报道了一种基于交叉偏置磁场的单光束单调制三轴原子磁力仪。基于Bloch方程研究了单光束泵浦探测结构实现三轴磁场检测的理论，提出使用交叉偏置磁场来旋转原子自旋极化方向实现三轴磁场探测的方案，并通过实验进行了验证。仅采用单一调制磁场，在抑制低频噪声的前提下避免了磁场串扰问题。实验结果表明：在零磁场环境下，系统对X轴方向待测磁场的响应带宽为90 Hz，系统灵敏度为21 fT/（Hz^1/2）；在Z轴方向施加34 nT的偏置磁场时，系统对Y轴方向待测磁场的响应带宽为130 Hz，系统灵敏度为26 fT/（Hz^1/2）；在Y轴方向施加38 nT的偏置磁场时，系统对Z轴方向待测磁场的响应带宽为128 Hz，系统灵敏度为29 fT/（Hz^1/2）。该三轴原子磁力仪体积小、结构简单且制作成本低，有望应用于生物医疗等领域。

采用丝网印刷工艺在PMNPT弛豫铁电单晶晶片表面涂覆了中温及高温两种银浆，通过快速烧结工艺分别在650和850 ℃条件下制备了银电极。采用扫描电子显微镜观察银电极表面及金属晶体界面的微观结构，采用能谱分析了界面的元素分布情况。银电极厚度为几十微米，呈多孔结构，与晶体结合良好。经过烧结后，晶体中的Pb、Nb、Ti等原子向银电极发生了迁移，而高温银浆烧结后在界面形成几微米厚的过渡层，晶体中原子向电极中的迁移大幅度减少。不同晶向的PMNPT晶片在高温下向银电极扩散过程中具有很强的晶面效应，［110］方向晶体中Pb、Nb、Ti原子向电极中的扩散程度小于［100］方向晶体。

光声分子影像技术在生物医学中具有广泛的应用。实现分子探针浓度的准确解析，对于相关疾病的研究具有重要意义。然而，活体探测时，来源于生物组织的信号与探针的信号混叠，增加了准确解析的难度。当前改善的方法：或需要使用多波长进行探测，导致解析速度慢而且过程复杂；或使用单波长的方法，但需要依托于一类特殊探针的开关功能，导致普适性不足。鉴于此，提出了一种基于Grüneisen弛豫非线性光声效应的单波长浓度解析方法，并分别对色素染料与罗丹明6G探针两类样品开展了解析实验。结果表明，本文提出的方法获得的解析结果比线性单波长方法的解析结果误差更小，并且具有较好的普适性，为光声分子影像的浓度解析方法提供了新的思路。

可再生能源储能与燃料电池发电是目前中国双碳背景下最重要的发展方向。可逆固体氧化物电池(RSOCs)是极具前景的能源存储与转化装置，具有能量转化效率高、排放低等优点。通常氧电极(正极)材料的极化阻抗大、氧还原/氧析出反应慢，影响了RSOCs的性能，而氧表面交换系数(k)被认为是限制氧还原/析出反应的最关键因素之一。本文总结了目前国内外k值测定方法的种类、原理及其优缺点，并重点介绍了利用光透射弛豫方法测量k值的原理、优势及应用进展。同时分析总结了缺陷化学、表面化学、晶向、晶粒尺寸和晶界、结晶度等因素对k值以及氧电极催化活性的影响。最后对未来的研究方向提出了若干建议。

为了提升低温固体氧化物燃料电池阴极的电化学性能，设计制备了2种具有多功能层级骨架结构的La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ/Ce0.9Gd0.1O2-δ (LSCF/GDC)阴极材料，研究了层级骨架阴极的显微结构和电化学性能。结果表明：GDC初级骨架其孔隙率高达80.5%，充分保证了LSCF或GDC次级骨架的构建、后续负载以及工作态下的氧气扩散。采用弛豫时间分布分析不同阴极的电化学阻抗谱，以LSCF纳米颗粒为次级骨架，具有连续电子导电通道，显著增加了反应活性位点，后续负载的GDC纳米颗粒协同促进了氧气的吸附/解离，其600 ℃条件下的总极化电阻仅为0.236 Ω·cm2，得到了制备工艺简单、氧还原反应活性强的层级骨架阴极，有望推动低温固体氧化物燃料电池的进一步发展。

