小南“秋收季”！速览科技领域新进展

南京大学物理学院声学研究所、人工微结构科学与技术协同创新中心程建春教授和梁彬教授课题组在二维体系声角动量操控方面取得重要进展，提出并构建了基于声超构材料的单声源声马达，以声波为唯一驱动源实现了对目标载荷的非接触式高速旋转操控。

声马达工作原理图

这种仅需单一声源驱动、适用于任意器件外形的声马达极大地简化了角动量器件的构造，丰富了声人工体系的角动量操控手段，在非接触式粒子操控、片上声通信等领域有重要的应用背景。

南京大学物理学院声学研究所、人工微结构科学与技术协同创新中心程建春教授和梁彬教授课题组在声人工结构研究方面取得重要进展，提出并构造了基于有源共振腔体的一维紧束缚非厄米声学系统，首次在实验上观测到了合成参数空间中由外尔点演化而成的声学外尔奇异环。

课题组通过在一维紧束缚模型中引入非厄米调制和虚拟的参数空间维度，构造了具有高效非厄米调制功能的有源共振腔单元，首次在实验上实现了一维非厄米声学系统中的外尔奇异环。基于所设计的有源共振腔体单元，课题组建立了具有非厄米效应的一维耦合腔体声子晶体系统（含如图所示），并通过对系统能带结构进行实验表征，验证了参数空间中由奇异点组成的合成外尔奇异环以及由一维边界态组成的合成费米弧。

图（a,b）一维非厄米紧束缚模型。（c）12组带有反馈电路的有源共振腔体单元（腔A和腔B）组成的一维非厄米声子晶体实验结构图。

糖尿病显著增加认知障碍包括轻度认知损伤和痴呆的发生风险，严重威胁老年健康生存。然而，临床研究表明，控制血糖不能保护认知功能。因此，迫切需要进一步揭示糖尿病认知功能障碍的机制，寻找能够治疗糖尿病认知障碍的新策略。

南京大学医学院附属鼓楼医院毕艳教授课题组首先利用脂肪移植来研究脂肪组织在糖尿病认知功能损伤中的作用。结果发现，正常小鼠在移植糖尿病小鼠的脂肪组织后出现认知功能损伤，海马突触密度降低。进一步通过细胞实验发现，糖尿病脂肪组织分泌的脂肪因子可造成神经元突触损伤，而去除外泌体可显著减轻此效应。

丙交酯为从原料乳酸生产聚乳酸过程中的关键中间体，国内企业在乳酸制备丙交酯环节缺少具有自主知识产权的丙交酯连续化工业生产技术，成为制约我国聚乳酸产业发展的瓶颈。南京大学原创的"丙交酯连续化生产成套关键技术"已通过与河南金丹乳酸科技股份有限公司合作的实施"1万吨/年聚合级L-丙交酯生产项目"完成了科技成果转化，该项目基于南京大学自主开发的两项关键创新技术：张全兴院士团队开发的生物基高效复合催化剂和张志炳教授团队开发的传质强化反应-精细分离技术。此次20万吨聚合级乳酸及配套工程、15万吨聚乳酸工程重大项目开工仪式的举行，是对南京大学持续探索以基础研究为根，向创造技术、成果转化延伸拓展的"三位一体原创驱动式"科学研究新模式的生动阐释。

南京大学张勇教授、肖敏教授、祝世宁院士领衔的科研团队发展了一种新型非互易飞秒激光极化纳米铁电畴技术，并在铌酸锂晶体中成功演示了激光3D打印纳米铁电畴，相关工作以"Femtosecond laser writing of lithium niobate ferroelectric nanodomains"为题发表在2022年9月15日的Nature上。这一工作是该团队在发展激光擦除铁电畴工艺并制备出首个铌酸锂三维非线性光子晶体之后的又一重大突破。

该研究将飞秒激光极化技术与铌酸锂铁电畴工程有机结合，突破了传统技术的壁垒，首次在三维空间实现了纳米铁电畴可控制备。飞秒激光极化技术可以进一步应用于其他铁电晶体，包括钽酸锂和磷酸钛钾晶体等，并促进高性能三维光、声、电集成器件的发展。

飞秒激光3D打印纳米铁电畴

南京大学化学化工学院潘毅教授、王毅教授和郑佑轩教授团队以笼手性碳硼烷并茚酮结构作为电子受体，通过调整电子给体基团咔唑与苯环的连接位点，设计合成了2个蓝色笼手性碳硼烷发光材料Cb1和Cb2，拆分得到了两对对映体(R/S)-Cb1和(R/S)-Cb2，并对它们在圆偏振发光（CPL）和聚集诱导电化学发光（AIECL）方面的性质应用进行了研究。

该工作将碳硼烷笼手性电子受体这一全新的手性源应用于手性发光分子的设计，合成的Cb1和Cb2表现出较高的g因子，证明了碳硼烷笼手性在手性分子设计合成中的潜力。而通过调整供电子基团与苯环的连接位点，使结构类似的Cb1和Cb2显示出了在不同领域的应用价值。

