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    联合国“海洋十年”将扩大全球海洋观测系统纳入为核心挑战内容,并专门成立海洋观测系统(挑战7)工作组。工作组成员金卡纳强调,计划旨在发展海洋观测系统,响应和快速满足用户需求,并沿着价值链进行整合,基本海洋变量是确定观测优先次序和推进观测系统的关键因素。此外,该工作组将扩大海洋观测的优先领域、建立包括私营企业在内的跨部门多样化伙伴关系、优化协调跨平台观测等确定为优先事项。

    来源机构: 中国海洋信息网 | 点击量:0
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    在历经一个世纪的功能性灭绝之后,澳大利亚阿德莱德海岸线的珊瑚礁成功修复。阿德莱德大学生物科学学院的研究人员称,2020年底,沿着南澳大利亚最繁忙的海岸线建造了14个石灰岩巨石礁,这一栖息地只用了两年半的时间就变成一个繁荣的海洋大都市。这种恢复速度表明,即使是严重退化的海洋系统也可以保持潜在的韧性,能够通过有效的恢复工作实现快速的环境恢复。这为世界各地海洋生态系统的未来带来希望。

    来源机构: 中国海洋信息网 | 点击量:0
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    近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)丘耀文研究员团队揭示了南海典型珊瑚礁区珊瑚中新兴和传统的持久性有机污染物(包括NBFRs、PBDEs、DPs、PAHs、OCPs和PCBs)的组成、含量及其潜在来源,相关研究成果发表在国际环境科学主流期刊Chemosphere上。
    全球变暖、海洋酸化和化学污染,正在威胁着珊瑚的生长甚至生存,但持久性有机污染物(POPs)对珊瑚的影响目前还不清楚。典型的POPs,包括多环芳烃(PAHs)、传统POPs(如:有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs))和新兴的有机污染物(如:多溴联苯醚(PBDEs)、得克隆(DPs)和新溴代阻燃剂(NBFRs),这些有机污染物在自然环境中难于降解,并且具有亲脂性,易于通过食物链(网)的传递,在生物体内累积而危害生物体,特别是处于食物链顶端的人类的健康。我们在南海西沙群岛永乐环礁和海南的三亚湾鹿回头岸礁海区,采集了43个珊瑚(12属、20种)样品,分析了其中88个有机污染物。结果表明:珊瑚中∑16PAHs、∑23OCPs、∑34PCBs、∑8PBDEs、∑2DPs 和∑5NBFRs的平均浓度分别为40.7±34.6、5.20±5.10、0.197±0.159、3.30±3.70、 0.041±0.042和36.4±112 ng g-1 dw,其中,PAHs和NBFRs是含量最丰富的有机污染物,它们可能是未来珊瑚生长的危险污染物;与其它海区珊瑚中的污染物含量相比,南海珊瑚中的POPs含量相对较低;此外,南海块状的滨珊瑚(Porites)中POPs(PBDEs除外)的含量显著高于枝状的鹿角珊瑚(Acropora)和杯形珊瑚(Pocillopora);枝状的珊瑚具有较大的比表面积、相对容易吸附更多的污染物,而块状珊瑚具有较致密的结构、更易保留污染物。

    该研究获得了较为系统的南海珊瑚中POPs污染数据,特别是卤化阻燃剂(HFRs, 包括 PBDEs、DPs和NBFRs),填补了南海珊瑚中的相关研究空白,结果还可作为HFRs的基线调查数据。同时,也加深了我们对南海珊瑚中POPs的科学认识。

    本研究得到国家重大项目、国家自然科学基金和广东省实验室人才团队项目的资助。

    相关论文信息:Yao-Wen QIU*, Jun LI, Mei-Xia ZHAO, Ke-Fu YU, Gan ZHANG, 2024. The emerging and legacy persistent organic contaminants in corals of the South China Sea. Chemosphere, 359 (2024) 142324.

