近期，西安交大科研人员在地质、医工交叉、半导体、气候、物理等领域相继取得重要进展，一起来看这些新突破、新成果！

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西安交大科研人员在地震波油气探测的智能化表征领域取得新进展

• 发表期刊

《海洋与石油地质学》

（Marine and Petroleum Geology）

• 内容摘要

近日，西安交通大学数学与统计学院高静怀科学家工作室发表在国际期刊《海洋与石油地质学》（Marine and Petroleum Geology）上的论文Machine learning-based seismic spectral attribute analysis to delineate a tight-sand reservoir in the Sulige gas field of central Ordos Basin, western China被国际著名科技机构ADVANCES IN ENGINEERING（AIE）遴选为关键科学文章，并进行了专题报道。

针对“致密油气介质中地震波信息的多维度表征与解释”，西安交通大学数学与统计学院高静怀带领团队成员提出了一系列适用于致密油气介质地震波信息表示的频率同步挤压/时间同步抽取相空间变换系列，建立了一套基于机器学习的多维相空间地震属性智能提取和解释框架及其软件模块，在实践中认识了鄂尔多斯盆地致密气储层分布与产量间的幂指数关系，支撑了我国目前致密油水平井最长水平段3035米的历史纪录，取得了巨大的经济效益。此外，相关系列研究工作还在国际期刊Geophysics、IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing等发表论文十余篇。

• 文章作者

西安交通大学数学与统计学院副教授王治国为该论文第一作者，工作室首席科学家、教授高静怀为共同通讯作者，中石油长庆油田分公司王大兴教授级高工、美国西弗吉尼亚大学教授Dengliang Gao为共同作者。

论文链接

https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2019.104136

西安交大医工交叉取得新突破高位截瘫失语患者“说”出“心里话”

• 内容简介

近日，二附院重症医学科联合西安交大机械工程学院使用脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI）技术，成功使一位高位截瘫失语患者“说”出“你好”。

BCI技术是一种利用各式电极采集大脑活动产生的生物电信号，并通过计算机对信号进行处理分析，解码运动、视觉等信号，从而实现人机交互的技术。根据采集信号的方法不同，BCI系统可分为有创BCI和无创BCI。前者直接从大脑皮层表面采集脑电信号，需要通过手术植入芯片；而后者通过脑电帽等穿戴设备，从头皮上采集脑电波信号，记录脑电图（Electroencephalogram，EEG）。EEG反应了大脑组织的电活动及大脑的功能状态，通过对脑电图的分析，可以探测和识别人的意图，并据此可实现对外部设备的直接控制。

• 应用前景

目前，BCI技术在教育、军事、医学等领域都有着非常广泛的应用。在医学领域，BCI可用于诊断脑部神经性疾病，预测和抑制癫痫的发病，可用于中风患者的康复训练等。但在重症医学领域中，BCI的应用还比较有限。简单的“你好”两个字，代表了BCI技术在重症患者中的应用迈出了一大步。BCI技术有望实现重症患者和医护及家属的有效交流，切实反映患者病情变化，提高ICU患者诊治疗效，改善预后；同时也可及时反映患者诉求，实现ICU患者人文关怀的个体化及智能化。

西安交大单智伟教授团队合作研究在无机塑性半导体领域取得重大突破

• 发表期刊

《科学》（Science）

• 内容摘要

图1.InSe单晶块体的超常塑性。（A）晶体结构；（B-D）样品可折叠或弯曲成“纸飞机”、莫比乌斯环、螺旋圈等各种形状而不破裂；（E）沿c轴与（F）垂直c轴方向压缩的应力-应变曲线及压缩前后样品照片。

图2.InSe塑性变形机制与机理。（A）刃位错的反傅里叶变换扫描透射暗场像（IFT-DF-STEM）；（B-C）扫描电镜（SEM）下原位压缩实验，揭示了层间滑动与跨层滑移；（D）常见六方结构二维材料的面内杨氏模量；（E）滑移能与解理能；（F）差分电荷密度与（G）晶体轨道哈密顿分布密度（COHP），间接佐证了层间长程作用力的存在。

近日，西安交大材料学院单智伟教授团队与上海交通大学、中国科学院上海硅酸盐研究所等单位合作，在无机塑性半导体领域取得重大突破。该研究发现，二维结构范德华半导体InSe在单晶块体形态下具有超常规的塑性和巨大的变形能力，既拥有传统无机非金属半导体的优异物理性能，又可以像金属一样进行塑性变形和机械加工，在柔性和可变形热电能量转换、光电传感等领域有着广阔的应用前景。

相关成果以“Exceptional plasticity in the bulk single crystalline van der Waals semiconductor InSe”为题发表在《科学》（Science）上。

• 文章作者

该工作的通讯单位和第一作者单位为上海交通大学，微观力学测试与表征部分是由西安交大完成：材料学院单智伟教授团队的王悦存副教授为该工作的共同第一作者，单智伟教授为作者之一。史迅教授/研究员、Jian He教授、陈立东研究员为本文通讯作者；上海交大魏天然助理教授、上海电机学院金敏教授为共同第一作者。

