热辐射作为一种无处不在的物理现象，对于科学研究和工程应用都具有重要意义。传统上对热辐射的理解主要是基于普朗克定律，它描述了物体通过辐射交换能量的能力。而近年来的研究表明，由于微纳光学材料在尺寸上远小于热辐射峰值波长，它们的热辐射性质往往很大程度上有别于传统黑体辐射理论所描述的宏观物体。更重要的是，微纳光学材料的热辐射性质可以通过改变它们的几何尺寸和微观构型进行定量的优化设计与精确调控。纳米光学材料与辐射制冷效应的结合，给热辐射效应在能源和环境等相关领域的应用提供了极具前景的应用价值。本文首先从热辐射的基本原理和规律出发，介绍纳米结构热辐射增强的发展进程和最新进展，包括二维材料间的近场热辐射机理以及尺寸效应导致的远场热辐射增强；其次，介绍了近年来纳米光学材料在辐射制冷应用中的重大进展，包括可以实现高效日间辐射制冷的各种纳米光学材料设计；最后，进一步介绍了日间辐射制冷的各种实际应用，包括建筑物制冷、冷凝水收集、舒适衣物与太阳能电池降温等。此外，展望了纳米光学材料的辐射制冷技术在推动荒漠生态环境的治理与改造方面的广阔未来。

图2 (a)Fan团队制作的辐射制冷系统工作原理图及制冷效果，平均制冷功率超过40 W/m2;(b)Yang团队搭建的建筑辐射制冷系统

辐射制冷技术是纳米光学在辐射、热传导方面的一个成功应用。此技术是对集辐射、反射与隔热于一体的新型光功能材料的探索和研发。本文系统总结了纳米光学材料在辐射制冷应用中的重大进展，并且针对国家战略发展，展望了此技术在推动荒漠生态环境的治理与改造方面的广阔未来。这是一篇及时并有意义的综述文章，为想要进入本领域的研究者提供了快速了解本领域发展的参考资料。

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微米气室铯原子自旋噪声谱

利用自旋噪声谱技术研究了无缓冲气体¹³³Cs原子气室的自旋动力学和展宽机制。在宏观原子气室中，自旋弛豫速率失谐频率谱的线型为高斯分布；在空间局域较强的微米气室中，自旋弛豫速率失谐频率谱的线型为洛伦兹分布。实验测量得到的自旋弛豫速率失谐频率谱的展宽约4 GHz，明显大于宏观原子气室中约500 MHz的多普勒非均匀展宽。同时，研究了两种气室的总噪声的失谐频率谱。在宏观原子气室中，总噪声强度强烈依赖于激光相对于原子共振跃迁的频率失谐；在微米气室中，由于较强的均匀展宽，总噪声的失谐频率谱中心处出现明显的凹陷。通过建立简化的物理模型来计算微米气室的展宽机制，在实验与理论中解释了原子的均匀展宽特性。

图1 气室2中自旋噪声谱的失谐频率依赖关系

本文对未填加缓冲气体的两个不同尺寸的¹³³Cs原子气室进行自旋噪声谱的实验测量，在宏观原子气室中，自旋弛豫速率失谐频率谱的线型为高斯分布；在微观气室中，自旋弛豫速率失谐频率谱的线型为洛伦兹分布。还发现，在宏观原子气室中，总噪声强度强烈依赖于激光相对于原子共振跃迁的频率失谐；而在微观气室中，总噪声的失谐频率谱中心处出现明显的凹陷。作者作了比较全面的分析，提出了一个比较直观的模型，能够拟合和解释大部分实验现象。本文研究结果对基于原子自旋态的量子精密测量具有积极的参考意义。

α-突触核蛋白(α-synuclein, α-syn)在帕金森病的发病机理中起着关键的作用，因而近年来受到了越来越广泛的关注。α-syn在膜上的动力学过程对理解其功能至关重要。本文使用基于脂质体的单分子荧光衰减方法—LipoFRET，首次对较高浓度下α-syn与磷脂膜的相互作用的动态过程进行了单分子层面上的研究。研究发现，在溶液中α-syn浓度升高时，其中央NAC区域可离开磷脂膜表面进入水相中；而N端部分位于膜表面内的位置变浅，并有更高的概率脱离膜表面进入溶液中。利用单分子荧光成像对α-syn解离的观察则发现，随着溶液中的α-syn浓度升高，脂质体上的α-syn解离速率加快。因此高浓度下，α-syn在膜上各区域垂直位置变化促进了蛋白从膜上的解离。结合LipoFRET的实验结果可以推断，α-syn的解离可能是由于不同的α-syn分子膜作用位点互相竞争而导致的解离。这样的特征，可能是体内环境中影响α-syn控制其聚集的重要性质。

图1 溶液中高浓度的α-syn促进标记Alexa 555的α-syn从膜上解离的过程模型

本文利用基于脂质体的单分子荧光衰减方法—— LipoFRET 首次对较高浓度下α-syn蛋白与磷脂膜的相互作用动态过程进行了单分子层面上的研究。该研究发现了高浓度情况下，α-syn中央NAC区域可离开磷脂膜表面进入水相中；而N端部分位于膜表面内的位置变浅; 从而导致了脂质体上的α-syn离速率加快。该研究对揭示高浓度下α-syn蛋白与细胞膜相互作用的分子机制具有重要意义，且使用技术手段新颖前沿，对其他类似蛋白质和膜相互作用的研究具有借鉴意义。