近年来，高功率、高能量密度的电容器成为新的研究热点，其在脉冲功率系统小型化和轻量化的发展中具有重要意义。本工作以BaTiO3-Bi(Mg0.5Zr0.25Ti0.25)O3固溶体为研究对象，致力于提高BaTiO3基陶瓷材料的储能密度，系统探究了不同含量的Bi(Mg0.5Zr0.25Ti0.25)O3对BaTiO3基陶瓷材料微观结构以及介电、铁电和储能性能的影响。采用标准固相烧结法制备出致密的(1-x)BaTiO3-xBi(Mg0.5Zr0.25Ti0.25)O3 (x=0.03、0.06、0.1、0.3、0.4)陶瓷。通过调整预烧及烧结条件，获得了陶瓷的最佳烧结工艺。随着x的增大，(1-x)BaTiO3-xBi(Mg0.5Zr0.25Ti0.25)O3陶瓷的室温晶体结构由四方相转变为立方相，同时材料从正常铁电体逐渐转变为弛豫型铁电体，介电常数峰值展宽，并在室温至500 ℃的温度范围内基本保持稳定。采用修正的Curie-Weiss定律和Vogel-Fulcher关系对陶瓷介电弛豫行为进行了深入分析。在极化特性方面，Bi(Mg0.5Zr0.25Ti0.25)O3成分的加入能够显著降低剩余极化强度(Pr)，增大介电强度，使电滞回线变细长，并使电滞回线中电场对极化的积分面积变大，从而使材料的储能密度得到提高。材料的最大储能密度大致呈先升高后降低的趋势，储能效率从75.08%提高到92.35%，并且在x=0.1时获得了最高的储能密度0.8 J/cm3 (储能效率为88.97%)。

弛豫铁电材料因具有高的介电常数和压电系数而广泛应用于致动器、换能器等领域。实际使用中往往需要施加大信号激励驱动谐振，因此了解掌握大信号激励下的谐振特性变化极为重要。然而，目前这方面的研究却少有文献报道。针对这一问题，以二步氧化物固相反应法制备了高压电性Pb0.9625Sm0.025［(Mg1/3Nb2/3)0.71Ti0.29］O3陶瓷材料，用本人搭建的大信号谐振响应测试系统研究了驱动场幅值和温度对径向谐振特性的影响。结果表明：低驱动场下谐振响应能保持单一谐振峰直至完全退极化，但随着驱动场的增大谐振响应变得复杂，即使在低温也呈现多个谐振峰。谐振特性的变化与机械品质因子Qm、铁电宏畴尺寸及相组成密切相关，低Qm材料在大驱动场下产生的内热加速了宏畴裂解并引发了二级铁电相变。谐振特性的不稳定及较大谐振频率温度系数限制了Sm改性PMN-PT弛豫铁电陶瓷的应用，尤其是在大信号下。

Hg3In2Te6(简称MIT)是Ⅱ-Ⅵ/Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体Hg(3-3x)In2xTe3中x=0.5时对应的稳定相。本文采用第一性原理方法, 系统地探究了Au在MIT中的稳定性和掺杂效率。计算结果表明: Au-Te键具有与Hg-Te相似的极性共价键特性, 表明Au在MIT中具有一定掺杂稳定性。此外, 发现Au在MIT中存在两性掺杂特性: Au在AuHg和AuIn体系中表现受主特性, Au-5d电子轨道分别在价带顶和-4 eV位置与Te-5p电子轨道形成共振, 形成受主杂质能级; 而Au在AuTe和AuI体系中表现施主特性, Au-5d与Hg-6s、In-5s电子轨道在导带底产生共振, 形成施主杂质能级。富Hg条件下, AuI、AuTe与AuHg之间会产生自我补偿效应, 费米能级被钉扎在价带顶, 而富Te条件下, 上述自我补偿效应将会得到有效消除。