高性能气凝胶绝热材料的结构设计、制备技术创新及工程应用提供了重要参考。
该综述成果以“Aerogels with ultra-low thermal conductivity: Structural design, processing and applications”为题，发表于国际知名期刊《Materials Science and Engineering R: Reports，IF= 21.1》。西安交通大学物理学院博士研究生龚明为论文第一作者，杨生春教授、郭寅周助理教授及杨洪广研究员为共同通讯作者。西安交通大学物理学院和金属材料强度全国重点实验室为论文第一单位。该研究得到了中国核工业集团有限公司领创科研项目的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927796X26000896
3.刘博教授团队在拓扑编织光量子调控上取得重要进展
近日，国际物理学权威期刊《Physical Review Letters》（物理评论快报）以“Realization of Floquet-Engineered Topological Complex-Energy Band Braids in Single-Photon Interferometry”（单光子干涉仪中Floquet（弗洛凯）拓扑复能带编织的实现）为题报道了刘博教授团队的研究成果：研究团队将Floquet量子工程与非厄米复能带拓扑编织相结合，在光量子平台上实现了拓扑扭结及拓扑链环结构的量子调控新途径，并揭示了不同拓扑编织间相变与非厄米奇异点间在拓扑上的內秉联系。
编织/纽结结构广泛存在于物理、生物、化学、医学等领域。然而，如何系统并灵活地操控不同纽结结构，仍然是当下面临的重要问题。弗洛凯（Floquet）量子工程，通过对系统施加周期性时变驱动，为动态设计并操控体系拓扑性质提供了系统工具。研究团队通过设计非厄米光量子系统中的弗洛凯（Floquet）驱动方案,从静态拓扑平庸的非链环结构，通过设计驱动配比，实现了非链环、平凡结、Hopf链环、三叶结等不同拓扑扭结的动态调控，确立了“由静态拓扑平庸系统合成非平庸纽结”的非平衡弗洛凯（Floquet）调控合成方法。
图1：拓扑编织的光量子Floquet调控
实验上，研究团队通过搭建单光子干涉网络，利用波片、光束位移器、损耗模块等实现了两分步型周期性非幺正演化，并观测到复能谱纽结与布洛赫球上本征波函数轨迹交叉结构的拓扑吻合；探测了拓扑纽结相变伴生的奇异点新奇拓扑性质。该成果为在非平衡非厄米系统中产生、操控、识别拓扑编织提供了新的途径。
西安交通大学物理学院为论文第一完成单位，博士生田瑞、魏远邦为论文共同第一作者，刘博教授为论文通讯作者。参与此工作的还有西安交通大学高宏教授、李福利教授等。
近年来，刘博课题组紧密围绕量子调控与量子工程中的科学前沿与应用，开展了深入的理论与实验研究，在Phys. Rev. Lett.、Nat. Comm.等上发表系列论文。研究工作得到了国家重点研发计划、国家级青年人才项目、国家自然科学基金、陕西基础科学研究院、小米基金会、西安交大青年拔尖人才支持计划、中央高校基本科研业务费等的支持。
文章链接: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/7wtv-p9l5
4.量子光学团队在可调超导玻色-哈伯德模拟器中的量子关联动力学领域取得重要进展
