福建省量子调控与新能源材料重点实验室的主要科研成果

 

近3年来，重点实验室老师承担科研课题51项，其中部委课题17项、国家基金项目15项，总经费达到1878.164万元。发表论文100多篇，其中SCI一区13篇、二区8篇，并获得2项奖励成果。

1. “量子纠缠与幺正操作及其在量子信息处理中应用”2014年获福建省自然科学二等奖

2. “腔QED系统消相干效应的利用与抑制研究”2013年获福建省自然科学三等奖

3. 在冷原子研究方面取得重要进展

对冷原子的研究是当今量子调控研究的一个重要组成部分。 研究室主要从事超冷原子的理论研究，重点对自旋轨道耦合的超冷费米气体和玻色气体的奇异量子特性进行研究，从而发现新的量子物态，其研究成果对于指导冷原子实验的开展以及进行理子模拟具有积极的前瞻作用，在精密物理测量以及量子信息等领域具有广泛的应用前景。在这个领域共发表SCI收录的学术论文12篇，其中第一作者文章9篇。这9篇中，有一篇是发表在物理学顶级刊物Physical Review Letters (PRL)上，有7篇是发表在物理学权威刊物 Physical Review B/A上。现主持1项国家自然科学面上基金，1项教育部新世纪优秀人才支持计划，1项闽江学者特聘教授支持计划，和1项学校创新团队项目。

4. 在锂离子电池基础研究和工程化应用方面取得重要进展

现阶段锂离子电池面临严峻的发展瓶颈：一是电池材料比容量低；二是大电池的循环寿命和安全寿命不太理想。实验室针对这一技术瓶颈，开展了锂离子电池新型电池材料（钛基和碳基）和电池材料表面改性研究，以改善材料的电化学性能，尤其是高/低温循环稳定性和倍率性能。我们的研究成果在J. Power Sources、J. Mater. Chem.、Electrochim. Acta、Chem. Comm.、Electrochem. Comm.、J. Phys. Chem. C等著名刊物发表论文30篇，其中SCI一区10篇；授权发明专利3项，主持国家自然科学基金4项和省部级项目5项。

基于我们授权的3项发明专利，我们自主设计研发了如下图所示的具有知识产权的纳米硅喷涂系统，实现涂布与电极表面纳米修饰一步完成，简单易行，高效而低成本，该系统已经应用于我们的中试研究。

 

自行设计研发的电极表面超声喷雾系统

5. 新型太阳能光伏材料研究

在新型太阳能光伏材料研究方面，针对目前太阳能电池成本高等问题，开展了复合氧化物、铜铟镓硒和铜锌锡硫等新型太阳能电池的研究。本实验室首次使用一种新颖的氧化物纳米颗粒墨水法制备了高质量CZTS薄膜。所研究的纳米复合薄膜有望作为薄膜式太阳能电池的光转换片，提高其光电转换效率。研究结果发表在J．Power Sources 276 (2015) 145-152上。

6. 太阳能光热

在已有的光电子薄膜的设计、制备以及监控等工作的基础上，开展制备彩色的选择性吸收薄膜的研究。所制备吸收膜的颜色有黑色、紫色、淡黄绿色、红色和淡橙黄色。该研究得到国际同行专家的高度肯定，成果发表在国际能源类著名刊物Solar Energy Materials and Solar Cells上（SCI 一区）。

7. 微纳光学

重点攻关微纳加工技术中的共性关键性问题，侧重于采用新的加工技术与新型光电功能材料的研发与结构构建，提高太阳能电池的转换效率，同时开展大功率白光LED荧光粉的制备及性能研究。研究成果已在《Photonic Nanostruct》、《J Sol-Gel Sci Technol》、《Microsyst. Technol.》、《Opt Mater》等杂志上发表文章12篇，主持国家自然科学基金2项。其中，我们自主研发了具有高分辨率、高稳定性的感光性功能材料并搭建了光刻平台，可实现分辨率达亚微米级甚至是纳米级的大面积、低成本、高质量的微纳光学阵列器件的制备。

8. 石墨烯的控制合成及磁性研究

最近，我们在缺陷型氟化石墨烯的控制合成及磁性研究取得了较大的进展：通过空位缺陷、氟的掺杂量等因素调整氟化石墨烯表面的氟团簇排列和边缘氟原子浓度，从而提高氟原子贡献自旋的效率。相关工作在Appl. Phys. Lett.、Carbon 等刊物上发表。

9. 先进材料设计方向取得新进展

研究组主要开展基于第一性原理结合Monte Carlo模拟的新材料设计，在石墨烯和碳纳米管的材料力热性质、稀磁半导体、拓扑绝缘体的磁性掺杂、表面/界面材料功函数调控、锂离子电池正极材料表面修饰等研究方向取得了一些重要的成果，多项工作发表在Phys. Rev. B、J. Appl. Phys.、J. Mater. Chem.、Nanotechnology等国际知名学术刊物上。