    原文链接:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142324

    来源机构: 中科院南海海洋研究所 | 点击量:0
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    5月12日,记者从自然资源部获悉,由自然资源部国家海洋环境预报中心(以下简称“预报中心”)自主研发的“中国海海洋热浪预报产品”于今日正式业务化运行,该产品是我国海洋热浪的首个预报产品,填补了我国在该领域的空白。

    海洋热浪是海洋中的异常暖水事件,当海洋温度高于当地的季节阈值并持续五天以上,视为“海洋热浪”事件发生,它可发生在大洋的任意海域,任意季节。时间尺度上可以持续几天至几个月,覆盖的区域可由几公里延伸至上千公里,严重的海洋热浪事件会对海洋环境、海洋生态和海洋渔业等造成极具破坏性的影响。

    近年来,澳大利亚大堡礁海域发生了多次由于海洋热浪造成的大规模珊瑚白化事件,超过八成的珊瑚发生严重的白化并且可能永远无法完全复原。2018年,我国黄渤海海域发生的海洋热浪事件,造成了近岸大量养殖海参的死亡,经济损失达数十亿元。

    据了解,预报中心2023年底成功研发了中国海海洋热浪周预报产品并开始业务化试运行,包括海洋热浪强度和海洋热浪等级,采用准实时海温观测融合数据进行海洋热浪监测,通过业务化海温智能网格预报产品制作发布海洋热浪预报。

    该产品能够及时准确预报海洋热浪事件的发生发展及其影响范围和强度,可以为政府决策部门科学应对极端海洋热浪事件提供关键数据和决策服务。海洋管理部门及渔业从业者可根据预报结果及时采取合理措施减轻经济损失,并降低海洋热浪对海洋生态系统的破坏程度。

    海洋热浪预报也是当前国际科学界共同关注的热点问题。在刚刚结束的第二届联合国“海洋十年”区域会议暨第十一届联合国教科文组织政府间海洋学委员会西太平洋分委会(WESTPAC)海洋科学大会上,预报中心海洋热浪团队负责人作为热浪分会联合召集人主持了海洋热浪的科学分会,与会专家和学者围绕西北太平洋海域海洋热浪分布特征、发展机理、与气候变化的关系和对海洋生态影响等方面进行了充分的学术交流。

    据悉,未来预报中心将拓展该产品的时空分布,发布更长时间尺度、覆盖全球的海洋热浪监测预报产品,与法国、美国、澳大利亚、日本、韩国及东南亚国家的专家形成联合工作组定期研讨海洋热浪的可预报性及其影响和减缓措施。

    来源机构: 中国自然资源部 | 点击量:0
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    近日,国际地学期刊Quaternary Science Reviews《第四纪科学评论》在线发表了中国科学院海洋研究所和伦敦大学学院等单位合作的最新研究成果。研究团队基于南海西北部陆架沉积记录,重建了过去7千年以来珠江流域植被组成、化学风化和重金属排放历史,发现人类活动(农业、冶金等)在约2.9?2千年前逐渐超过气候变化成为华南流域风化剥蚀和植被演化的主控因素。

    随着人类文明的发展,人类活动对地球表层系统的影响不断增强,引发了关于“人类世”的讨论。尽管人类世的提案最近被否决,但是并没有否认人类世的核心——人类活动对地球已经产生巨大影响。人类活动作为一种地质营力,何时开始及如何显著影响地球表层系统存在极大的区域差异性,需要结合不同区域的自然环境变化和人类文明发展进程来具体分析。我国华南地区由于南岭的阻隔和独特的气候、地貌、生态特征,人类文明的发展与中原和北方地区有显著差异,而考古学研究一直以长江、黄河等流域为重心,珠江流域的相关资料不够丰富,缺乏系统性研究,因此采用海洋沉积记录与考古资料相结合的方式能够更好地重建华南地区人类文明发展对自然环境的影响。南海西北部陆架作为陆地和海洋之间的过渡地带,是华南陆源物质的重要沉积汇,是从海看陆、重建华南地区人类活动历史的天然档案。

    本研究基于南海西北部陆架ZK001岩心的连续、高分辨率沉积记录,在粘土矿物和Sr-Nd同位素组成约束物源的基础上,通过对黑碳含量和碳同位素组成、常微量元素、粘土矿物、粒度等指标的分析,重建了7.0 ka BP以来珠江流域植被组成、化学风化和重金属排放历史,并综合前人的相关研究,系统揭示了中晚全新世华南地区自然环境与人类活动相互作用的历史及机制。

