可调控农膜

p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 近日，国家重点研发计划项目“功能与寿命可调控的农用覆盖材料低成本制造技术与产业化”执行年度工作进展汇报会在长春召开。该项目取得多项重要进展，我国农膜研发与应用正在朝多功能、长寿命、可调控、低成本、能降解、专用型方向发展。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 我国农膜生产和使用量均为世界第一，在发展设施农业、提高资源利用率、实现周年优质高效生产等方面发挥着越来越重要的作用。作物生长需要的兼具多功能、长寿命、专用型大棚膜较少，可生物降解地膜生产成本偏高，产品功能与作物需求不匹配、难调控等突出问题，制约着相关应用。围绕这些问题，由山东农业大学牵头，中国科学院长春应用化学研究所、浙江大学、北京华盾雪花塑料集团有限公司和华中科技大学等16家单位共同开展了“功能与寿命可调控的农用覆盖材料低成本制造技术与产业化”研究，团队科研人员开展产学研用协同创新，取得了良好成效。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 长春应化所科研人员通过定制棚膜专用料，突破了长寿命、高接枝、双光效、强化涂覆协同增效以及低成本制造等关键技术，新产品系统调控了棚膜的流滴、消雾、防尘、调光等功能，技改6000吨/年节能高效棚膜生产线，产品部分关键指标超过国外同类产品。科研人员探明甜椒、番茄、茄子等作物栽培光质需求，开发的茄果类蔬菜专用棚膜改善作物品质，提高产量10-30%。成果已推广至国内5家企业，新产品在10个省、市示范应用8万多亩。 /p p br/ /p

2022年，山东省被国家定位为新旧动能转换绿色低碳高质量发展先行区，而结合山东省新旧动能转换产业升级发展时机的“北斗星动能”科技示范工程，正为山东沿黄地区提供技术应用服务。在山东应用空天遥感技术，无疑会对沿黄地区生态保护与高质量发展产生积极影响。近日，本报记者专访了“北斗星动能”科技示范工程副总设计师、国家重点研发计划“北斗精准导航与高分辨率遥感集成技术及区域综合应用示范”项目首席科学家、中国科学院空天信息创新研究院研究员张新。中国环境报：“北斗星动能”科技示范工程为什么会选择落地山东省？张新：随着我国北斗三号全球导航系统、航空遥感系统、高分辨率对地观测系统等国家重大空间基础设施建成，以通信、导航和遥感一体化融合为特征的空天信息应用广泛，可以为绿色低碳精准监测和高质量发展提供重要科技支撑。2021年，“北斗星动能”科技示范工程在山东省启动，主要包括“基于北斗智能精准定位的现代服务技术集成与区域服务业创新示范”和“北斗精准导航与高分辨率遥感集成技术及区域综合应用示范”等建设内容。其中，“北斗精准导航与高分辨率遥感集成技术及区域综合应用示范”项目是科技部“十四五”“地球观测与导航”首批启动的重点专项，也是科技部和山东省省部合作示范项目。习近平总书记心系黄河生态，多次考察黄河流域生态保护和经济社会发展情况。2021年10月，习近平总书记在山东省济南市主持召开深入推动黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上要求山东省“在推动黄河流域生态保护和高质量发展上走在前”。沿黄地区作为山东省人口活动和经济发展的重要区域，在新旧动能转换绿色低碳高质量发展先行区建设中无疑具有举足轻重的战略地位。实际上，山东省是黄河流域唯一河海交汇区，是人口和产业密集的碳源区域，同时也具有强大的碳汇能力，包括陆地固碳和海洋固碳。在“双碳”战略背景下，需要针对碳源和碳汇两个系统开展调控。此外，山东沿黄地区涵盖了流域、湿地、河口、农田、海洋等多种生态系统，同时却面临着污染物排放、生态破坏等人类活动干扰，既具有生态系统的完整性，也存在着人类社会经济活动与资源环境承载力之间不断变化的动态关系。在此区域将技术应用落地，有利于向全国推广区域绿色低碳高质量发展的空间治理模式。中国环境报：“北斗星动能”科技示范工程在山东沿黄地区生态保护方面会展开哪些具体工作？张新：针对山东沿黄地区生态保护需求，“北斗星动能”科技示范工程着力构建调控技术和调控平台。一是开发生态—生产—生活与碳源碳汇调控系统。生态—生产—生活调控模型是为了明确主要的可调控的生态环境要素和人类活动要素，实施特定目标下的调控模拟；而碳源碳汇调控模型则是着重人为碳排放、海洋固碳、陆地固碳等过程的模拟。根据定量结果，可以进一步确定面向产业系统和生态系统的调控思路；其中，产业调控主要包括以水定产、产业规模调整、产业结构调整、产业低碳发展等具体措施，生态调控主要包括生态增汇、生态用水保障、水污染治理、“三退三还”、盐渍化防止等具体措施。二是开发国土空间开发预警与调控系统。这一部分工作主要是围绕“三区三线”推进生态要素、产业要素等在空间上优化布局。具体包括“三区三线”的突破预警、优化调控以及生态系统和产业系统的空间管治。