科技盘点 | 柔性可穿戴“电子皮肤”，让机器人的“第六感”突破极限；破解生命密码：自旋电子助力疾病治疗全新路径

全光信号处理、全光计算和量子芯片等领域的快速发展对非线性光子器件的集成度、调制速度、功耗等性能提出了新挑战，如何突破非线性光子器件功耗与尺寸的限制，在微纳尺度下提升非线性光子器件性能是光子集成领域的重要科学问题。介电常数近零材料在亚波长尺寸上表现出超快、超强非线性效应的特征，被广泛用于片上全光调制、全光开关、光子探测、量子纠缠源等领域的研究。损耗大是ENZ材料的最大缺点，这导致ENZ材料Q因子低、作用距离短，难以走向实用化发展。因此，不断探索新的物理机制降低ENZ材料损耗、获得高Q因子是实现高性能非线性光子器件的关键。

中科院课题组通过将ENZ薄膜嵌入到金属与半导体介质的混合超表面结构中，首次在近红外波段提出了基于ENZ薄膜的准连续域束缚态超表面结构，使得在大损耗的ENZ材料中通过消除辐射损耗实现高品质Q因子。相比于ENZ薄膜，该超表面结构非线性系数提高了3个数量级，可有效降低片上非线性光子器件的功耗。该研究成果为实现纳米尺度下的超强非线性和超快动力学提供了新思路，可拓展于基于二维材料的片上光子器件研究，有望在集成光子学领域发挥重要作用。

可穿戴、柔性化微电子的发展刺激了对兼容性高、耐用性强的产能、储能和用能一体化集成系统的需求。其中，平面微型超级电容器具有高功率密度和快速充放电的特点，能够随时随地收集能量转化单元产生的剩余电力，为电子设备供电。目前，为实现高效一体化自供电气体传感微系统，亟需开发与能量转化、能量存储及能量使用器件高度兼容性的制备技术，以及高性能柔性电极材料和气体传感材料。

近日，中科院研究团队采用静电组装策略，制备出具有高比表面积（360m2/g）、超薄结构（3nm）和高导电性的二维Fe-ZIF/G异质结构纳米片，作为柔性固态微型超级电容器高电容微电极材料。该微系统在室温下对氨气响应显示出高的选择性，而且在低氨气浓度（2ppm）条件下具有高的响应性。该工作为构建可打印的自供电微系统提供了新途径。