    沉积物黑碳δ13C被用于重建7.0 ka BP以来华南植被组成和火活动的演化历史。结果表明,7.0?2.9 ka BP,生物燃料以C3植物为主,与以原始森林为主的区域植被组成一致,并且C4相对C3的比例整体略微减少,这伴随着中全新世以来降温和夏季风减弱,暗示气候变化是此期间华南植被演化的主要因素。2.9?2.0 ka BP,黑碳δ13C显著负偏,不再与气候变化耦合,同时流域内乔木比例大幅度减小,指示了人类大规模的C3森林砍伐和焚烧。2.0 ka BP以来,黑碳δ13C逐渐偏正,指示燃料中C4植物比例的增加,与夏季风减弱的趋势解耦,表明人类活动对区域植被的影响已超越气候变化的控制。森林砍伐后草本优先生长及人类大规模种植甘蔗等C4植物,造成了华南C4植物比例的增加。

    基于风化指标CIA、K/Al、高岭石/伊利石比值,重建了沉积物源区的化学风化历史。7.0?2.9 ka BP期间,华南地区化学风化整体呈现减弱的趋势,与东亚季风区气候变化耦合,表明温度降低、降水减少是风化强度减弱的主要原因。2.9 ka BP以来,化学风化强度异常增强,与东亚季风减弱的趋势相悖,与温度、降水解耦,而与人类活动的增强一致,表明人类活动的影响超越了自然控制,成为化学风化的主导因素。农业发展造成的土壤扰动、水土流失、淋滤增强等可能是化学风化增强的重要原因。此外,基于重金属富集因子,区分了沉积物中自然来源和人为来源重金属,进而重建了人类活动引起的重金属排放历史。7.0?2.0 ka BP,研究区的重金属含量接近背景值,主要来自岩石自然风化。2.0 ka BP以来,人为重金属排放日益增加,推测与铁器时代以来的开采、冶炼活动有关。

    综合对比多指标沉积记录与考古、历史资料,华南地区人类活动的历史可划分为三个阶段:采集渔猎时代(7.0?2.9 ka BP),植被组成和化学风化受气候控制,重金属主要是自然来源,营采集渔猎生产方式的古人类对自然环境多为被动响应,对环境的影响很小;过渡时期(2.9?2.0 ka BP),在气候变化和人口压力增加的共同作用下,生计方式逐渐由采集渔猎向农耕经济转变,人类开始以刀耕火种的方式进行大面积的毁林开荒,改变了植被组成和火活动的自然规律;集约化农业时代(2.0 ka BP以来),随着人口增加和技术进步,森林砍伐、耕种、金属冶铸等人类活动逐渐超越自然影响,成为区域植被组成、火事件、化学风化和重金属排放的主导因素。

    本研究重建了7千年以来华南地区高分辨率的自然环境与人类活动相互作用的历史,将人类活动的影响从环境因素中区分出来,弥补了华南区域性记录稀缺、考古记录不连续的问题,并通过系统总结珠江流域地质记录与考古、历史记载,提出华南地区人类世开始的时间约为2?3 ka BP,为区域人类世的划分提供了重要的海洋证据。

    论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士研究生鞠梦珊,通讯作者为海洋所万世明研究员。研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略先导专项等支持。

    论文信息:

    Mengshan Ju, Shiming Wan*, Peter D. Clift, Wenqiang Pei, Dongfeng Jiao, Jin Zhang, Wenjun Jiao, Debo Zhao, Zhaojie Yu, Zehua Song, Anchun Li, 2024. History of human activity in South China since 7 cal ka BP: Evidence from a sediment record in the South China Sea. Quaternary Science Reviews, DOI: 10.1016/j.quascirev.2024.108683

    原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0277379124001847

    来源机构: 中科院海洋研究所 | 点击量:0
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    近日,中国科学院海洋研究所李晓峰研究团队,基于合成孔径雷达(SAR)卫星遥感影像,构建深度学习模型融合SAR极化信息和图像纹理信息,实现了北极波弗特海域一年冰、多年冰和冰间水道的高精度识别,并建立了波弗特海2018-2022年80米分辨率海冰类型数据集。该成果在遥感领域国际顶级学术期刊《环境遥感》(Remote Sensing of Environment, IF=13.5)发表。

    受全球气候变化影响,北极海冰在范围、年龄和体量上都有明显的减少趋势。近十年间,北极越来越多的多年冰(MYI)被一年冰(FYI)取代,这一现象在波弗特海尤为明显。在此背景下,精准高效的遥感海冰分类将有利于北极气候变化监测和北极航道开发利用。