时运豪教授与北京量子信息科学研究院(BAQIS)、中国科学院物理研究所(IOPCAS)、合肥国家实验室等单位研究人员合作，基于超导三能级量子单元(qutrit)阵列，将可调耦合架构与弗洛凯(Floquet)工程相结合，实现了on-site相互作用U可调节的玻色-哈伯德模型，并开展两粒子量子行走与量子关联动力学实验。研究发现，对于两个粒子初始分居相邻格点的情况，随着相互作用增强，密度-密度关联由类玻色聚束向类费米反聚束转变；当两个粒子初始占据同一格点时，强相互作用则抑制粒子分离，使其形成传播较慢的束缚对。通过对两qutrit子系统开展量子态层析，研究团队重构其密度矩阵，利用纠缠负性(negativity)和量子失谐(quantum discord)，分别刻画两点纠缠与更广义的非经典关联动力学。实验表明，在部分初态下，相互作用增强会显著抑制纠缠传播，而量子失谐仍保持较大的传播幅度，揭示了纠缠之外的量子关联。进一步研究显示，无相互作用时形成的纠缠结构能够随粒子行走在不同格点对之间传递，而相互作用增强通常会破坏这种结构的保持，体现了初态与相互作用对量子关联演化的共同影响。该研究在超导多能级平台上结合相互作用调控与密度矩阵测量，展示了粒子统计、相互作用和初态结构对量子关联传播的共同影响，为研究强关联量子系统的非平衡动力学提供了实验方法。
该研究成果以“Observing Quantum Correlation Dynamics in Tunable Superconducting Bose-Hubbard Simulators”为题，于2026年7月28日在线发表在《Physical Review Letters》。王子婷(BAQIS)、周思耘(IOPCAS)、时运豪(XJTU)和黄凯旋(BAQIS)为共同第一作者；张静宁(BAQIS)、于海峰(BAQIS)、范桁(IOPCAS)和赵士平(BAQIS)为共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1103/hj9h-3tjc
5.张永昌教授课题组在三体相互作用调控方面取得重要进展
学院“冷原子物理”团队与合作者近期在三体相互作用调控研究方面取得重要进展，基于光学反馈效应提出了在量子气体中产生长程、非互易三体相互作用的理论方案。相关成果Nonreciprocal and long-range three-body interactions in Bose-Einstein condensates induced by optical feedback发表在著名物理学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。
粒子之间的相互作用是实现丰富多体物理现象的核心要素之一，其中最常见的是成对的两体相互作用。除此之外，粒子之间还存在高阶多体相互作用，能够催生仅靠两体作用无法实现的全新集体动力学行为。但在绝大多数物理系统中，三体及更高阶效应通常极其微弱，会被占主导地位的两体效应掩盖，导致探索纯多体效应面临显著困难。
图1:三体相互作用非互易性示意图。（a）对称分布情况下内部作用合力为零；（b，c）非对称分布情况下合力非零。
如图所示，研究提出了一种实验可行的新理论方案：利用两块反射镜产生的光学反馈效应，在玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中诱导出等效三体相互作用。值得强调的是，方案可以将体系内的两体相互作用完全关闭，从而支持对纯三体物理效应的探索。这种人工构筑的等效三体相互作用兼具两种很少同时出现的独特性质：长程特性和非互易特性——对称分布情况下内部作用合力为零，非对称分布情况下合力非零。这些性质进一步导致BEC呈现反直觉的稳态与动力学现象：包括自组织形成的稳定液滴团簇，以及看似违反牛顿运动定律的自加速行为。方案基于简单的光学反馈系统成功在量子气体内集成了粒子相互作用的多个不同维度（即长程、多体、非互易性），为研究与高阶相互作用相关的新奇物理现象提供了极具潜力的技术路线。
物理学院为论文第一完成单位，研究生张逸清、何亮君为论文共同第一作者，张永昌教授与美国莱斯大学浦晗教授、中国科学技术大学周正威教授为论文共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1103/bt6x-bjq9
6.先进功能材料与器件物理团队在手性光学超表面多维对称性调控与先进光子学领域发表系统性综述
