• 基于元启发式算法的水库水质不确定性分析与优化管理：融合数据驱动替代模型与混合优化框架

  在全球水资源日益紧张的背景下，水库作为重要的淡水储存和供应系统，其水质管理面临严峻挑战。气候变化、人类活动和自然波动等因素带来的不确定性，使得传统水质管理方法难以应对复杂多变的现实需求。尤其总溶解固体(TDS)浓度超标问题，不仅影响饮用水安全，还可能破坏下游生态系统。尽管CE-QUAL-W2等水动力学模型能精确模拟水质变化，但其庞大的计算需求严重制约了实时决策能力。如何在高精度与高效率之间取得平衡，成为当前水资源管理领域的核心难题。针对这一科学问题，国内研究人员开展了一项创新性研究，通过融合数据驱动技术与元启发式算法，构建了新型的水库水质优化管理框架。研究团队首先利用监督学习(SL)开发了CE

  来源：Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C

  时间：2025-06-16

• 中国西北卫宁平原地下水化学特征及水质演化驱动机制研究

  在西北干旱区的卫宁平原，地下水是维系生态与经济发展的命脉，但日益严重的硝酸盐污染和水质退化正威胁着这一脆弱资源。这片位于黄河冲积平原上的区域，不仅面临气候干旱的天然劣势，还承受着农业化肥、工业废水（含有机污染物和重金属）以及过度开采的三重压力。以往研究多聚焦单一污染物如氟化物或锰的局部影响，而对多因素驱动下的水质演化机制缺乏系统认知。正是这一科学空白，促使长安大学李培月团队开展了这项结合水文地球化学与多变量统计的创新研究。研究团队运用了三大关键技术：采集145组潜水样品进行离子色谱分析，建立Na+-Ca2+交换等关键参数数据库；通过主成分分析（PCA）解析自然与人为影响权重；采用PHREEQC

  来源：Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C

  时间：2025-06-16

• 基于Landsat-7 ETM+与GF-2遥感数据的地表金元素定量反演模型构建——以毛里塔尼亚Tasiast-Tijirit金矿区为例

  在广袤的毛里塔尼亚沙漠深处，Tasiast-Tijirit金矿区如同沉睡的宝藏，其古元古代造山型金矿系统蕴藏着巨大经济价值。然而，这片被风沙统治的荒原给传统勘探方法带来严峻挑战——地球化学采样成本高昂，而区域尺度遥感技术又难以捕捉细微的矿化异常。更棘手的是，地表均一的地貌特征掩盖了金元素的空间分异规律，使得"沙海寻金"成为地质学家面临的世纪难题。针对这一瓶颈，中国的研究团队开展了一项突破性研究。他们创造性地将多尺度遥感数据与机器学习相结合：利用Landsat-7 ETM+（30 m分辨率）把握区域金元素分布格局，同时借助国产GF-2卫星（3.24 m分辨率）实现局部高精度定位。通过构建反向传播

  来源：Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C

  时间：2025-06-16

• 土地利用格局对城市雨水径流特征的影响：印度德里的时空案例研究

  随着全球城市化进程加速，印度德里等特大城市面临水资源短缺与雨水径流污染的双重挑战。作为人口超2500万的超大城市，德里每日淡水缺口达480百万加仑（MGD），而年均790毫米降雨产生的73.8亿立方米径流却因混入污染物被浪费。更严峻的是，城市扩张导致70%地表不透水，径流携带大量营养盐和重金属直接排入亚穆纳河，加剧水体富营养化。如何实现雨水资源化利用，成为缓解水危机的关键突破口。德里大学的研究团队在《Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C》发表研究，通过采集不同土地利用类型区域的雨水和径流样本，结合中性化因子（NF）和非海盐分数（NSSF

  来源：Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C

  时间：2025-06-16

• 地质聚合物与废铸造砂协同稳定滨海卡纳塔克邦锂蒙脱石黏土路基的工程性能提升机制研究

  在印度卡纳塔克邦滨海地区，每年超过3500毫米的降雨量使得当地特有的锂蒙脱石黏土（Lithomargic Clay，简称LS）成为道路建设的噩梦。这种被称为"Shedi soil"的土壤具有高粉粒含量（60-75%）和低黏土活性（塑性指数仅14.6%），遇水后强度骤降70%以上，导致路基塌陷、边坡滑移等灾害频发。传统水泥稳定法虽有效但成本高昂，且每吨水泥生产伴随0.9吨CO2排放。面对这一困境，NMAM理工学院的研究团队独辟蹊径，将冶金工业废渣——高炉矿渣（GGBS）与粉煤灰（FA）合成的环保地质聚合物（Geopolymer, GP），联合铸造业废弃物废铸造砂（Waste Foundry Sa