论文链接

https://science.sciencemag.org/content/369/6503/542

西安交大水凝胶通用粘接取得重要进展

• 报道杂志

《先进功能材料》

（Advanced Functional Materials）

• 内容摘要

近日，西安交通大学航天航空学院软机器实验室卢同庆教授及高扬博士提出水凝胶通用粘接的概念。研究团队以聚丙烯酸接枝儿茶酚形成的长链聚合物作为胶水，简单方便地使多种水凝胶与多种材料形成有效粘接。作为胶水的聚合物溶液可以扩散到水凝胶网络中，带有儿茶酚的聚合物长链在氧化剂的触发下发生交联，原位形成的聚合物网络像“分子缝线”一样与水凝胶网络拓扑缠绕在一起，同时聚合物链上的儿茶酚又可以通过各种相互作用与不同基底材料键合，从而产生强韧粘接，其粘接能高达200-400J/m2。这一研究不仅为水凝胶粘接提供了一种方法，同时极大简化了柔性器件和可穿戴设备中的异质材料组装问题，并且在医学和工程应用中具有巨大的潜力。

该研究成果以“软湿材料强韧粘接的通用策略”（A universal strategy for tough adhesion of wet soft material）为题发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials，影响因子：16.836; DOI: 10.1002/adfm.202003207）上。

• 文章作者

西安交大航天航空学院青年教师高扬博士及硕士研究生陈姣姣为论文的共同第一作者，卢同庆教授为论文通讯作者，西安交大机械结构强度与振动国家重点实验室是论文唯一通讯作者单位。

报道链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202003207

西安交大科研人员发现基于体心立方I-WP极小曲面的液态网络框架结构

• 发表期刊

《德国应化》(Angew. Chem. Int. Ed.)

• 内容摘要

近日，西安交通大学材料学院刘峰教授团队与德国哈勒-维滕贝尔格大学Carsten Tschierske教授团队合作，首次发现了基于I-WP型三重周期性极小曲面的八节点纳米网络结构。本研究以星形多亲性小分子为组装基元，构筑八节点的开放网络结构。其中分子两端的极性基团依靠氢键相互作用结合形成八重节点，内侧苯环全氟化的低聚对苯基乙炔基刚性基团依靠π-π共轭作用形成网络骨架结构，液态的脂肪侧链则填充剩余的空间。基于同步辐射光源的略入射小角X射线散射实验结果，证明自组装结构是体心立方结构，空间群为Imm；基于粉末样品的小角X射线散射结果，研究人员运用傅里叶变换重构结构的电子密度图，结果显示样品形成有序的八节点网络结构。对于该八节点开放网络结构的形成原因，作者采用半定量的dV/dr曲线进行探究，发现该结构由四方柱状结构在升温条件下形成，从而与实验结果一致。

该研究成果以“液态有机网络：基于体心立方的液晶八节点网络结构 (Liquid Organic Frameworks: A Liquid Crystalline 8-Connected Network with Body-Centered Cubic Symmetry)”为题发表在化学类旗舰期刊德国应化(Angew. Chem. Int. Ed.)上。

• 文章作者

论文第一作者为西安交大材料学院博士生陈长龙以及哈勒大学Macro Poppe博士，通讯作者为刘峰教授和Carsten Tschierske教授，西安交大金属材料强度国家重点实验室为本文第一单位。

论文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202008784

西安交大科研团队揭示气候因素和管控措施对新冠传播的影响

• 发表期刊

《Science of the Total Environment》

• 内容摘要

气象因素对新冠肺炎传播的影响

近日，西安交通大学管理学院林军教授团队，通过对国内各省、自治区、直辖市、香港地区和新加坡政府官方网站公布的近万条个人病例数据的筛选，运用SEIR仿真模型和计量模型，发现高温可削弱新冠肺炎的传播速度。低温时，潮湿环境会促进新冠肺炎的传播，但高温时（大于25摄氏度），潮湿环境会减缓该疾病的传播。该研究还发现，由于无症状传染期的存在，提高治疗效率（西方发达国家的优势所在）对控制新冠传播的重要性明显下降，而隔离密切接触者和保持社交距离（部分亚洲国家的优势所在）的重要性明显加强，这在一定程度上解释了为什么亚洲国家在新冠管控上的表现相对较好。

该成果以“Containing the spread of coronavirus disease 2019 (COVID-19): Meteorological factors and control strategies”为题被Science of the Total Environment接收并在线发表，该期刊的最新影响因子为6.551，在环境科学200多个SCI检索期刊中排名前8.11%。

西安交大科研人员在强场物理及应用研究领域取得重要进展

• 发表期刊

《物理学评论快报》

（Physical Review Letters）

• 内容摘要

纵向极化电子束与圆偏振超强激光相互作用产生纵向极化正电子束方案

近日，我校能动学院核科学与技术学院胡华四教授课题组从局域稳恒场近似条件下正负电子对自旋极化理论方法出发，研究了超短超强激光场中非线性Compton散射和Breit-Wheeler正负电子对产生过程，创新地提出了利用超短超强激光和极化电子束对撞来产生高极化度、高密度、小角散的纵向极化相对论正电子束的方法。该方法有望突破当前极化正电子源面临的瓶颈，而成为产生纵向极化正电子源的新物理途径。