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图1 (a) PeLEDs的器件结构; (b) PeLEDs的能级图

作者引入了一种具有宽带隙和较好空穴传输能力的有机小分子材料TAPC，利用无极钙钛矿的发光特性制备了高效率和长寿命的LED器件，且深入研究了器件效率提高的物理机制，TAPC在提高空穴传输与注入能力的同时，降低了激子在界面处的猝灭，从而提高了激子的复合发光效率。论文采用激子阻挡层设计钙钛矿LED器件结构，从实验和理论两方面研究了激子阻挡层对器件发光性能和稳定性的影响。论文论述清楚、图表规范、结论合理，有创新和学术价值，对钙钛矿LED的研究具有一定的参考意义。

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可调谐二极管激光吸收光谱技术是一种应用非常广泛的吸收光谱测量技术。利用宽带可调谐窄线宽光源进行吸收光谱测量的超光谱吸收技术可以在单次扫描中获取一段连续光谱的所有吸收数据，可大大提高可调谐二极管激光吸收光谱技术的数据信息容量和光谱诊断能力。分析了在2 μm波段对水进行超光谱吸收测量时对激光器输出线宽的具体要求。利用掺铥光纤在2 μm波段较宽的发射谱，采用可调谐法布里-珀罗滤波器和光纤可饱和吸收体相结合的技术方案搭建了一台宽带调谐窄线宽的2 μm光纤激光器，获得了1840—1900 nm约60 nm范围的调谐光谱输出，激光器静态线宽仅为0.05 nm。利用该光源对空气中水在2 μm波段的吸收光谱数据进行了超光谱吸收测量，在1856—1886 nm约30 nm的光谱范围内分辨了35条水的吸收谱线。通过对不同线宽条件下1870—1880 nm范围内的理论吸收光谱数据进行对比发现，测量数据无法有效分辨分别位于1873 nm和1877 nm处与强吸收线相邻的两条吸收谱线，且测量结果与激光线宽在0.08 nm条件下的HITRAN2012光谱数据库最为接近。这表明，在动态扫描过程中激光器的线宽得到了展宽。

图1 1870—1880 nm范围内吸收谱线及残差 (a)吸收谱线; (b)残差

本文利用掺铥光纤激光器搭建了一台窄线宽的可调谐TDLAS光源，并利用该光源测得了水在两微米波段的几十条吸收谱线。研究内容新颖，创新性和实用性强。

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作为一种快速、低成本和非接触的测量手段，光学散射测量在半导体制造业中的纳米结构三维形貌表征方面获得了广泛关注与运用。光学散射测量是一种基于模型的测量方法，在纳米结构待测参数的逆向提取过程中，为降低参数之间的耦合性，通常需要将结构的光学常数作为固定的已知量，即假设结构的材料光学常数不受光学散射仪入射光照的影响。事实上，这一假设对于半导体制造业中的绝大多数材料是成立的，但某些感光材料的光学常数有可能随着入射光的照射时间增加而发生改变，而由此产生的误差会在一定程度上传递给待测形貌参数的逆向提取值。本文针对聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶薄膜培片和光栅结构分别开展了光学散射测量实验与仿真研究，结果表明该光刻胶材料的光学常数随着入射光照时间增加而变化，进而导致光栅结构形貌参数的提取结果较大地偏离于真实值，不容被忽视。这一研究发现将为更进一步提高光刻胶纳米结构三维形貌参数的测量精确度提供理论依据。

图1 PMMA光刻胶仿真光栅的结构示意图

本文通过理论建模和实验测试，研究了入射光照对PMMA光刻胶纳米结构的光学散射测量的影响。研究得出结论提示：光刻胶光学常数随入射光照射发生的变化对光栅形貌参数提取结果的影响较大，“材料光学常数不随入射光的照射而发生变化”这一假设条件将不再适用。该研究成果对相关研究具有较好的参考价值。

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钝体是目前各种工程中广泛应用的一种结构，钝体绕流的尾迹涡动力学也是经典的流体力学研究对象之一。本文通过直接数值模拟，针对低雷诺数下各种钝体结构的不可压缩绕流，当形成三维尾迹时，研究具有特定符号的涡量分布特征。通过分析两类钝体结构，基本的直柱体和受到几何扰动的柱体，总结并得到了更为广泛适用的涡量符号律。通过对比并分析这两类钝体结构，结合理论证明的结果，进一步厘清了对产生涡量符号律的这两类钝体结构之间的内在物理关联，即引起自然失稳的小扰动在惯性力作用下产生的表面涡量只能向下游演化发展，而几何扰动则根据扰动位置，产生的表面涡量可以向扰动上游或下游演化发展。从而可以推测所有钝体结构尾迹中的各种型式的涡脱落模态，从涡量符号律的演化角度来看，实际上是一致的，都是起源于壁面产生特定符号组合规律的Π型涡。

图1 Re = 100, W/λ = 0.1且λ = 8时圆锥柱尾迹中三个涡分量等值面图(其中红色和蓝色分别为正值和负值, 背景为z=0处ωz的等值线色图)　(a) ωx; (b) ωy; (c) ωz

本文通过理论建模和实验测试，研究了入射光照对PMMA光刻胶纳米结构的光学散射测量的影响。研究得出结论提示：光刻胶光学常数随入射光照射发生的变化对光栅形貌参数提取结果的影响较大，“材料光学常数不随入射光的照射而发生变化”这一假设条件将不再适用。该研究成果对相关研究具有较好的参考价值。