    李晓峰研究团队基于SAR卫星影像,构建了双分支U-Net的海冰分类模型DBU-Net,融合SAR影像的极化信息和由SAR图像衍生得到的GLCM纹理信息,实现了开放水域(OW)、FYI和MYI的分类,以及冰间水道(Lead)识别。由于GLCM的计算涉及频数统计等不连续运算过程,无法被神经网络的反向传播过程学习。因此,本研究基于Jeffries-Matusita距离筛选有利于海冰分类的GLCM特征,并将其显示地加入模型输入,可有效地提升不同类型海冰和冰间水道的识别精度。

    研究采用16幅哨兵1号EW模式SAR影像构建训练集,采用另外8幅独立的影像构建测试集。实验结果显示, DBU-Net对8幅完整图像的海冰分类准确率(Acc)、平均重叠度(mIoU)和Kappa系数分布达到了91.83%、0.841和0.849,比传统机器学习模型如SVM、RF和CNN模型提升明显。相对于原始的U-Net模型,加入GLCM纹理特征对海冰分类精度提升显著。

    进一步将模型应用于冰间水道的识别。采用冰间水道样本集重训练DBU-Net,模型在测试集展示出较高的水道识别能力,其Acc、mIoU和Kappa系数分别达到了99.49%、0.801和0.745。

    基于该模型,研究收集了2018-2022年间冬季时序的波弗特海哨兵一号SAR影像,共454幅,应用该模型生成了80米分辨率的波弗特海海冰类型数据集,包括OW、FYI、MYI和冰间水道四种类型。分析了波弗特海海冰类别的变化情况:2018-2019年冬季波弗特海MYI呈输出态,2019-2021冬季MYI呈输入态,2021-2022冬季MYI呈稳定态,其变化与波弗特高压的强度和位置相关。2018-2019年波弗特海80米分辨率海冰类型数据示例如图所示。

    论文第一作者是中国科学院海洋研究所2023届硕士黄岩,通讯作者为任沂斌副研究员,合作者为李晓峰研究员。该研究得到了国家自然科学青年基金等项目资助。

    相关论文信息:

    [1] Huang, Y., Ren, Y.*, & Li, X. (2024). Deep learning techniques for enhanced sea-ice types classification in the Beaufort Sea via SAR imagery. Remote Sensing of Environment, 308, 114204. https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114204

    [2] Y. Ren, X. Li, X. Yang and H. Xu, Development of a Dual-Attention U-Net Model for Sea Ice and Open Water Classification on SAR Images, in IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol. 19, pp. 1-5, 2022, Art no. 4010205, doi: 10.1109/LGRS.2021.3058049

    来源机构: 中科院海洋研究所 | 点击量:0
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    近日,中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)徐敏研究员团队,联合美国伍兹霍尔海洋研究所助理研究员吴文波和中国科学院精密测量科学与技术创新研究院倪四道院士,发展了基于三维远震格林函数,有效提高海洋中强地震定位精度的新方法。相关成果发表于国际地学期刊《地球物理研究杂志-固体地球》(JGR-Solid Earth),博士后臧翀为论文第一作者。

    海洋地震的震源参数对于研究海洋地质构造和理解断层破裂行为至关重要。尽管基于近场海底地震仪(OBS)观测能够实现震源参数准确反演,但目前全球海洋区域的OBS覆盖程度较低;基于陆地台网的远震数据虽能定位中强尺度海洋地震,但反演通常使用一维简化地球模型,复杂的地球三维结构导致远震定位精度较低。海洋地震的震源区三维结构容易激发较强的远震P波尾波,通过拟合尾波波形能够显著提高定位精度,但受限于高昂的三维模拟计算成本,难以进行实际应用。

    为解决上述问题,科研人员创新发展了一种将震源区准确三维谱元法(SEM)模拟和震源区外高效一维直接解法(DSM)模拟耦合的算法SEM-DSM,能够高效计算包含复杂P波尾波特征的三维远震格林函数。并进一步开发了基于三维格林函数的震源参数反演算法teleCAP3D,并将此技术应用于东北太平洋 Blanco转换断层的研究中。

    结果显示,相较于传统的基于一维地球模型的反演,采用三维远震格林函数可靠拟合远震P波尾波波形,极大地提高了地震定位的准确性,特别在对浅源地震的深度约束上表现优异。      

    这项研究成果适用于洋中脊、转换断层和俯冲带等各种海洋地质环境,能够为构造动力学和震源物理研究提供可靠的震源参数,对于在全球范围内推动海洋地震研究具有重要意义。

    本项研究获得国家自然科学基金和广东省基础与应用基础研究基金资助。

    相关论文信息:Zang,C.,Wu,W.,Ni,S.,& Xu,M. (2024). A reciprocity‐based efficient method for improved source parameter estimation of submarine earthquakes with hybrid 3‐D teleseismic Green's functions. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,129,e2023JB028174.

