2、西电郝跃院士团队常晶晶教授等人在柔性钙钛矿太阳能电池机械稳定性和光电转换效率方面取得新进展

　　近期，中国科学院物理研究所的科研团队，成功为金属材料“重塑金身”，实现了厚度仅为头发丝直径的二十万分之一的单原子层金属，为人类探索物质世界打开了全新维度。

　　相关研究成果以《埃米厚度极限二维金属的实现》为题发表在国际学术期刊《自然》。国际审稿人一致给予高度评价，认为该工作“开创了二维金属这一重要研究领域”“代表二维材料研究领域的一个重大进展”。

　　面对如何获得二维金属的挑战，中国科学院物理研究所张广宇研究员带领团队发展了原子级制造的范德华挤压技术，实现了原子极限厚度下各种二维金属的普适制备，包括铋、锡、铅、铟和镓。这些二维金属的厚度仅仅是一张A4纸的百万分之一，是一根头发丝直径的二十万分之一。如果把一块边长3米的金属块压成单原子层厚，将可以铺满整个北京市的地面。

　　“原子极限厚度二维金属的实现补充了二维材料家族的一大块拼图，还有望衍生出各种宏观量子现象，促进理论、实验和技术的进步。”论文共同通讯作者、中国科学院物理研究所特聘研究员杜罗军说。

　　“就像三维金属引领了人类文明的铜器、青铜和铁器时代，原子极限厚度二维金属有望推动下一阶段文明的发展，带来超微型低功耗晶体管、高频器件、透明显示、超灵敏探测、极致高效催化等众多领域的技术革新。此外，范德华挤压技术为二维金属合金、非晶和其他二维非层状材料也开辟了有效原子级制造方案，为各种新兴的量子、电子和光子器件应用勾勒出美好愿景。”论文共同通讯作者、中国科学院物理研究所研究员张广宇说。

　　2、西电郝跃院士团队常晶晶教授等人在柔性钙钛矿太阳能电池机械稳定性和光电转换效率方面取得新进展

　　柔性钙钛矿太阳能电池因其质轻、可变形和高效率的特性，在便携式可穿戴电子领域有广泛的应用前景。然而，柔性器件在弯曲过程中承受着较大的应力，会导致功能层开裂，进而影响柔性钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和长期稳定性，限制其商业化应用。该团队在钙钛矿表面引入了一种具有本征柔性的长链分子——辛基乙酸胺（OAAc）作为表面粘附层和应力释放层。通过理论分析与实验验证，发现OAAc层可以有效释放弯曲过程中的应力，进而提高柔性钙钛矿太阳能电池的机械稳定性。此外，OAAc可以与钙钛矿表面的缺陷相互作用，降低钙钛矿薄膜的缺陷态密度并降低非辐射复合损失。采用这种方法，刚性器件的效率从23.14%提高到25.47%（柔性器件为23.12%）。相应的柔性器件具有优异的机械稳定性，在5mm弯曲半径下，经过8000次弯曲循环后仍能保持初始效率的74%以上。

　　界面调控技术能够有效钝化钙钛矿薄膜缺陷并调控界面能级，从而提高钙钛矿太阳能电池的光伏性能。研究团队对比了具有不同偶极矩的醋酸胺离子液体对钙钛矿与空穴传输层界面修饰效果，获得了高效稳定的钙钛矿太阳能电池。研究发现具有高偶极矩的己基醋酸胺可以显著降低钙钛矿与空穴传输层之间的能级差，有利于空穴的提取并减少能量损失。此外，己基醋酸胺中的HA+阳离子和Ac-阴离子对钙钛矿表面的施主和受主缺陷均表现出很强的结合能力，从而有效抑制缺陷辅助复合。能级调控和缺陷钝化的协同作用，使得器件的光电转换效率和运行稳定性均得到显著的提升。同时，柔性钙钛矿太阳能电池表现出优异的机械稳定性，进一步推动了其在柔性电子领域的应用潜力。