梁超教授团队针对传统手性光学材料圆二色性响应较弱、超表面结构设计自由度庞大、宽带高效光学调控与动态可调控性难以兼顾等核心挑战，系统性梳理了手性光学超表面在多维对称性调控、圆二色性增强机制、智能结构设计及先进光子学应用等方面的最新研究进展。文章从多维对称性破缺的核心视角出发，深入阐释了电磁多极矩耦合、近场光学手性增强、法诺共振及连续谱束缚态等关键物理机制，系统总结了面内对称性破缺、面外对称性破缺和低对称性晶格工程三类核心设计策略，揭示了微纳结构几何对称性、共振模式耦合与宏观圆二色性光学响应之间的内在关联，并重点讨论了机器学习与逆向设计技术在高维结构参数优化及高性能手性超表面设计中的应用进展。同时，文章全面综述了手性超表面在偏振成像与全息、手性传感与偏振探测、圆偏振光发射及非线性手性光子学等领域的代表性研究成果与功能实现机制。在此基础上，文章进一步展望了人工智能辅助的智能优化设计、宽带高效手性响应调控、动态可重构材料体系以及大面积微纳制造技术的发展方向，并探讨了手性超表面在集成光子学、智能光学器件及新型信息处理等领域的应用前景。该综述构建了从基础电磁耦合机制、多维结构对称性调控到先进光子器件功能应用的系统性设计框架，为下一代高性能、多功能及集成化手性光学超表面的理性设计提供了重要理论指导与技术参考，对推动手性光子学技术的实际应用与产业化发展具有重要意义。
该成果以“Multidimensional Symmetry Engineering of Metasurfaces for Circular Dichroism and Advanced Photonics”为题，于2026年发表于国际材料科学领域顶级期刊《Advanced Materials，IF=29.1》。西安交通大学物理学院硕士研究生陈然为论文的第一作者，物理学院助理教授杨文涵、西安交通大学物理学院博士研究生蒋森和香港大学博士后张旭东为共同第一作者。西安交通大学物理学院梁超教授、张楠副教授和杨生春教授及南京邮电大学蔡波、太原理工大学谷志远为共同通讯作者，西安交通大学物理学院为论文第一署名单位。论文系统整合了近年来手性光学超表面领域的重要理论与实验研究成果，为高性能手性光子器件的进一步发展提供了重要参考。
论文链接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.74368
7.张沛教授团队在强散射环境下轨道角动量模式低串扰恢复研究方面取得重要进展
张沛教授团队近期在复杂散射环境下光场调控与高维光通信研究方面取得重要进展。团队提出了一种基于稀疏正则化拉盖尔–高斯基传输矩阵的轨道角动量（Orbital Angular Momentum, OAM）模式恢复方法，实现了强散射条件下高保真、低串扰的单位间隔OAM模式传输。相关成果以“Crosstalk-Mitigated OAM Recovery Through Strong Scattering via Sparsity-Regularized LG-TM”为题，发表于国际顶级光学期刊《Laser & Photonics Reviews》。
轨道角动量光束由于具有丰富的正交空间模式和理论上无限维的模式空间，在高容量光通信、量子信息以及光学传感等领域展现出重要应用潜力。然而，在实际传播过程中，湍流、散射介质等复杂环境会严重破坏OAM光束携带的螺旋相位结构，使不同OAM模式之间产生严重串扰，导致高维OAM编码系统的传输容量和可靠性受到限制。
图1 强散射情形下低串扰OAM模式恢复示意图
如图1所示，目前，基于散斑相关和散射矩阵的方法已被用于散射环境下OAM信息恢复。然而，现有方案通常采用间隔为2（Δl=2）的OAM模式编码方式，通过增大相邻模式之间的拓扑荷差异来降低模式间串扰。该策略虽然能够提升模式区分度，但同时限制了低阶OAM模式的有效利用。由于高阶OAM模式在传播过程中具有更大的发散角，需要更大的接收孔径，从而限制了OAM编码系统在实际高容量光通信中的应用。