在地方实际空间利用时会进一步确定“三区三线”内部的空间布局，面向地方实际需求构建针对性空间管治调控方案。三是开发生态保护与高质量发展调控尺度转换系统，主要是满足不同空间管理尺度的调控对接。我们针对山东沿黄地区不同尺度的调控目标和技术的差异，提出了“多目标规划+系统动力学”的综合调控方案，能够在宏观尺度的“生态优先”“绿色发展”和“陆海统筹”不同维度，确定不同地市/区县的调控重点内容，以此来实现技术的本地化应用。中国环境报：您目前从事的国家重点研发计划“北斗精准导航与高分辨率遥感集成技术及区域综合应用示范”项目有哪些特色，对山东沿黄地区高质量发展产生哪些影响？张新：面向山东省生态优先、绿色低碳、陆海统筹、新旧动能转换等关键需求，“北斗精准导航与高分辨率遥感集成技术及区域综合应用示范”项目构建生态保护与高质量发展监测、诊断、评估与调控技术，应用高分遥感产品的精度优势，对沿黄地区实际发展问题的“定量化”调控决策支持。总体上看，项目一方面可以增强区域高质量发展的调控能力，推动发展空间布局更加合理；另一方面，能够增强空天信息科技成果落地转化，推动山东省加快新旧动能转换。比如，我们正在开展的工作，能够科学预测未来山东沿黄地区城市生态安全情势并及时给予调控，主要包括景观生态安全格局调控、单一生态要素调控、城市生态安全保障调控。具体来说，通过搭建调控平台实时收集环境数据，跟踪监测环境状态，帮助地方更好进行生态调控、产业调控和空间调控，制定适合山东沿黄地区绿色低碳高质量发展先行区建设的科技路线图。下一步，项目将会构建具备“精准、可信、高效”特征的北斗和遥感集成技术体系，研发海陆一体的综合集成服务平台；以精准导航与控制、目标场景立体监测为抓手，加长研究和应用链条，带动研制一批无人农场、精细农业、海洋牧场、生态监测等方面的无人化装备和空天信息应用系统。

今年1月，三星电子在学术期刊 Nature 上发表了全球基于 MRAM（磁性随机存储器）的存内计算研究。存内计算由于毋需数据在存储器和处理器间移动，大大降低了 AI 计算的功耗，被视作边缘 AI 计算的一项前沿研究。三星电子的研究团队通过构建新的 MRAM 阵列结构，用基于 28 nm CMOS 工艺的 MRAM 阵列芯片运行了手写数字识别和人脸检测等 AI 算法，准确率分别为 98% 和 93%。研究人员表示，MRAM 芯片应用于 in-memory computing（内存内计算）电脑，十分适合进行神经网络运算等，因为这种计算架构与大脑神经元网络较为相似。 MRAM 器件在操作速度、耐用性和量产等方面具有优势，但其较低的电阻使 MRAM 存储器在传统的存内计算架构中无法达到低功耗要求。在本篇论文中，三星电子的研究人员构建了一种基于 MRAM 的新存内计算架构，了这一空白，这是MRAM研究的又一新突破。 近期，国内的众多课题组也在MRAM研究上取得了许多重量的工作。例如北航的赵巍胜课题组在2020年发表在APL上的——具有垂直各向异性的氦离子辐照W-CoFeB-MgO Hall bars中的自旋轨道矩(SOT)驱动的多层转换一文中，运用了特的氦离子辐照技术对W(4 nm)/CoFeB (0.6 nm)/MgO (2 nm)/Ta (3 nm)多层膜进行了结构的调控，通过对调控前后以及过程中磁学和电学性质变化的研究，表明这种使用离子辐照调控多层电阻的方法在实现神经形态和记忆电阻器件领域显示出巨大的潜力。图中Kerr 图像显示了 SOT 诱导的磁化转换过程中Hall bars电流的增加，白色虚线表示纵向电流线和横向电压线。红色方框对应于氦离子辐照区域。（ii） 和 （iv） 中的黄色箭头代表畴壁运动的方向。 离子辐照除了在MRAM研究领域小试牛刀外，在斯格明子的研究中也令人眼前一亮。 法国自旋电子中心(SPINTEC) 和法国Spin-Ion公司合作发表在NanoLetters上的一篇文章，题目为：氦离子辐照让磁性斯格明子“走上正轨”。文中指出，氦离子辐照可被用于在“赛道上”“创造”和“引导”斯格明子，文章证明了氦离子辐照带来的垂直磁各向异性和DMI的变小，可导致稳定的孤立斯格明子的形成。图中红色轨道尺寸为6000×150 nm2，间距为300 nm，用氦离子辐照的区域。图中显示了氦离子辐照的红色轨道区域不同磁场下的MFM图像。 以上两篇文章采用的离子辐照设备来自法国Spin-Ion公司。法国Spin-Ion公司于2017年成立，源自法国研究中心/巴黎-萨克雷大学的知名课题组。Spin-Ion公司采用Ravelosona博士的创新技术，在磁性材料的离子束工艺方面有20年的经验，拥有4项和40多篇发表文章。Spin-Ion公司推出的产品——可用于多种磁性研究的离子辐照磁性精细调控系统Helium-S® ，可通过紧凑和快速的氦离子束设备控制原子间的位移。该设备使用特有的离子束技术在原子尺度上加工材料，可通过离子束工艺来调控薄膜和异质结构。目前全球已有20多家科研和工业的用户以及合作伙伴使用该技术。