　　自2004年单层石墨烯发现以来，二维材料引领了凝聚态物理、材料科学等领域的系列突破性进展，开创了基础研究和技术创新的二维新纪元。在过去20年中，二维材料家族迅速扩大，目前实验可获得的二维材料达数百种，理论预测的更是近2000种。然而，这些二维材料基本局限在范德华层状材料体系。原子薄极限的二维金属是近年来科研人员孜孜以求的新兴二维材料，它的实现可以超越当前二维范德华层状材料体系，拓宽二维材料家族，有望演生出各种宏观量子现象，促进理论、实验和技术的进步。但不同于范德华层状材料，金属是高度对称的非范德华材料，各向同性且强的金属键导致二维金属的制备颇具挑战。在过去几年中，科学家为实现二维金属做出了大量努力，但未能在原子薄极限下实现大尺寸和本征的二维金属。

　　针对上述挑战，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心科研人员提出了原子级制造的范德华挤压技术，通过将金属熔化并利用团队前期制备的高质量单层MoS2范德华压砧挤压，实现了埃米极限厚度下各种二维金属的普适制备，包括铋（Bi，6.3Å）、锡（Sn，5.8Å）、铅（Pb，7.5Å）、铟（In，8.4Å）和镓 （Ga，9.2Å）。范德华挤压制备的二维金属上下均被单层MoS2封装，具有优异的环境稳定性（在超1年的测试中无性能退化）和非成键的界面，利于器件制备以探索二维金属的本征特性。电学测量表明，单层铋的电导率随着温度的降低近线性增加，表现出经典金属行为，室温电导率可达~9.0×106S/m，比块体铋的室温电导率（~7.8×105S/m）高一个数量级以上。并且，单层铋展现出明显的P型电场效应，其电阻可被栅电压调控达35%（块体金属通常小于1%），为低功耗全金属晶体管和高频器件阐明了可能。同时，范德华挤压技术能够以原子精度控制二维金属的厚度即单层、双层或三层，为揭示此前难以企及的新奇层赝自旋特性提供了可能。

　　该研究发展的范德华挤压技术为二维金属、合金以及其他二维非范德华材料开辟了有效的原子级制造方案。

　　3月12日，相关研究成果发表在《自然》（Nature）上。审稿人高度评价这一成果：“开创了二维金属这一重要研究领域” “代表二维材料研究领域的一个重大进展”。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院相关项目、广东省基础与应用基础研究重大项目等的支持。

　　近日，南方科技大学王中锐副教授团队的5篇顶会论文被国际设计自动化领域顶级会议DAC2025录用，南科大为第一通讯单位。DAC（设计自动化会议，Design Automation Conference）是集成电路芯片设计与辅助工具研究领域的国际顶级会议，也是电子设计自动化领域的CCF-A类会议，至今已有62年历史。2025年的DAC会议将于6月22日至25日在美国加利福尼亚州旧金山的Moscone West会展中心举行。

　　随着人工智能技术的快速发展，深度神经网络（DNN）在自动驾驶、医疗保健和金融等领域的应用越来越广泛。然而，DNN加速器的安全性和能效提升问题日益凸显。王中锐课题组针对这两个重要问题，主要完成了以下工作：

　　基于忆阻器（ReRAM）的物理不可克隆函数（PUF）因其低能耗和紧凑尺寸的优势，已成为一种具有研究和应用前景的硬件安全原语。然而，现有的基于ReRAM的PUF的可靠性会受到环境的影响，同时也面临深度神经网络建模攻击和侧信道攻击（SCA）的威胁。本文提出了一种新型的3T2R ReRAM可重构PUF（见图1），通过数字3T2R的分压单元设计，提高了基于ReRAM的PUF可靠性。通过调节反相器的供电电压，使PUF无需重擦写ReRAM即可快速、低成本地实现重构，从而防御DNN建模和SCA的威胁。

　　深度神经网络模型部署在基于忆阻器的存算芯片中存在模型安全问题。这是由于忆阻器的非易失性特点，使得断电情况下攻击者依然可以读取权值。为此，我们提出软硬件协同设计解决方案（见图2）。硬件方面，我们利用3T2R设计的可重构功能来实现模型的加密。这种可重构使得芯片在不同的密钥下具有不同的前向推理结果。软件方面，我们提出一种差异化对比训练方法，确保在授权芯片上模型具有较高的前向推理性能，而在未授权芯片上前向推理性能很低。在图像分类、分割以及生成任务上的大量实验验证了我们方法的有效性。我们的方法确保模型在授权芯片上几乎没有性能下降，而在未授权芯片上的性能降至随机猜测或生成。