  来源：Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C

  时间：2025-06-16

• 基于机器学习与遥感数据的苏特莱杰河流域积雪覆盖空间格局评估及其水文气候意义

  在全球气候变化背景下，喜马拉雅山脉作为"亚洲水塔"正面临积雪加速消融的严峻挑战。苏特莱杰河作为印度河重要支流，其积雪覆盖动态直接影响下游数亿人口的供水安全。然而，传统遥感技术（如MODIS）受限于云遮挡和地形复杂性，难以精确捕捉高分辨率积雪时空变异规律。更棘手的是，现有研究多聚焦时间序列分析，忽视地形因子与气候变率的交互作用，导致流域尺度水文预测存在显著偏差。针对这一科学难题，研究人员开展了一项突破性研究。通过Google Earth Engine(GEE)云平台处理2013-2021年Landsat 8地表反射率数据，首次在SRB流域实现随机森林(RF)与支持向量机(SVM)算法的系统性对比

  来源：Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C

  时间：2025-06-16

• 青少年竞技游泳运动员肩关节适应性研究：泳姿专项化对肩部生物力学特征的影响

  游泳作为结合耐力、力量与运动控制的非负重运动，其高频率的重复性上肢动作使肩关节承受巨大负荷。青少年运动员在生长发育期叠加专项训练，更易出现盂肱关节(GH)松弛、旋转肌力失衡等问题。尽管成人游泳运动员的肩部适应性已有较多研究，但针对青少年群体的特异性适应机制仍存在空白。为此，Hacettepe大学的研究团队在《Physical Therapy in Sport》发表论文，通过横断面研究揭示了青少年游泳运动员的肩部生物力学特征。研究采用标准化测试评估76名青少年（游泳组48人/对照组28人）的GH肌力、肩胛肌(SM)力量、关节活动度(ROM)、本体感觉等参数，并使用Kerlan-Jobe骨科诊所评

  来源：Physical Therapy in Sport

  时间：2025-06-16

• 慢性踝关节不稳患者单腿站立与下落着陆时足部内在肌与小腿肌群活动的特征分析及其临床意义

  慢性踝关节不稳(Chronic Ankle Instability, CAI)是运动医学领域常见的后遗症，约9.4-40%的踝关节扭伤患者会发展为CAI，表现为反复踝关节"打软腿"、肿胀和运动功能下降。尽管已知CAI与姿势控制缺陷相关，但足部内在肌在动态任务中的作用机制尚不明确。这项发表在《Physical Therapy in Sport》的研究，由早稻田大学团队通过创新性的实验设计，首次同步分析了单腿站立与下落着陆两种功能性任务中足部内在肌的激活模式。研究采用表面肌电图技术，对12名CAI运动员和11名健康对照者进行测试，重点监测ABDH、ADM、SOL和PL的肌肉活动，并结合"石头剪刀布

  来源：Physical Therapy in Sport

  时间：2025-06-16

• 机器学习辅助设计高近红外屏蔽性能的节能窗：基于CWO/ITO纳米复合薄膜的双向神经网络优化

  随着全球建筑能耗占比持续攀升，节能窗作为建筑围护结构中潜力最大的节能组件，其光学性能优化成为研究热点。传统设计依赖反复试错的参数调整，例如通过改变银纳米棒长径比或氧化铯钨（CWO）浓度调控近红外（NIR）屏蔽率，但这类方法计算成本高昂且效率低下。更棘手的是，纳米颗粒的局部表面等离子体共振（LSPR）效应受形状、尺寸、材料等多参数耦合影响，形成复杂的多维设计空间。如何快速精准地实现“光学性能-几何参数”双向映射，成为推动节能窗商业化应用的卡脖子难题。山东大学的研究团队在《Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications》发表

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 基于一维拓扑光子晶体边缘态的高灵敏度折射率传感器设计与性能分析