2020年Spin-Ion公司在中国也已安装了套系统，Helium-S® 有的技术能力正吸引来自相关科研圈和工业领域越来越多的关注。 产品主要应用领域：磁性随机存储器(MRAM)：自旋转移矩磁性随机存储(STT-MRAM), 自旋轨道矩磁性随机存储(SOT-MRAM), 磁畴壁磁性随机存储(DW-MRAM)等自旋电子学：斯格明子，磁性隧道结，磁传感器等磁学相关：磁性氧化物，多铁性材料等其他：薄膜改性，芯片加工，仿神经器件，逻辑器件等 产品特点：● 可通过紧凑和快速的氦离子束设备控制原子间的位移，通过氦离子辐照可调控磁性薄膜或晶圆的磁学性质。● 可提供能量范围为1-30 keV的He+离子束● 采用创新的电子回旋共振（ECR）离子源● 可对25毫米的试样进行快速的均匀辐照（如几分钟）● 超紧凑的设计，节省实验空间● 也与现有的超高真空设备互联 测试数据：调控界面各向异性性质和DMI 低电流诱发的SOT转换获取 控制斯格明子和磁畴壁的动态变化 用户单位 已经购买该设备的国内外用户单位：University of California San Diego (USA)University of California Davis (USA)New York University (USA)Georgetown University (USA)Northwestern University (USA)University of Lorraine (France)SPINTEC Grenoble (France)University of Cambridge (UK)University of Manchester (UK)Beihang University (China)Nanyang Technological University and A*STAR (Singapore)University of Gothenburg (Sweden)Western Digital (USA)IBM (USA)Singulus Technologies (Germany) 文章列表：[1]. Tailoring magnetism by light-ion irradiation, J Fassbender, D Ravelosona, Y Samson, Journal of Physics D: Applied Physics 37 (2004)[2]. Ordering intermetallic alloys by ion irradiation: A way to tailor magnetic media, H Bernas & D Ravelosona, Physical review letters 91, 077203 (2003)[3]. Influence of ion irradiation on switching field and switching field distribution in arrays of Co/Pd-based bit pattern media, T Hauet & D Ravelosona, Applied Physics Letters 98, 172506 (2011)[4]. Ferromagnetic resonance study of Co/Pd/Co/Ni multilayers with perpendicular anisotropy irradiated with helium ions, J-M.Beaujour & A.D. Kent & D.Ravelosona &E.Fullerton, Journal of Applied Physics 109, 033917 (2011)[5]. Irradiation-induced tailoring of the magnetism of CoFeB/MgO ultrathin films, T Devolder & D Ravelosona, Journal of Applied Physics 113, 203912 (2013)[6]. Controlling magnetic domain wall motion in the creep regime in He-irradiated CoFeB/MgO films with perpendicular anisotropy, L.Herrera Diez & D.Ravelosona, Applied Physics Letter 107, 032401 (2015)[7]. Measuring the Magnetic Moment Density in Patterned Ultrathin Ferromagnets with Submicrometer Resolution, T.Hingant & D.Ravelosona & V.Jacques, Physical