科研速递

导航

科研速递

科研速递
当前位置：首页科研速递

【研究成果速递】Chaos: 应对气候变化，提出碳排放动态调控新策略！

近日，理学院数学与生命科学交叉研究中心原三领教授团队在碳减排研究领域取得进展。面对全球气候变化这一人类社会面临的严峻挑战，团队创新性地构建了随机碳排放模型，并在此基础上系统研究了其拟最优控制问题。相关成果以“Dynamical analysis and near-optimal control strategy of a stochastic carbon emissions model”为题，发表于非线性科学领域的权威期刊《Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science》[Chaos 35, 103103 (2025)]。博士研究生王欣欣为论文第一作者，原三领教授为通讯作者，合作者为澳大利亚斯威本科技大学张同华教授。能源相关排放是全球二氧化碳排放的主要来源，有效控制此类排放对于应对气候变化尤为关键。传统碳排放模型往往未充分考虑环境噪声对系统的影响，然而在实际中，二氧化碳排放过程与能源系统常受到诸多随机因素的干扰。针对这一问题，研究团队提出了随机碳排放模型并研究了其对应的拟最优控制问题。研究表明，有效的减缓策略需要兼顾生态可持续性和经济可行性。从政策制定者的角度出发，团队强调了根据经济发展不同阶段动态调整减排措施的重要性。这种适应性决策，可以在保证经济和生态可持续性的同时，有效缓解气候问题。该成果获得了审稿人的高度评价：“The manuscript addresses an important and timely issue-mitigation of carbon dioxide emissions in the context of energy generation, population dynamics, and environmental stochasticity. The authors extend an existing model into a stochastic framework, which represents a meaningful advancement in the field. The consideration of a stochastic carbon emissions model, coupled with near-optimal control strategies, adds significant value to both theoretical research and practical policy-making. The work is well-motivated and methodologically sound. （该论文处理了一个重要且及时的问题——在能源生产、人口动态和环境随机性背景下推进二氧化碳减排。作者将现有模型拓展至随机框架，是该领域一项有意义的进展。考虑随机碳排放模型，结合近最优控制策略，对理论研究和实践决策都有重要价值。这项工作的研究动机明确，方法严谨。）”图：模型拟合曲线与真实数据的对比。论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0292883

2025-10-09
【研究成果速递】Chem. Rev.：拓扑扩散学——驾驭物质与能量传输的新范式

近日，上海理工大学理学院变换热学、统计物理与复杂系统研究中心黄吉平教授作为通讯作者，在Chemical Reviews期刊发表了题为“Topology in Thermal, Particle, and Plasma Diffusion Metamaterials(热、颗粒与等离子体扩散超构材料中的拓扑学)”的长篇综述。Chemical Reviews作为美国化学会的旗舰综述期刊，其影响因子长期位居世界前列（2024年影响因子为55.8），以发表兼具深度与前瞻性的综述而著称。上海理工大学理学院是该综述论文的合作完成单位。在我们周围的世界里，扩散无处不在——小到一滴墨水在清水中晕开，大到热量在芯片中传导，本质上都是物质或能量自发从高浓度区域向低浓度区域扩散的过程。它是自然界中最基本的传输现象之一。那么，能否像指挥交通一样，精确地“驾驭”这些扩散过程呢？扩散超构材料的出现让这个设想成为可能。这类经过特殊设计的人工材料，拥有天然材料所不具备的奇特性质，能够对热流、颗粒流等进行前所未有的精确操控。与此同时，一个看似无关的数学分支——拓扑学——正悄然改变着我们对物理世界的认识。它最初研究的是物体在连续变形下保持不变的性质（比如一个甜甜圈与一个带柄咖啡杯在拓扑上是等价的），如今已成为凝聚态物理领域的前沿热点，并催生了获得诺贝尔物理学奖的研究成果（2016年）。当扩散超构材料的精准控制能力，与拓扑学固有的“坚固”特性相遇，一场技术革命便拉开了序幕。这两者的结合，为我们理解和控制质量与能量的传输，提供了一个突破性的全新框架。这篇综述探讨的，正是这个飞速发展的新兴领域——基于拓扑扩散超构材料的拓扑扩散学（图1）。为什么说它特别重要？关键在于“稳健性”。拓扑原理的引入，使得基于它设计的扩散系统对外界的干扰和缺陷具有极强的“免疫力”。这意味着，无论是热管理、颗粒输运还是等离子体控制，系统都能保持稳定、精确的运行，这对于实际应用至关重要。这个领域的理论基础，融合了拓扑物理的基本原理和扩散超构材料的核心理论（如变换理论等）。本文将系统梳理这些知识，并展望其在化学、生物、医学工程等多学科领域的广阔应用前景：从微型芯片的高效散热，到精准送达病灶的靶向药物，再到半导体制造中的精密等离子体刻蚀，拓扑扩散超构材料有望带来颠覆性的控制能力。图1. 拓扑扩散学(topological diffusionics)的学科地图。论文信息: Liu et al., Chem. Rev. 2025, 125, 8655−8730论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.4c00912