针对上述问题，张沛教授团队提出了一种结合LG基矢传输矩阵与稀疏先验约束的OAM恢复新方法。该方法利用OAM模式在拉盖尔–高斯基中的天然稀疏表示特性，将稀疏正则化引入散射光场相位恢复过程，通过总变分正则化算法提升重构模式的保真度。相比传统Gerchberg–Saxton相位恢复算法，该方法在低信噪比和强散射条件下均表现出更高的恢复精度和更强的鲁棒性。
研究进一步突破了传统OAM编码中模式间隔采样的限制，实现l=[-50,50]范围内单位间隔（Δl=1）的OAM模式恢复。实验结果表明，所恢复模式保真度超过99.06%，最大串扰降低至−20.43 dB，相比已有方法，该方案将重构OAM模式的范围扩展了四倍，并将模式之间的降低了约11倍，显著提升了强散射环境下OAM编码系统的传输容量与可靠性。
该方法进一步实现了基于8个低阶OAM模式（l=[-4,3]）的无误码信息传输。在强散射条件下，8个低阶OAM通道仍保持良好的模式正交性，最大串扰仅为−32.99 dB，重构保真度达到99.27%–99.78%。利用该低阶OAM二值编码方案，研究团队实现了8位灰度图像的无误码传输，验证了该方案在高容量、低串扰光通信中的应用潜力。
此外，该研究成果在医工交叉领域具有潜在应用价值。针对生物组织强散射导致光学信息衰减的问题，研究提出的稀疏先验约束散射光场重构方法为复杂生物环境中的高保真光信息获取提供了新思路。未来，该技术有望结合计算光学、智能成像和医学诊断方法，推动其在深层组织成像、无创检测等医工交叉领域的应用。
该论文第一作者为物理学院医工交叉博士后马光东，通讯作者为物理学院马光东助理教授、刘瑞丰教授、张沛教授、李福利教授和第一附属医院吴荣谦教授。研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省数理基础科学研究项目、西安交通大学医工交叉团队建设项目等的支持。
张沛教授为国家级青年人才，团队长期围绕结构光的制备、传输与调控开展深入研究，并将这些技术应用于光学成像与通讯领域，在相关理论方法发展和物理机理揭示等方面取得一系列原创性成果，主持多项国家自然科学基金、装备预研重大课题和装备预研教育部联合基金重点项目子课题，近5年在PRL、Nature Communications, Light: Science & Applications、Optica、Laser & Photonics Reviews 等物理学高水平期刊发表论文40余篇。
论文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.71687
8.杨生春教授团队在燃料电池催化剂研究领域取得重要进展
质子交换膜燃料电池是一种清洁高效的新能源转换技术，对实现“双碳”目标具有重要意义。然而，阴极氧还原反应动力学缓慢，需要大量昂贵的铂基催化剂，且现有催化剂面临活性与耐久性难以兼顾的瓶颈。原子有序排列的铂基金属间化合物虽具有优异的催化活性，但其合成需要高温退火，不可避免地导致颗粒烧结粗化；同时，非贵金属原子在循环过程中的溶出以及碳载体腐蚀，严重制约了催化剂的实际应用寿命。如何在保证高金属载量的前提下，同时实现超细颗粒尺寸控制、元素均匀分布及碳载体抗腐蚀，是该领域长期面临的科学难题。
针对上述挑战，西安交通大学物理学院杨生春教授团队在前期的研究基础上（Nature Communications, 2023, 14, 7414.）联合能源与动力工程学院何炽教授，上海交通大学邬剑波教授、中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源梅丙宝研究员，贵金属功能材料国家重点实验室刘峰研究员，进一步发展了硼烯介导多金属位点共锚定策略，成功合成了亚4纳米高熵Pt4FeCoNiCu金属间化合物催化剂。该策略利用硼烯作为分子桥梁，通过硼烯桥联的M–B配位，同时实现铂与非贵金属在原始碳载体上的致密锚定。这种强金属–载体相互作用不仅有效抑制了1000 °C高温退火过程中的颗粒烧结，使催化剂在高达36 wt%的金属载量下仍保持3.4纳米的平均粒径，而且通过高熵FeCoNiCu原子层的引入，显著提升了金属间化合物的本征结构稳定性。
