高压放电充气毛细管可产生等离子体通道，用于激光尾波加速。为探究尾波级联加速所使用毛细管内的气体流动及分布规律，本文建立了基于标准k-ε模型的弯曲毛细管内气体流动计算模型。以氦气为工质，对弯曲毛细管内可压气体流动过程进行数值模拟，分析了不同结构、充气背压、充气口位置对毛细管内气体密度分布及速度场的影响。结果表明：双侧对冲弯曲毛细管在充气口之间管段具有较为稳定的气体密度分布，充气口附近气体密度波动随充气口与毛细管两端距离的增大而减小；在“直+弯”结构的级联加速毛细管中，负责电子注入的直通道口径会对弯管内气体密度分布造成影响，当电子注入通道口径小于150 μm时，弯曲毛细管内气体流动受到直通道的影响较小，可作为级联结构中的电子束导引通道。

图11  不同电子注入通道口径下弯曲毛细管内的气体密度分布 (a)直管径50 μm；(b)直管径100 μm；(c)直管径150 μm；(d)直管径200 μm；(e)直管径300 μm

该工作基于上海交大的电离毛细管，利用标准k-ε模型对其内部的气体流动和分布进行了模拟计算。模拟的气体分布与实验测量结果基本吻合，并对电离毛细管的级联设计给出了建议。该工作具有较高的科研和应用价值。 

纳米“热点”系统中的梯度变化热导率，是纳米尺度热传导中的新现象。背后的新机理，为解决纳米器件散热等工程问题提供理论基础。文章首先回顾了近期在纳米体系中发现的热传导新现象。然后，重点围绕“热点”梯度热导率，阐述了不同维度体系的梯度热导率变化规律。并根据原子振动模式与声子散射的变化，阐释了梯度热导率的物理机制。最后，概述了纳米“热点”的梯度热导率特性给纳米器件散热带来的新挑战和新机遇，对未来在该方向研究进行展望。

图1  纳米“热点”系统示意图 (a)准一维结构，例如碳纳米锥(台)；(b)二维结构，例如石墨烯圆盘；(c)三维结构剖视图

纳米“热点”问题是纳米器件领域发展的一个重大挑战，对“热点”系统的热导率进行深入的研究有助于解决芯片等纳米器件的散热问题。本文系统地归纳了纳米“热点”系统中的梯度热导率现象以及产生的原因，并对梯度热导率研究还需解决的问题进行了展望，具有很好的参考价值。

以钙钛矿为代表的共点配位多面体晶体(CSCPC)具有独特而丰富的光、电、磁性质，在多铁材料、快离子导体、光电催化等方面具有广阔的应用前景。在众多CSCPC中，具有优异理化性质的相只是极少数。因此，如何通过结构调控获得这些相，一直是相关领域的研究热点和“卡脖子”问题。受此启发，本文从相结构的角度评述了近年来高性能CSCPC的合成研究，以期明确相转变的内在规律，并揭示其中所蕴藏的相调控机制。首先系统地总结了CSCPC中常见的多面体和晶格骨架的类型，并将多面体畸变大致分为偏移、转动、变形三大类。以此为基础，对各类材料合成方案进行分析和归纳，发现传统的合成方案多依赖于宏观尺度上对温度、压力、组分等外部物理条件的改变。近年来，新兴的合成方案聚焦于对多面体几何和拓扑结构的微观调控，如利用容忍因子和基板趋近效应来构造相结构。它们在本质上都遵循着共同的相调控机制，即通过引发多面体的畸变来诱导晶体转变成具有目标属性的相结构。不同的是，后者具有更强的目标导向性，但其适用面还局限在配位八面体的转动体系，如何拓展其应用范围尚存挑战性。此外，“明确引发畸变的根源及各畸变间相互作用” 以及“基于计算机科学的定制化指导”都是优化合成方案的未来方向。本文所做的调研和评述以期为高性能CSCPC材料的设计和制备提供一些思路和启发。

图1 部分CSCPC的结构、晶格骨架和畸变类型的示意图　(a)由配位八面体构成的类钙钛矿结构和(b)由配位四面体构成的方钠石结构，以及根据二者分别推演出的(d)简立方的(三维)晶格骨架和(e)球状的(高维度)晶格骨架；(c) 拉伸状的Jahn-Teller畸变和 (f) C₄类型的二阶Jahn-Teller畸变。黄球、蓝球和红球分别代表A，B和X位的原子/离子

本综述系统地总结了CSCPC中常见的多面体和晶格骨架的类型，对各类材料合成方案进行分析和归纳，最终明确相转变的内在规律，并揭示其中所蕴藏的相调控机制等，有望对CSCPC的潜在应用和发展提供较好的借鉴作用。

受激光强度制约，单束激光驱动下质子束能量难以提升。本文提出一种多束超短强激光掠入射微带靶两侧驱动质子加速新方法。两束激光驱动设置下，可获得能散度约3%、能量约165 MeV的质子束。二维粒子模拟显示，激光在固体靶两侧提取大量准直性高能电子电荷并注入靶后方，在靶后方自行建立纵向聚束场驱动质子加速和聚束，形成准单能高能质子束。研究还表明，利用四束超短强激光掠入射微带靶两侧，可获得能散度约2%、能量约250 MeV的质子束。多激光束驱动质子加速机制为质子束能量提升提供了新的思路，准单能高能质子束有望在医学治疗领域得到应用。

图4  四束飞秒激光脉冲与微带靶相互作用示意图和二维PIC模拟结果 (a) 四束激光分别以10°、15° 掠入射平面固体靶；(b) 黑线为四束激光靶后纵向聚束场，红色虚线为两束激光靶后纵向聚束场；(c) 横向场E_y的分布；(d) 黑线为四束激光质子截止能量，红色虚线为两束激光质子截止能量

本文针对如何提高强激光质子的能量和单色性进行了数值仿真研究，提出了用多束飞秒强激光脉冲掠入射平面固体靶产生准单能高能质子束的方案。本方案提供了多束协同打靶的有趣思路，创新性佳，且具备可扩展性，有良好的应用前景和参考价值。

现有均匀场往往基于阵列天线的特殊排布，通过平顶波束赋形在角远场区域或者通过点聚焦在近场区域生成的，生成的均匀场直接受制于阵列排布形态且无法灵活调控。提出了一种基于角谱域和改进时间反演方法相结合的均匀场生成方法，该方法不受阵列排布的限制，能够以同一阵列排布形态，在包括近场区域在内的任意位置，生成指定大小、形状以及偏转角度的多种均匀场。首先理论解析了本方法不受阵列排布限制的原因；其次数值验证了固定阵列排布形态灵活生成多种均匀场的能力；最后引入时间反演方法，并做出反演信号幅度倒数加权的改进，解决了上述均匀场在生成过程中由幅度衰减和相位延迟带来均匀场平坦度恶化等问题。研究结果表明，合成场质量与其对应角谱域包络的主瓣和副瓣信息有关，且生成任意均匀场必须包含至少1/2的角谱域主瓣信息和1/2的副瓣信息。本方法能够灵活调控一维和二维均匀场的位置、大小、形状以及偏转角度，为灵活生成均匀场提供了一条新思路。

图3  改变阵元数量后的角谱域和合成场 (a)阵元间距为0.5λ的角谱域采样结果；(b)不同阵元数量的阵列在目标位置的合成场

本文基于角谱域和时间反演方法，实现了无须计算迭代优化，生成指定大小、形状和偏转角度的多种均匀场的方法，在空间测试、微波热成像等领域具有重要的应用前景。