    论文链接:https://doi.org/10.1029/2023JB028174

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    近日,中国科学院南海海洋研究所林间院士团队,联合自然资源部第二海洋研究所研究员张涛和上海交通大学助理研究员田晋雨,在全球大洋中脊洋壳增生过程影响因素的定量化研究方面取得新进展。相关成果发表于自然指数期刊《Journal of Geophysical Research:Solid Earth》。南海海洋所助理研究员查财财为论文第一作者,研究员张帆为通讯作者。

    地幔上涌与熔融是大洋中脊的基本过程,控制着洋壳的增生厚度。在洋中脊下方,地幔在板块分离时被动上涌,由于减压熔融,形成了新的大洋地壳。在这一过程中,大洋岩石圈随着年龄增长向脊轴两侧增厚,会促进地幔上涌。同时,洋中脊下方地幔温度抬升和熔融所造成的浮力也加速了地幔上涌。二者都趋向于增厚洋壳。然而,对于浮力和岩石圈增厚对洋壳增厚的相对贡献尚缺乏定量研究。

    研究团队采用地球动力学模拟方法,构建了三类模型来解析这一现象:考虑岩石圈增厚和浮力的参考模型 (BT)、只考虑岩石圈增厚的被动上涌模型( PT)以区分浮力效应,以及忽略岩石圈影响的空白模型 (PF)以剥离岩石圈增厚效应。他们将模型预测洋壳厚度与地震探测的洋壳厚度变化进行对比,定量评估了两种因素的相对贡献。

    结果显示,浮力和岩石圈增厚效应在扩张速度减慢时变得更为显著。在大部分情况下,岩石圈增厚的相对贡献超过了浮力,除了在地幔粘度较低、潜温较高的超慢速扩张脊,浮力的影响更为突出。在快速扩张脊,浮力的影响相对较弱,地幔潜温的变化主导了洋壳厚度变化。然而,在超慢速扩张脊,浮力导致的三维地幔上涌与地幔潜温变化相结合,使洋壳厚度产生较强的沿轴(空间)和离轴(时间)变化。本研究所揭示的浮力效应对洋壳增生的相对贡献随扩张速率的变化规律,为“扩张速率越慢,洋壳厚度变化越大”这一现象,提供了一种可能的动力学解释。

    本研究获得国家自然科学基金项目、中国科学院项目等资助。

    文章信息:Zha, C., Zhang, F.*, Lin, J., Zhang, T., & Tian, J. (2024). On the relative importance of buoyancy and thickening of aging lithosphere in mantle upwelling and crustal production beneath global mid-ocean ridge system. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129, e2023JB028432.

    原文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023JB028432

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    近日,中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)海洋与构造模拟课题组在南海洋壳结构与岩浆增生历史方面取得重要研究进展,相关成果发表在Earth and Planetary Science Letters 期刊上。论文第一作者为中国科学院南海海洋研究所博士研究生曾程辉,通讯作者为南海海洋所研究员孙珍和广州海洋地质调查局高级工程师姚永坚,南海海洋所副研究员张翠梅和广州海洋地质调查局高级工程师徐行为文章共同作者。

    南海是慢速-中速扩张边缘海的典型代表,对其扩张时的岩浆时空分布规律缺乏整体认知和定量化表达,限制了对南海扩张动力变化的认知与其在全球洋盆中的定位。研究人员通过覆盖南海洋盆的37条地震剖面计算出南海扩张过程中岩浆增生长度占总扩张长度的比重(称为南海洋盆M值),以深入理解其板块活动的特征。

    与主要集中在大洋的研究不同,研究发现南海在中速(M值平均约为0.88)和慢速(M值平均约为0.78)扩张阶段,显示出较同扩张速率大洋更多的岩浆供应量。在早期形成的西北和东部次海盆,M值主要集中在0.8-1之间,而在晚期的东部次海盆和西南次海盆,M值在0.5-0.8和0.8-1两个区间内交替变化。