原子分辨球差校正电镜和X射线吸收光谱表征证实，该催化剂具有独特的L1₀有序结构，形成了Pt₄FeCoNiCu金属间化合物核与约两个原子层厚的铂富集壳层的核壳结构。理论计算表明，高熵原子层的引入使铂的d带中心下移0.7 eV，优化了氧还原中间体的吸附强度，同时显著提高了金属空位形成能，抑制了金属溶出。
在旋转圆盘电极测试中，该催化剂展现出优异的氧还原性能：半波电位达0.926 V（相对于可逆氢电极），质量活性和比活性分别为1.68 A mgₚₜ⁻¹和2.97 mA cm⁻²，分别是商业Pt/C催化剂的7.3倍和8.7倍。经30,000圈加速耐久性测试后，催化剂仅衰减4 mV半波电位，质量活性保持率高达88.7%，远优于商业Pt/C（衰减28 mV，质量活性保持率52.2%）。
图1. 基于二维硼烯多位点锚定的Pt基高熵合金金属间化合物（MMCA-HEIMCs）
在实际质子交换膜燃料电池测试中，该催化剂在氢气–氧气条件下，峰值功率密度达1.6 W cm⁻²，0.9 V时的质量活性高达1.4 A mgₚₜ⁻¹，远超美国能源部2025年目标；在氢气–空气条件下，峰值功率密度达1.055 W cm⁻²，0.8 A cm⁻²电流密度下的电压达749 mV，显著优于商业Pt/C。经30,000圈耐久性循环后，催化剂仍保持80%的初始质量活性和72%的峰值功率密度，满足美国能源部2025年耐久性目标。尤为重要的是，硼烯夹层有效抑制了铂催化碳腐蚀效应。启动/关闭循环测试和在线差分电化学质谱分析表明，该催化剂的CO₂释放信号强度约为商业Pt/C的一半，展现出卓越的碳载体抗腐蚀能力。密度泛函理论计算进一步揭示，硼烯与金属间化合物之间的结合能远高于与石墨烯的结合能，为催化剂的长期稳定性提供了理论支撑。
该研究不仅开发了一类高性能铂基氧还原电催化剂，更为多组分金属间化合物的理性设计提供了通用策略，通过硼烯桥联的强金属–载体相互作用，协同解决高温合成中的颗粒烧结、电化学循环中的元素溶出以及碳载体腐蚀三个关键问题，实现了活性与耐久性的同步提升，对于推动质子交换膜燃料电池的商业化应用具有重要价值。
图2. 碳载Pt基高熵合金金属间化合物在三电极体系和PEMFC燃料电池堆中的性能表征
论文以"Sub-4 nm Pt₄FeCoNiCu HEI nanocrystals via borophene-mediated co-anchoring for efficient and durable electrocatalysis"为题，发表于《科学进展》（Science Advances）。西安交通大学物理学院博士生曾晓晓、上海交通大学材料学院方振、田嘉康，中国科学院上海高等研究院许自然为共同第一作者。西安交通大学蔡海蕊副教授、李富民副教授、何炽教授，上海交通大学邬剑波教授，西安交通大学杨生春教授为论文共同通讯作者。物理学院王斌副教授，梁超教授共同参与了本工作。西安交通大学物理学院和金属材料强度全国重点实验室是共同完成单位。研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、陕西省自然科学基金、云南省贵金属实验室科技项目等资助。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg1088
9.智能材料与传感团队蒋沛恒副教授在双层镍基超导领域取得重要进展
在双层镍基超导氧化物La3Ni2O7中，实验发现氧空位和氧间隙等缺陷普遍存在，并显著影响超导性。针对这一问题，研究团队结合密度泛函理论、动力学平均场理论和重整化群等方法，系统分析了氧缺陷的形成及其对电子态和超导不稳定性的影响。研究表明，氧空位优先占据双层间的内顶位氧位置，氧间隙则倾向于进入镍氧双层之间。畴壁的存在会降低氧空位的形成能，氧间隙更易稳定在畴壁之间的体相区域，说明畴结构能够调节缺陷分布。
