2019年Nature Science 及其子刊论文精选

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锂电池及半导体器件

4月16日

Nature Communications 发表了一篇“卤化铅钙钛矿微激光器的全光控制”的论文。在这篇论文中，作者借用Comsol的光学模块，建立二维模型，模拟了单个钙钛矿微米棒的激光模式转换问题。

5月6日

Nature Communications发表了一篇大牛崔屹的锂离子电池相关论文，题为“锂电池局部温度热点引起的锂快速生长和短路”。作者多次借用Comsol的相应模块去处理热学、电化学问题。比如，使用固体传热模块的模拟了激光加热后的温度分布，利用COMSOL“”三次电流分布，能斯特-普朗克”和二维旋转几何模型进行了电化学模拟等。

6月14日

Science Advances 发表了一篇化学所赵永生老师的激光研究相关论文，题为“有机半导体微晶体中的激子漏斗用于波长可调的激光器”。论文中，作者利用电学模块，计算了C60@OPV微米线中的电场强度分布。

8月9日

Science Advances 发表了一篇印刷功能器件相关论文，题为“通过印刷流动调节共轭聚合物的构象，组装和电荷传输性质”。作者证明印刷流动能够使最初扭曲的聚合物主链平面化以显着增加共轭长度，而使电荷载流子迁移率增加四倍。论文中，作者借用COMSOL的流体及物质扩散模块，模拟了打印过程中液体蒸发的流场分布，进而研究对有机分子构象的影响。

10月31日

Nature Communications 发表了一篇锂离子电池领域研究论文，题为“亲硫的蒙脱石用作锂离子储库用于均匀地沉积锂”。对具有更高能量密度的锂电池的不断增长的需求需要新的电极化学。锂金属由于其高的理论比容量，负的电化学势和有利的密度而有望用作阳极材料。但是，在循环过程中，阳极表面上较低且不均匀的锂离子浓度通常会导致不受控制的枝晶生长。作者通过使用锂硫基蒙脱石作为醚基电解质中的添加剂来调节阳极表面上的锂离子浓度，从而促进均匀的锂沉积，来解决此问题。这可能是优化下一代锂金属电池锂沉积的有前途的策略。论文中，作者借用Comsol及锂离子电池模块联用，用于有限元分析。

微流体

4月 23 日

Nature Communications 又发表了一篇“微流体T型迷宫中的细菌趋化性揭示了趋化敏感性的强表型异质性”的论文，作者利用Comsol中的流体模块及物质运输模块，建立对流扩散模型，研究了细菌细菌的浓度分布及输运特征。

 5月8日

Nature Communications上发表了一篇生物物质检测的论文，题为“纳米孔阻滞传感器用于复杂生物样品中蛋白质的超敏检测”。此论文中，作者使用了Comsol软件的三个模块，分别是AC/DC 模块去模拟静电效应，利用化学物质传输模块去模拟K+离子和Cl-离子的稀释物质传输，利用流体流动模块去模拟层流速度分布。这三个模块的结合用于模拟纳米孔内的例子电流密度，用于作为磁性纳米颗粒与纳米孔之间距离的函数。

5月30日

Nature Communications上又发表了一篇离子微观尺寸的论文，题为“用电解点接触法测量离子的尺寸和相互关系”。文中，作者基于Comsol提供的连续介质模型，利用电化学和物质运输及流体模块模拟了离子迁移率，溶液电导率等数据，同分子动力学模拟一起，去验证离子的尺寸大小及水合离子的结构。

6月27日

Nature Methods发表了一篇微流体在干细胞研究方面的相关论文，题为“调控的信号中心用于人类多能干细胞的空间上的可控图案化”。在论文中，作者借用了Comsol的扩散传质模型，进行了浓度梯度动力学的计算，并对装置内可溶性分子的扩散过程进行了模拟。

摩擦发电和可穿戴器件

5月24日

Nature Communications 上发表了王中林的有关摩擦发电的论文，题为“超低频机械刺激驱动的摩擦电微电机” 论文中，作者借用Comsol软件中的固体力学模块和电学模块计算了微电机两电极间的二维电位分布和转子上的转矩，从而进行了电动过程的模拟。

6月18日

Nature Communications发表了一篇柔性电子领域论文，题为“超薄适形振动响应电子皮肤用于声带识别”。文章中，作者借用电学模块计算了在顶部和底部两电极间施加直流电压时，计算了其电容数据，并模拟了隔膜的对应形变偏转量。

6月19日

Nature Communications 发表了一篇大牛王中林的纳米发电的论文，题为“一种用于水下传感和能量采集的仿生可伸缩纳米发电机”。论文中，作者借用固体力学模块和电学模块，模拟了所制备的方式纳米发电机在拉伸50%下的电位分布和电位变化。

7月2日

Nature Communications 发表了一篇纳米流体发电相关论文，题为“用于高性能纳米流体渗透发电机的MXene / Kevlar纳米纤维复合膜”相关论文。论文中，作者借用Comsol脚本的环境与PNP方程耦合，对离子通道的传输及通道产生的电压电流曲线做了计算，得出了发电的功率及能量转换速率。

8月2日

Science 正刊发表了一篇生物医学相关论文，题为“使用电容摩擦电技术的经皮超声能量收集器件”。作者使用超声波通过皮肤来提供机械能，并制备了一种能够有效收获这种能量的轻薄可植入式的振动摩擦发电机，提供了一种可为医疗植入物供电的技术。论文中，作者使用COMSOL声学模块和固体力学模块模拟了超声传递的声压分布，以及器件在声压下的震动。

微纳光学及超材料

 1月9日

Nature 上发表了一篇光子拓扑学相关论文，题为“三维光子拓扑绝缘体的实现”，虽然具有拓扑保护功能的光子禁闭在光子拓扑绝缘体的二维光子结构中已经得到证明。但是，完整的三维拓扑光子带隙尚未实现。在这里，作者通过实验证明了具有极宽3D拓扑带隙3D光子拓扑绝缘体。在论文中，作者使用COMSOL的RF模块，对3D超材料和3D光子拓扑绝缘体的能带图进行了数值模拟。

4月12日

Nature Communications 发表了一篇题为“高Q值的压电谐振器用于便携式超低频的信号发射机”的论文，其中，利用Comsol的电磁模块和固体力学模块，研究了压电系统的阻抗等物理性质。

4月17日

Nature 正刊发表了一篇题为“谐振电光频率梳”的论文。作者在使用Comsol的电磁模块模拟了三维铜微波腔内部的微波电场分布。

5月1日

Nature 正刊报道了莫特纳米器件中在阈值以下电压下的触发导电现象。在这篇论文中，作者利用Comsol多物理场（电磁和传热模块），耦合了电动力学和传热物理学方程，建立与实验等尺度的模型，研究了莫特器件的电热加热性质，以及它的电压电流响应关系。

COMSOL是功能非常强大的数值计算软件，能够根据研究者的需要自由地求解各种形式的偏微分方程。

COMSOL越来越多地出现在高档次文章，越来越多的研究者将其应用于自己的研究，它可以模拟电磁，光学，声学，力学，流体，化工，电池与电化学等等各种能用偏微分方程来描述物理和化学过程。

COMSOL内置了大量的经典物理模型，对应于各种不同的应用场景，这极大的降低了使用难度，使得一些原本复杂的模拟过程变得更为容易，极大降低的仿真模拟的门槛。

COMSOL是科研界人人可用的软件，而不是被特定领域的专业人士所独用，这也是COMSOL仿真计算越来越多出现在的科研论文中的一个原因。

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