The exploration of sustainable energy utilization requires the implementation of advanced electrochemical devices for efficient energy conversion and storage, which are enabled by the usage of cost-effective, high-performance electrocatalysts. Currently, heterogeneous atomically dispersed catalysts are considered as potential candidates for a wide range of applications. Compared to conventional catalysts, atomically dispersed metal atoms in carbon-based catalysts have more unsaturated coordination sites, quantum size effect, and strong metal–support interactions, resulting in exceptional catalytic activity. Of these, dual-atomic catalysts (DACs) have attracted extensive attention due to the additional synergistic effect between two adjacent metal atoms. DACs have the advantages of full active site exposure, high selectivity, theoretical 100% atom utilization, and the ability to break the scaling relationship of adsorption free energy on active sites. In this review, we summarize recent research advancement of DACs, which includes (1) the comprehensive understanding of the synergy between atomic pairs; (2) the synthesis of DACs; (3) characterization methods, especially aberration-corrected scanning transmission electron microscopy and synchrotron spectroscopy; and (4) electrochemical energy-related applications. The last part focuses on great potential for the electrochemical catalysis of energy-related small molecules, such as oxygen reduction reaction, CO2 reduction reaction, hydrogen evolution reaction, and N2 reduction reaction. The future research challenges and opportunities are also raised in prospective section.

铌酸锂(LiNbO3, LN)是一种广泛使用的介电材料, 由于其电光系数大, 透明范围大, 本征带宽宽, 因而在集成和非线性光学器件中极为重要。但绝缘体上铌酸锂薄膜(LNOI)的化学稳定性好, 刻蚀速率慢, 其微结构参数难以控制。针对以上问题, 该文开展了基于电感耦合等离子体刻蚀(ICP-RIE)的LNOI脊形微结构的制备工艺研究, 分析了腔室压强、气体总流量及刻蚀功率等参数对刻蚀速率、刻蚀倾角和表面粗糙度(RMS)的影响。研究表明, 在优化的工艺条件下, LNOI薄膜的刻蚀速率达到24.9 nm/min, 制备出刻蚀深度249 nm、刻蚀倾角76°、表面粗糙度(RMS)0.716 nm的LNOI脊形微结构。该文通过对刻蚀工艺与微观结构参数的研究, 建立了基于ICP的LNOI微结构刻蚀方法, 为控制LNOI脊形光波导和提升性能提供了工艺支撑。

本文制备得到一种由金银合金纳米颗粒修饰的疏水性纸基表面等离激元增强拉曼光谱衬底, 兼具高密度的纳米颗粒分布和高分子检测灵敏度, 在痕量检测领域具有一定的研究意义。实验上将不同合金比的金银合金纳米颗粒组装到经过疏水处理的滤纸基底上, 以改善衬底的表面等离激元特性。并通过调控沉积循环次数, 制备得到高密度纳米颗粒沉积的疏水纸基衬底。光谱表征结果表明, 所制备衬底能够实现罗丹明6G和结晶紫探针分子的检测极限分别为10-10 M以及10-8 M;衬底对福美双分子的检测极限可达10-7 M。

及时准确地掌握土壤重金属含量和分布尤为重要，基于高分五号卫星高光谱影像，对潼关县土壤Cd含量进行大范围反演。为准确筛选Cd元素的特征波段，提高模型反演精度，通过特征编码和随机变异，耦合竞争性自适应重加权算法与遗传算法（CARS-GA），按照先全局后局部的搜索策略对Cd元素的特征波段进行搜索，并在标准正态变换（SNV）、一阶微分（FD）两种光谱增强方式下，比较基于CARS-GA方法与其他波段选择方法（相关系数分析法、CARS算法）构建的偏最小二乘模型（PLSR）精度，最后选择最优模型应用到整个潼关县裸地区域。实验结果表明：采用CARS-GA算法进行波段选择时，基于2种光谱变换数据构建的PLSR模型精度均明显高于相关系数分析法和CARS算法所构建的模型精度，FD光谱变换中验证集的决定系数分别提高了0.288、0.093，SNV变换光谱中验证集的决定系数分别提高了0.372、0.088。该结果表明了利用CARS-GA算法进行波段选择可有效增强Cd含量估测模型的鲁棒性，从而为环境污染评价及生态保护提供更好的数据支撑。