氧空位和氧间隙以不同方式抑制超导：氧空位破坏局部Ni–O–Ni杂化并产生局域磁矩；无序分布时还会降低电子相干性，促使体系趋向安德森局域化。氧间隙富集区仍呈金属态，但额外氧会削弱电子关联和自旋涨落，从而显著降低超导配对倾向。这一双重机制解释了退火改善平均氧含量却未必增强超导的现象：退火去除氧空位的同时，也可能促使氧间隙富集。研究提出，可通过调节晶格应变、优化退火条件和去孪晶，减弱缺陷富集及其对超导的不利影响。
该成果以“Dual Instability of Superconductivity from Oxygen Defects in La3Ni2O7+δ”为题，于2026年9月15日发表在《Physical Review Letters》，并获编辑推荐（Editors' Suggestion）。西安交通大学物理学院蒋沛恒为第一作者，南京大学卢毅教授、王强华教授为共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1103/vhgl-lpwv
10.先进功能材料与器件物理团队刘晓龙特聘研究员等在纯相Q-2D/FA-3D锡基钙钛矿异质结研究方面取得阶段性进展
锡基钙钛矿因其环境友好、吸收范围宽、载流子迁移率高等优势，被视为最具前景的无铅钙钛矿光伏材料之一。其中，甲胺基（MA）锡基钙钛矿在理论效率上优于甲脒基（FA）体系，但其稳定性低、重复性差，长期制约器件发展。准二维（Q-2D）锡基钙钛矿虽在稳定性上具有优势，却因不同n值的形成能相近，纯相薄膜制备困难，器件性能长期落后于三维体系。
图1. 设计开发的二维与准二维（定n值）锡基钙钛矿单晶生长方法。
针对上述难题，研究团队开发了基于预合成多晶材料的降温生长方法，成功制备了MA-3D、FA-3D及BEA-2D锡基钙钛矿多晶材料与块状单晶（图1），并以此为基础配制高纯度、高稳定性的前驱体溶液。团队系统研究了单体混合物、MASnI3晶体、BEASnI4晶体、MASnI3+BEASnI₄混合晶体以及BEAMA3Sn4I13晶体的前驱体溶液在组分、稳定性与润湿性方面的差异，发现采用BEAMA3Sn4I13晶体制备的前驱体溶液具有最优的稳定性，在手套箱中放置一个月仍保持稳定。
在此基础上，团队开发了余热辅助旋涂法，利用晶体预溶解前驱体溶液制备出纯相MA-Q-2D（n=4）锡基钙钛矿薄膜，该薄膜具有大晶粒、致密表面、取向一致、高结晶度等优势，在氩气手套箱中可保持相纯度至少一个月。随后，团队进一步构建了多种纯相MA-Q-2D（n=2、3、4）/FA-3D异质结薄膜，其中MA-Q-2D（n=2）/FA-3D异质结展现出优异的结晶性的同时，抑制了载流子的非辐射复合，相比纯相FA-Q-2D（n=2）/FA-3D及FA-3D钙钛矿，具有更优的载流子性能（图2）。
图2. 设计构筑的不同准二维/三维锡基钙钛矿异质结。
基于该异质结，团队制备了纯相MA-Q-2D（n=2）/FA-3D锡基钙钛矿太阳能电池，相比纯FA-3D器件，其光电转换效率（PCE）与稳定性均显著提升。其中，MA-Q-2D（n=2）/FA-3D异质结器件实现了14.33%的光电转换效率，开路电压达0.80 V，优于FA-Q-2D（n=2）/FA-3D器件的13.16%和0.74 V，且迟滞现象可忽略。在空气环境（相对湿度低于30%）下，封装器件在3000小时内展现出优异的稳定性。该结果被认为是MA基锡基钙钛矿光伏器件领域的重要突破。
西安交通大学物理学院为该论文第一完成单位，西安交通大学物理学院硕士生李茹、华侨大学陈静甫、广东以色列理工学院宋杰武为共同第一作者，刘晓龙特聘研究员、田成波教授、杨生春教授、杨志懋教授为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、教育部“111”计划、陕西省自然科学基金、陕西省数理研究院研究计划、西安交通大学青年拔尖人才计划等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.2026078828