南京大学物理学院马余强院士团队在之前研究纳米载体-生物界面作用的理论模拟方法基础上[Nat. Commun. 10, 4520 (2019); J. Am. Chem. Soc. 141, 18910 (2019);J. Am. Chem. Soc. 142, 4800 (2020)]，进一步发展了统计物理相关的多尺度方法，从微观相互作用角度很好地解释了蛋白质的宏观相分离行为，并揭示了ATP对蛋白质相分离影响的物理机制。

在这项工作中，作者基于第一性原理精确计算了蛋白质残基间及其与ATP间的作用方式和强度，并发展了可区分特异性和非特异性相互作用的平均场理论及粗粒化分子动力学模拟，从而建立了一种从微观相互作用、介观动力学到宏观相行为的跨尺度研究方法。运用该方法，作者揭示了纯FUS蛋白体系的相分离机制，进一步研究发现ATP对FUS蛋白相分离的影响。该工作给出了一种研究生物相分离的新思路，对理解生命复杂系统的物理规律有着重要意义。

FUS蛋白的相分离机制

快速射电暴是一种来自宇宙深处的射电爆发现象，国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜（FAST）对快速射电暴FRB 20201124A进行了54天的观测，发现了1863次爆发。详细分析发现它的法拉第旋转量（Faraday rotation measure，简称RM）存在显著变化，并伴有法拉第转化和退偏振现象。

南京大学王发印教授领导的团队首先发现FRB 20201124A周围环境贡献的RM会改变符号，表明周围的磁场改变了方向，该现象与银河系内Be/脉冲星双星PSR B1259-63/LS 2883相似。据此，他们提出FRB 20201124A产生于磁星（磁场特别强的中子星）和Be星组成的双星系统，解释了FRB 20201124A独特的观测特征。这项工作提出的RM演化的新模型为解释快速射电暴的起源提供了重要线索。

图（a）磁星和Be星组成的双星系统。（b）Be星风盘的磁场和密度分布。

在2020年，Nature杂志报道了简单的Kagome机械网络中存在一种特殊的对偶映射[Nature, 577, 636 (2020)]。2021年，马余强院士合作团队发现软物质胶体体系可以用来自组装形成另一种负泊松比的可形变对偶结构[Phys. Rev. Lett. 127, 018001 (2021)]，该结构在自对偶点(self-dual point)还会出现临界倾斜的狄拉克锥。然而，该隐对称的起源一直是一个未解之谜。

近期，南京大学物理学院马余强院士合作团队对该问题的研究取得了重要突破，成功破解了可形变结构中隐对称的起源之谜，发现该隐对称来自可形变力学网络中铰链结构特殊的"部分中心对称性"（partial central inversion symmetry）。该隐对称性可以导致类似化学中"同分异构体"的"动力学异构体"（dynamic isomerism）出现。该效应可以用来实现一种无耗损、无反射的新型本征波导结构。

图（a-c）铰链对偶变换。（d-g）多铰链串联形成的"动力学异构体"构型。（l）利用"动力学异构体"实现新型的无耗损和无反射的本征波导结构。(h-j)一维周期性铰链的对偶变换和振动谱。

（一）一种由电子、空穴自由度编码的新型纠缠态

南京大学物理学院陈伟教授和邢定钰院士课题组在固态准粒子纠缠态的制备和探测方案研究中取得重要进展，提出利用电子、空穴自由度作为物理比特，从而克服了传统方案对难以实现的分束器的依赖，大大简化了固态电子纠缠态的测量方案。

课题组创新性地提出，利用电子、空穴自由度或南部旋量（Nambu spinor）来编码纠缠态，成功摆脱了对旋量分束器的依赖，大大简化了纠缠态的测量方案。该工作提出了具体物理装置，并对纠缠态制备手段、量子门操控方案、具体物理参数和测量步骤都进行了详细的计算和讨论。理论预言了该新型纠缠态的物理信号可以在很大参数区间内违背贝尔不等式。该工作为固态准粒子量子纠缠的研究开辟了一条新途径。

图（a）装置图。（b）南部旋量在布洛赫球上的表示，北极和南极分别对应于电子态和空穴态。（c）超导体和门电压引起南部旋量的有效旋转。

（二）一种由镜面-时间反演联合对称支配的新型非厄米相变

南京大学物理学院陈伟教授和邢定钰院士课题组在非厄米相变的研究中取得重要进展，发现了非互易格点中的实能谱由量子化条件所保证，以及该系统中由内秉镜面-时间反演（MT）联合对称导致的新型非厄米相变。课题组基于正常粒子和狄拉克粒子模型对该问题进行了较为深入的研究，得到了若干有趣的物理结果。

图（a）非互易Harper-Hofstadter模型和（b）非互易蜂窝格子模型。（c,d）对应（a,b）模型中的复数能谱以及Onsager-Lifshitz量子化轨道示意图。（e）带电粒子在磁场中的准经典轨道。（f）内秉MT对称性的准经典图像理解。

吴培亨院士领导的南京大学超导电子学研究所张蜡宝教授课题组研制出压缩感知读出的阵列超导单光子探测器，实现了面阵探测器的单通道高保真读出，对推动阵列超导单光子探测器及其实际应用将发挥重要作用。

阵列探测器压缩感知读出方案示意图