2025-09-26
【研究成果速递】CHAOS SOLITON FRACT：通过市场价格调控应对环境随机波动下渔业管理新策略

近日，理学院博士研究生赵晨霞在原三领教授的指导下，在渔业经济系统的随机建模与分析方面取得进展。研究团队基于随机微分方程与动力系统理论，创新性地构建了一类耦合渔业生态与市场经济的随机动力学模型，深入分析了环境随机性对渔业资源可持续性和市场稳定性的影响，揭示了随机干扰下渔业资源与市场协同演化的动态机制。相关工作发表于国际期刊《Chaos, Solitons and Fractals》（中科院一区，Top期刊），赵晨霞为论文第一作者，原三领教授为通讯作者，合作者为杨安计博士和澳大利亚斯威本科技大学张同华教授。研究表明，环境随机性对渔业-经济耦合系统具有“双刃剑”效应：适度的市场噪声可降低捕捞压力，促进资源恢复；而过强的资源噪声则会直接导致系统崩溃。同时，决策者可通过调控市场价格参数有效缓解环境随机性带来的负面影响，为渔业资源的可持续管理提供了理论依据与策略支持。该成果不仅深化了对随机环境下渔业经济系统耦合机制的理解，也为渔业政策的制定提供了量化工具与决策支持，尤其在应对气候变化、市场波动等不确定性因素方面具有理论与应用价值。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960077925002553

2025-09-25
【研究成果速递】PRD：揭示寻找新型希格斯粒子的可行方案

近日，理学院物理系王坤与合作者在高能物理研究中取得进展，针对一种可能存在于粒子物理标准模型之外的轻型希格斯粒子，提出并评估了在未来大型粒子对撞机上寻找它的可行方案。相关成果发表于物理学期刊《物理评论D》[Physical Review D 112, 055013 (2025)]，王坤老师为该论文的共同通讯作者。希格斯粒子是2012 年在欧洲大型强子对撞机（LHC）首次发现的，被誉为“标准模型的最后一块拼图”。它的发现让人们能够深入理解物质质量的起源，但也留下了新的疑问——是否还存在其他类型的希格斯粒子？近年来，国际实验在约95 GeV 质量附近出现过轻微的异常信号，引发了学术界的广泛关注。如果这一信号得到证实，将为人们探索自然界更深层的规律提供重要线索。在这项研究中，王坤老师与其合作者基于现有理论和模拟分析，探索了在未来高亮度和更高能量的粒子对撞机上验证这一信号的有效方法。研究结果显示，这些新一代实验平台有望显著提升探测能力，为确认或排除这一潜在新粒子奠定坚实基础。这一成果为国际上正在进行的新粒子搜寻提供了新的思路，也为加深人们对物质基本结构和宇宙起源的认识开辟了新的可能性。图1. 粒子物理标准模型示意图。图 2：新型希格斯粒子的产生与衰变过程的费曼图。论文网址：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/2ss7-ygnb