11.梁言生、雷铭团队在大规模超表面智能设计领域取得新进展
近日，西安交通大学物理学院梁言生、雷铭科研团队联合南京大学、香港科技大学和香港大学研究人员，在大规模超表面智能逆向设计领域取得新进展。团队提出基于邻域注意力Transformer的电磁代理求解器MetaE-former，通过融合迁移学习与逆向优化策略，突破大规模超表面设计中计算效率与设计自由度难以兼顾的瓶颈，实现毫米级高数值孔径超构透镜的快速优化设计。相关成果以“Rapid inverse design of large-scale freeform meta-optics with the neighborhood-attention transformer”为题发表于国际顶级光子学期刊《PhotoniX》。
超表面由亚波长尺度的人工纳米结构构成，能够灵活调控光的相位、振幅等特性，是推动光学器件小型化、集成化的重要途径。然而，随着器件尺寸增大和光场调控需求日益复杂，传统设计方法面临新的挑战：基于近似模型的正向设计方法难以充分考虑纳米结构间的复杂电磁相互作用，而依赖精确电磁仿真的逆向设计方法则需要消耗大量计算资源。如何在保证计算精度的同时提高设计效率，并拓展纳米结构的设计自由度，成为大规模复杂超表面研发亟待解决的关键问题。
针对上述难题，团队提出基于邻域注意力Transformer的电磁代理求解器MetaE-former，构建了“预训练—任务微调—逆向优化”的智能设计框架（图1）。该方法突破传统代理模型在计算区域和结构复杂度方面的限制，能够同时预测包含数百个纳米结构的区域电场响应，并将设计空间由离散材料分布拓展至连续折射率分布，显著提升复杂纳米结构的设计自由度和电磁响应计算效率。在此基础上，团队引入迁移学习策略，通过少量任务相关数据对预训练模型进行微调，即可快速适应不同光学功能的设计需求，避免针对每项任务重新构建和训练模型，为复杂超表面的按需、快速逆向设计提供了可复用的智能计算工具。
为验证该方法在大规模高性能光学器件设计中的应用能力，团队将MetaE-former与分块并行优化、重叠拼接及二值化约束相结合，兼顾计算效率、区域间电磁响应连续性和实际加工要求，实现了尺寸为1毫米×1毫米的高数值孔径水浸超构透镜设计。整个优化设计过程仅需约4分钟，相较于基于时域有限差分（FDTD）的传统电磁求解方法的速度提升约25万倍。团队进一步完成了超构透镜的加工制备和光学性能测试，器件实际数值孔径达到1.31，聚焦性能接近衍射极限。
该研究将高效电磁代理计算、迁移学习与大规模逆向优化相结合，为不同光学功能的按需设计提供了可复用、可迁移的智能设计框架，在提升计算效率的同时兼顾设计自由度与加工可行性，为突破复杂超表面设计中的计算瓶颈提供了新思路，有望在紧凑型光场调控、光学微操控及集成光子器件等领域发挥重要作用。
图1 基于迁移学习的MetaE-former实现超表面按需快速设计的原理示意图
该论文第一单位为西安交通大学，物理学院硕士研究生匡仕琦与本科生孙智为共同第一作者，物理学院梁言生副教授、雷铭教授与香港科技大学李添悦博士、南京大学王漱明教授为共同通讯作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划、中央高校基本科研业务费、江苏省自然科学基金、江苏省重点研发计划及香港研究资助局相关项目资助。
论文信息：Kuang, S., Sun, Z., Fu, B. et al. Rapid inverse design of large-scale freeform meta-optics with the neighborhood-attention transformer. PhotoniX 7, 69 (2026).
DOI：https://doi.org/10.1186/s43074-026-00291-x