    通过对比磁异常条带,研究团队分析了南海扩张过程中的岩浆增生时空分布规律,并将其与全球其他大洋进行对比。结果显示,南海的岩浆供应周期可能比大西洋更短,仅约0.25至0.33百万年。

    地震剖面显示,随着M值从0.92降低至0.66,断层的水平位移距离从0.5公里增加到5公里。值得注意的是,所有剖面中几乎未见超过5公里的断层水平位移距,这进一步证实了更加频繁的岩浆供给周期。

    这项研究强调了南海扩张过程的岩浆供给量不仅受板块扩张影响,还受到周边大洋俯冲的影响。该结论为理解边缘海演化过程提供了新的视角,也深化对南海扩张动力的理解,为全球洋盆动力学模型提供了重要参考,对研究边缘海与全球大洋的差异性研究具有重要价值。

    研究得到国家自然科学基金项目、广东省人才项目等支持。

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    与材料组成和结构一样,尺寸(维度和尺度)同样可以调控材料性能。例如,2010和2023年的诺贝尔物理和化学奖分别授予二维材料和胶体量子点方面的开创性工作,凸显了材料维度和尺度的重要性。

    国家纳米科学中心张勇团队致力于极小尺度材料的物理制备及性能研究。前期,提出了二元协同球磨方法,将球磨极限推进至量子尺度;开发出全物理方法,实现了量子尺度材料的普适和规模制备。相对于狭义方法(盐辅助球磨,Nano Lett. 2017, 17, 7767),广义方法(硅球辅助球磨,Mater. Horiz. 2019, 6, 1416; Nanoscale 2021, 13, 8004)具有更多优势。层状材料(Mater. Horiz. 2019, 6, 1416)、非层状材料(Nanoscale 2021, 13, 8004)、非平面层状材料(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 47784)、非范德华层状材料(J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 3929)等都能够通过广义方法达到量子尺度(Small Sci. 2023, 3, 2300086)。性能研究方面,揭示了材料性能(荧光、非线性光学、电催化、载流子动力学)随材料尺寸的变化规律(Mater. Chem. Front. 2021, 5, 7817; Nano Today 2022, 46, 101592; Nano Lett. 2022, 22, 5651)。实现了(可见光波段)最高记录的非线性饱和吸收性能,以及非线性饱和吸收的超高响应与超低功率激发(Nanoscale Horiz. 2023, 8, 1686)。

    近期,张勇团队联合刘新风课题组、郑强课题组合作攻关,提出了三元协同球磨方法,将球磨极限推进至亚纳米尺度,实现了亚纳米材料的普适制备。他们先以过渡金属二硫族化合物为研究对象,确立了三元协同球磨方法的有效性。单次循环制备产率分别为7.2 wt%(二硫化钼)和4.8 wt%(二硫化钨)。所得亚纳米二硫化钼/二硫化钨横向尺寸约为0.44和0.47 nm,厚度约为0.55和0.61 nm,从而证实了其亚纳米尺度。与纳米尺度和量子尺度相比,亚纳米尺度能够极大提升材料的荧光和非线性光学性能。他们再以石墨为研究对象,确立了三元协同球磨方法的普适性。同样操作,单次循环制备产率为2.3 wt%。所得亚纳米石墨烯横向尺寸约为0.54 nm,厚度约为0.37 nm,从而证实了其亚纳米尺度(破缺单胞状态)。考虑到上述制备策略的机械/力学属性以及单层石墨烯具有已知最高断裂强度,亚纳米石墨烯的成功制备证明了这一策略的高度普适性。亚纳米材料普适制备的实现,展示了自上而下物理制造的极限能力以及破缺晶格的真正潜力,为研究非平衡亚纳米材料的性质和相互作用奠定了重要基础,有望促进亚纳米材料的规模制备和全面开发。

    相关研究成果分别以Sub-1 nm MoS2 and WS2 with extremely enhanced performance和Tailoring graphite into subnanometer graphene为题发表在Nano Today和Advanced Materials上。制备方法已申请中国发明专利。该研究工作得到了国家自然科学基金,中国科学院战略性先导科技专项和国家重点研发计划等的支持。

    论文1链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013223003754

    论文2链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202310022

     


    图1. 亚纳米二硫化钼/二硫化钨物理制备。

     


    图2. 亚纳米石墨烯物理制备。

    来源机构: 国家纳米科学中心 | 点击量:0