研究成果以“Production of Highly Polarized Positron Beams via Helicity Transfer from Polarized Electrons in a Strong Laser Field”为题发表于《物理学评论快报》（Physical Review Letters）。

• 文章作者

西安交通大学核科学与技术学院青年教师李彦霏为该论文第一作者和通讯作者，胡华四教授为该论文的共同通讯作者，西安交通大学核科学与技术学院为论文第一作者和第一通讯单位。上海师范大学和中国人民大学为本文合作单位。

论文链接

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.125.044802

西安交大科研人员研发出基于商用电感中巨磁阻抗效应的高性能传感器

• 发表期刊

IEEE Transactions on Industrial Electronics

• 内容摘要

近日，西安交通大学电信学部电子科学与工程学院刘明教授课题组开发了一种基于传统磁芯绕线电感的新型高灵敏度GMI传感器。本课题组采用全新的探测模式，通过单一的电感器件构建了LC谐振电路，可以实现谐振频率附近41036%的磁阻抗变化，远高于传统磁阻器件普遍小于100%的变化率。同时，新型GMI相比传统GMI器件，可以将驱动频率降低到kHz量级，并可以实现静态磁场的测试。采用市场上直接购买的普通电感（成本<1元），可以实现磁场分辨力25nT@0.2Hz、10nT@1Hz。通过电路仿真优化改进后，研究人员将电感元件与电容串联，组成新的LC串联型GMI传感器，降低了驱动信号频率及器件本征阻抗，将磁场分辨力提高到625pT@1Hz（磁场大小约为地磁场的1/100000）。新型GMI传感器所具有的器件简单、成本低、灵敏度高等优点预示了其重大的应用潜力。

该成果以“Magnetic sensor based on giant magneto-impedance in commercial inductors”为题发表在国际顶级期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics（IF=7.5），并申请国家发明专利一项。

• 文章作者

电子科学与工程学院教授王志广和博士生温涛为论文共同第一作者，王志广教授、刘明教授为论文通讯作者。

论文链接

https://doi.org/10.1109/TIE.2020.3007097

西安交大研究人员揭示氧化石墨烯表面质子传导机制

• 发表期刊

《材料化学》

• 内容摘要

近日，西安交通大学电气工程学院新型储能与能量转化纳米材料研究中心应用反应分子动力学的方法，系统探究了在有水分子附着的情况下氧化石墨烯表面的质子传输行为。研究表明氧化石墨烯表面的环氧基团与羟基均可有效吸附水分子进而形成氢键网络，质子可经由该氢键网络在相邻或不相邻的羟基间以较低的能垒传输。相比较而言，环氧基团的质子传导能力较弱，难以观测到自发的质子传输过程。该项工作表明增加氧化石墨烯中的羟基含量可提高其质子传导率。

相关成果以“揭示氧化石墨烯表面水分子介入的质子传导机制”为题发表在材料领域权威期刊《材料化学》上。

• 文章作者

该工作由新型储能与能量转换纳米材料研究中心完成，史乐教授为该文章的第一及通讯作者。西安交通大学为本文的第一作者单位和通讯作者单位。

论文链接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.0c01512

西安交大科研人员在非线性光学研究方面取得新进展

• 发表期刊

《先进光子学》（Advanced Photonics）

• 内容摘要

偶极(a)和六极(b)方位角调制涡旋孤子的拉比振荡，弱纵向周期调制存在于30≤z≤90

近日，西安交通大学电信学部电子学院等离子体与微波电子学研究所张贻齐展示了在弱非线性波导下可以保证方位角调制涡旋孤子稳定传播较长的距离，并且对光波导的折射率引入微弱的纵向周期调制可以使得不同方位角调制涡旋孤子之间发生转换，即实现方位角调制涡旋孤子的光学拉比振荡，填补了学界关于非线性模式拉比振荡研究的空白。理论研究表明势阱的深度与波导的横向尺寸密切相关，这表明弱非线性光波导可以通过多模光纤实现。拉比振荡是以1944年诺贝尔物理学奖获得者伊西多尔·艾萨克·拉比而命名的一种物理现象。在周期驱动场的作用下，粒子可在两个不同能级之间做周期性的跃迁。在光学拉比振荡中，微弱的纵向周期调制发挥的就是周期驱动场的作用。

该研究以“Rabi oscillations of azimuthons in weakly nonlinear waveguides”为题在线发表于《先进光子学》（Advanced Photonics）。

• 文章作者

西安交大硕士研究生靳凯超为论文的第一作者，张贻齐为通讯作者。

论文链接

http://www.clp.ac.cn/EN/Article/OJf97d3a3e801c67a8

「出品 / 党委宣传部」

内容来源 / 交大新闻网

责任编辑 / 崔可嘉