2025-09-15
【研究成果速递】SNB：可穿戴光纤呼吸传感器

近日，我院博士生黄巳洋在卜胜利教授的指导下，在光纤呼吸监测方向取得进展。研究团队基于表面等离子体共振原理，创新性地构建了一种多模-无芯光纤端面结构，并采用电荷层层自组装方法，将氧化石墨烯与磁性氧化石墨烯交替组装于光纤端面，形成多层功能膜。该结构结合了氧化石墨烯的高亲水性与快速水分子通道，实现了对湿度和呼吸变化的高灵敏、快速响应检测（图1）。相关工作以研究论文形式发表于传感器领域权威期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》（影响因子7.7，中科院分区一区，Top期刊），黄巳洋博士生为论文第一作者，卜胜利教授为论文通讯作者。图：（a）基于GO/MGO交替多层修饰光纤传感器结构示意图及传感器监测不同呼吸模式光谱图。（b）不同呼吸状态光谱图。（c）不同温度下呼吸监测。研究表明，该传感器在85–95 %RH 范围内实现了高达2.633 nm/%RH 的灵敏度，响应/恢复时间分别仅为80 ms 与133 ms。同时，本实验结果表明，该传感器能够灵敏、稳定地识别多种呼吸模式，包括静息呼吸、深呼吸和急促喘气（图a）。同时，传感器成功实现了对鼻呼吸与口呼吸的区分，并能够准确监测饮水后呼吸变化（图b）。进一步的环境适应性测试显示，该传感器在不同环境温度条件下均能保持呼吸频率检测的稳定性，验证了其在复杂场景下的可靠性与应用潜力（图c）。该成果不仅为呼吸相关疾病（如慢阻肺、哮喘、睡眠呼吸暂停）的早期诊断提供了新型传感手段，也为构建新一代低成本、可穿戴的智能健康监测系统提供了重要支撑。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400525015357

2025-09-15
【研究成果速递】PRB：非对称磁性节点半金属中的关联螺旋磁结构

近日，理学院物理系罗熙副教授课题组在非对称磁性外尔半金属研究领域取得进展。研究团队创新性地通过能带折叠理论研究非对称磁性外尔半金属与螺旋磁序耦合的关联物理效应，成功解释非对称磁性外尔半金属（如ReAlX材料，其中 Re代表稀土元素， X代表Si/Ge）中螺旋磁序相的反常磁阻现象。相关工作以研究论文形式发表于物理学权威期刊《物理评论B》（Phys. Rev. B, Accepted 20 August 2025），罗熙副教授为论文的第一作者。图1: (a) 约化布里渊区中的非对称磁性外尔半金属能带图。（b）零温非对称磁性外尔半金属中铁磁序和螺旋序的相图图2：（a）能态折叠后外尔半金属中手征磁性效应。（b）通常外尔半金属中手征磁性效应。反映出能带折叠对外尔半金属中磁阻有强烈压制效应。诸如ReAlX等非对称磁性外尔半金属材料，为探索外尔费米子与非平庸磁构型之间的关联现象提供了独特平台。具体而言，本研究通过使用格点模型方法，通过Kondo耦合将外尔费米子与磁性构型相关联。研究发现，该体系存在铁磁态与关联嵌套螺旋态之间的量子相变和有限温度相变。与外尔费米子退耦的非关联螺旋磁体不同，这种关联螺旋磁体会诱导形成具有Kondo耦合依赖的能带嵌套的磁布里渊区，而非通常外尔半金属能带结构。通过研究具有嵌套外尔节点的传导电子在手征磁效应下产生的电流，可区分关联嵌套螺旋序与铁磁性——因为前者会显著抑制手征磁效应。这些新发现的性质除了解释ReAlX材料中的实验观测现象外，更为研究新一代高效低耗量子输运材料开辟了极具前景的研究方法，具有重要的科学意义和应用价值。论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/89jl-7bj3

2025-09-11

每页 6 记录总共 34 记录
第一页 <<上一页下一页>> 尾页
页码 5/6 跳转到

上海理工大学基础学部 © 版权所有