　　近年来安全DNN加速器备受关注。该研究提出了一种硬件和软件的协同优化机制，实现了高安全性和高效率的DNN加速器设计（见图3）。其核心创新包括：1）带宽感知加密机制，采用单个AES引擎并结合密钥扩展模块生成多个独特的一次性密码，从而在不增加硬件资源的情况下满足高带宽需求，防止了单元素碰撞攻击，并降低了硬件开销。2）多级完整性验证机制，引入了基于块、层和模型的多粒度完整性验证，减少了安全元数据的存储和访问需求，通过将层或模型粒度的安全元数据存储在加速器芯片内，几乎消除了对内存的额外访问开销，同时防止了重新排列攻击。3）还考虑了DNN模型中层内和层间的数据块对齐问题，避免了冗余的加密和解密操作，进一步提高了性能。

　　在DNN加速方面，该研究提出一种基于算法-硬件协同优化的边缘视觉Transformer加速器（见图4），旨在解决现有ViT模型在边缘设备上部署时面临的高计算复杂度、资源消耗大以及硬件利用率低等问题。通过算法层面的解耦分块注意力机制，采用流水线方式减少片外内存访问，实现有限片上内存下的高效密集预测；在架构层面，引入基于SRAM的存内计算与非易失性RRAM存储的混合架构，结合融合调度策略，平衡工作负载并减少中间片上内存访问；在电路层面，提出双向可重构的CIM宏单元，提升硬件利用率。该研究为边缘设备上的高能效、低延迟密集预测提供了创新解决方案，推动ViT在自动驾驶和监控图像分析等领域的广泛应用。

　　对于声学系统的加速，该研究提出一种基于衍射声学系统的模拟机器学习硬件，以及对应的仿真方法，旨在突破传统光学生物传感在液体环境进行即时检测的瓶颈（见图5）。通过将AI算法与声学传感器集成，系统直接在模拟域处理微流控生物信号，避免模数转换延迟及冯·诺依曼瓶颈，显著提升能效与实时性。研究聚焦于声学组件的小型化优化，克服光学系统在微流道内难以压缩的缺陷，为便携式医疗设备提供高精度、低成本的即时分子检测方案，推动边缘AI在床边诊断中的应用。

　　新华社北京3月13日电（记者张泉）记者13日从中国科学院获悉，我国科研团队成功制备了多种单原子层金属，厚度仅为头发丝直径的二十万分之一。这一成果将有力推动二维金属领域科学研究，并在超微型低功耗晶体管、超灵敏探测等领域具有广阔应用前景。相关成果论文已在国际学术期刊《自然》发表。

　　“二维材料是指仅有单个原子层或几个原子层厚度的材料。对二维材料的研究，引领了凝聚态物理、材料科学等领域一系列重大发现，是当前国际科技发展的重要前沿领域。”论文通讯作者、中国科学院物理研究所特聘研究员杜罗军说。

　　据介绍，自2004年单层石墨烯发现以来，二维材料家族迅速扩大，目前实验可获得的二维材料达数百种。但这些二维材料目前局限在层状材料体系，而包括金属在内的大部分材料均为非层状材料。

　　“不同于层状材料，金属材料的每个原子在任意方向均和周围原子有强的金属键相互作用。如果将层状材料比作‘千层饼’，那么金属材料就好比‘压缩饼干’。因此，将金属材料‘重塑’为二维材料，要比层状材料难得多。”杜罗军说。

　　此项研究中，团队将金属熔化，并利用团队前期制备的高质量单层二硫化钼压砧进行挤压，实现了多种二维金属的普适制备，包括铋、锡、铅、铟和镓。团队制备的二维金属材料横向尺寸较此前同类材料实现了大幅提升，并且具有良好的环境稳定性，在超1年的实验测试中无性能退化。

　　《自然》审稿人认为，这一成果将有力推动二维金属领域科学研究，是二维材料研究领域的一个重大进展。

　　“二维金属材料具有广阔应用前景，有望推动超微型低功耗晶体管、高频器件、透明显示、超灵敏探测、极致高效催化等领域的技术革新。”论文通讯作者、中国科学院物理研究所研究员张广宇说。