Review Applied 4, 014003 (2015)[8]. Suppression of all-optical switching in He+ irradiated Co/Pt multilayers: influence of the domain-wall energy, M El Hadri & S Mangin & D Ravelosona, J. Phys. D: Appl. Phys. 51, 215004 (2018)[9]. Tuning the magnetodynamic properties of all-perpendicular spin valves using He+ irradiation, Sheng Jiang & D.Ravelosona & J.Akerman, AIP Advances 8, 065309 (2018)[10]. Enhancement of the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and domain wall velocity through interface intermixing in Ta/CoFeB/MgO, L Herrera Diez & D Ravelosona, Physical Review B 99, 054431 (2019)[11]. Enhancing domain wall velocity through interface intermixing in W-CoFeB-MgO films with perpendicular anisotropy, X Zhao & W.Zhao & D Ravelosona, Applied Physics Letter 115, 122404 (2019)[12]. Controlling magnetism by interface engineering, L Herrera Diez & D Ravelosona, Book Magnetic Nano- and Microwires 2nd Edition, Elsevier (2020)[13]. Reduced spin torque nano-oscillator linewidth using He+ irradiation, S Jiang & D Ravelosona & J Akerman, Appl. Phys. Lett. 116, 072403 (2020)[14]. Spin–orbit torque driven multi-level switching in He+ irradiated W–CoFeB–MgO Hall bars with perpendicular anisotropy, X.Zhao & M.Klaui & W.Zhao & D.Ravelosona, Appl. Phys. Lett 116, 242401 (2020)[15]. Magnetic fieldfrustration of the metal-insulator transition in V2O3, J.Trastoy & D.Ravelosona & Y.Schuller, Physical Review B 101, 245109 (2020)[16]. Tailoring interfacial effect in multilayers with Dzyaloshinskii–Moriya interaction by helium ion irradiation, A.Sud & D.Ravelosona &M.Cubukcu, Scientific report 11, 23626 (2021)[17]. Ion irradiation and implantation modifications of magneto-ionically induced exchange bias in Gd/NiCoO, Christopher J. Jensen & Dafiné Ravelosona, Kai Liu, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 540, 168479 (2021)[18]. Helium Ions Put Magnetic Skyrmions on the Track, R.Juge & D.Ravelosona & O.Boulle, Nano Lett. 2021 Apr 14 21(7):2989-2996 参考文献：[1]. Nature 601, 211-216（2022）[2]. Appl. Phys. Lett 116, 242401 (2020)[3]. Nano Lett. 2021 Apr 14 21(7):2989-2996