我国人口基数大, 农产品和食品的需求量多。 农产品和食品的质量与安全与人们的日常生活息息相关。 如何实现使用无损、 快速、 环境友好型、 高通量的检测方法对农产品和食品的品质进行检测, 是当代社会的发展需要。 传统的检测分析方法存在着耗时耗力、 检测的样品不能再次出售、 产生次品漏检的现象等缺点。 近红外光谱分析技术作为一种快速无损的检测手段, 逐渐被一些学者以及相关行业人员所重视。 然而, 近红外光谱分析方法大多数只针对于单一物料建立数学模型。 对于数量庞大且种类众多的农产品和食品而言, 如不同地域、 不同年份、 不同温度、 不同加工方法、 不同成分组成甚至是不同品种, 这种相对传统的近红外分析方法无疑会增加建模的工作量。 随着计算机技术、 光谱仪硬件、 化学计量学以及互联网技术的发展, 相关学者已经开始着手于近红外光谱通用模型的研究与开发来解决这一问题, 即建立一个近红外通用模型, 能够对多种物料的同一指标或多种指标进行检测。 相比于传统的近红外光谱模型, 通用模型具有建模成本低、 工作量小等优点, 特别使近红外光谱技术在农产品和食品领域中应用以及推广方面具有重要的意义。 针对近红外光谱通用模型在农产品和食品检测中的研究进行综述, 通过比较传统模型建模方法与通用模型建模方法, 分别就建立通用模型过程中样品信息的获取、 模型的建立以及样品信息的预测三大建模步骤中使用的方法进行总结, 并归纳了近红外光谱通用模型在建模步骤中的要点。 近红外光谱通用型模型在农产品以及食品品质检测方面的研究尚处于发展阶段。 也提出对于通用模型开发与研究的一些建议, 并就近红外光谱通用模型预测方法在检测领域的发展趋势进行了进一步展望。

针对水下无线光通信(UWOC) 中海水信道的衰减特性和系统自噪声对调制性能的影响, 提出了一种改进的 Gardner 定时同步算法, 建立了基于偏移正交相移键控(OQPSK) 调制的 UWOC 系统模型, 仿真分析了 OQPSK 调制系统中水质和传输距离对误码率(BER) 性能的影响规律。结果表明, 与正交振幅调制(QAM)、四相相对移相键控(QDPSK)、开关键控(OOK) 调制的系统相比, 当系统 BER 达到 10-3 时, 采用 OQPSK 调制可分别获得 2.2、4.4、6.2 dB 左右的增益。与 OOK 调制相比, 采用 OQPSK 调制可获得 2.3～8.2 m 的距离增益。在衰减较大的水下信道中, 提出的 Gardner 算法较好地改善了 OQPSK 调制信号的同步性能, 与传统算法相比, BER 明显降低, 可获得约 12.5～14.2 dB 左右的增益。

针对传统算法依赖于对红外目标与环境背景的精确分离和信息提取, 难以满足复杂背景和噪声等干扰因素下的检测需求。论文提出一种基于改进YOLOv5(You Only Look Once)的复杂背景红外弱小目标检测算法。该算法在YOLOv5基础上, 添加注意力机制提高算法的特征提取能力和检测效率, 同时改进原YOLOv5目标检测网络的损失函数和预测框的筛选方式提高算法对红外弱小目标检测的准确率。实验选取了来自不同复杂背景的7组红外弱小目标数据集, 将这些图像数据集进行标注并训练, 得到红外弱小目标检测模型, 然后从模型训练结果和目标检测结果的角度评估算法和模型的正确性。实验结果表明：改进的YOLOv5算法训练出来的模型, 检测准确性和检测速度对比实验列出的几种目标检测算法均有明显的提升, 平均精度均值(mean Average Precision, mAP)可达99.6%以上, 在不同复杂背景下均可有效检测出红外弱小目标, 且漏警率、虚警率低。

针对弱光纤布拉格光栅阵列的偏振衰落现象，通过理论推导分析了双折射效应诱发的传输脉冲光偏振态变化对干涉光强信号的影响，指出交流项系数耦合是引起零差对称算法解调信号失真的主要原因。为减小该影响，提出了一种基于实时偏振态测量、可消除交流项耦合系数的偏振补偿方法。仿真结果表明，偏振补偿的零差对称算法能在大动态范围内实现稳定的解调输出，有效解决了常规零差对称算法解调过程中出现的信号大范围跳变问题。

提出了一种基于光纤激光环形腔实现高频微弱振动信号检测的全光纤振动检测系统。将保偏光纤通过熔融拉锥技术拉锥形成具有多通道梳状滤波特性的微光纤马赫-曾德尔干涉仪(MMZI), 通过和光纤激光环形腔系统结合, 在200~20000Hz的范围内实现了对声源振动信号的动态响应, 噪声极限最小检测压力为6.44mPa·Hz-1/2。相对比于未接入光纤激光系统的声音频率响应范围为200~4000Hz, 灵敏度为29.36mV·Pa-1, 接入激光系统后声音频率响应范围扩大了近5倍, 灵敏度提高了6倍, 为宽频带声音检测系统以及微小光信号检测技术提供了一种行之有效的方法。