  论文解读在光学传感领域，传统折射率检测常面临灵敏度不足、环境干扰等问题。受量子霍尔效应(QHE)启发，拓扑光子学为设计抗干扰器件提供了新思路。光子晶体(PhCs)作为周期性介电结构，其拓扑边缘态(Topological Edge State, TES)具有背散射抑制特性，但如何利用其实现高精度传感仍是挑战。由Council of Scientific and Industrial Research支持的团队在《Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications》发表研究，提出基于硅(A层)/二氧化硅(B层)的一维拓扑光子晶体

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 基于凹-凸阵列超表面的中红外多Fano共振高Q传感及光谱调控研究

  在光学传感领域，Fano共振因其高Q因子（Quality factor）和非对称线型，成为实现高精度传感的关键物理现象。然而，现有超表面设计多依赖复杂的平面图案（如多纳米棒簇或环形结构），不仅制备成本高，且单一Fano峰调控能力有限。此外，实验与仿真性能差异、Q因子与灵敏度难以兼得等问题，制约了其实际应用。为此，厦门大学等机构的研究团队创新性地提出了一种基于高度差结构的凹-凸阵列超表面（CCD），通过金属锗（Ge）材料的三层堆叠设计，结合面内与面外不对称性，在中红外波段实现了多Fano共振的协同调控与高性能传感。关键技术方法研究采用时域有限差分法（FDTD）模拟超表面光学响应，通过近场与远场分

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 拓扑耦合腔-波导量子电动力学系统中稳健单光子源的实现及其集成光子学应用

  在量子技术蓬勃发展的今天，单光子源作为量子通信、密码学和计算的核心组件，其性能直接决定了整个系统的可靠性。然而，传统半导体量子点(QD)单光子源面临两大挑战：一是环境敏感性强，微小的结构缺陷或工艺误差就会导致性能急剧下降；二是与集成光子电路的兼容性不足。这些问题严重制约了量子技术的大规模实用化进程。近年来，拓扑光子学的兴起为解决这些问题提供了新思路。拓扑光子系统具有独特的缺陷免疫特性，其光学模式受拓扑保护，即使存在结构无序也能保持稳定传输。将这一特性与腔量子电动力学(QED)系统结合，有望实现兼具高性能和鲁棒性的单光子源。正是基于这一背景，研究人员开展了拓扑耦合腔-波导(CCW)系统中单光子产

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 非对称界面条形波导中Dyakonov表面波导模式的理论预测与应用探索

  在光学与纳米光子学领域，表面波的操控一直是前沿课题。Dyakonov表面波(DSWs)作为一类特殊的电磁模式，自1988年理论预测以来，因其在界面处无辐射损耗传播的特性备受关注。然而，自然双折射材料的弱各向异性导致DSWs存在角度传播范围极窄的瓶颈，且传统研究多集中于无限大界面系统，严重制约了其实用化进程。更棘手的是，现有理论认为DSWs对材料各向异性类型具有严苛选择性——正各向异性(εeεo)材料才能支持波导模式，这极大限制了器件设计的自由度。为突破这些限制，来自国内的研究团队在《Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applicat

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 高灵敏度折射率型太赫兹超表面生物传感器在多种癌症及感染性疾病检测中的应用

  在医学诊断领域，早期检测技术始终面临成本与精度的双重挑战。传统方法如组织活检具有侵入性，而X射线等成像技术存在辐射风险。太赫兹(THz)波因其非电离特性成为理想替代方案，但现有THz生物传感器多依赖金(Au)或石墨烯等昂贵材料，且仅能识别单一生物标志物，严重制约临床普及。针对这一瓶颈，哈尔滨工程大学等机构的研究团队在《Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications》发表创新成果，开发出基于铝(Al)/聚酰亚胺(PI)的超表面生物传感器，通过双共振机制实现多疾病同步检测。研究采用电磁仿真技术优化超表面结构，以0.2 µm铝

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 深度学习辅助高数值孔径柱矢量光束超构透镜设计的焦点工程研究

  在光学领域，高数值孔径(NA)柱矢量光束的焦点调控一直是研究热点。这种技术能精确控制焦点区域的强度和偏振分布，在显微成像、光存储、光镊等领域具有重要应用价值。然而，传统设计方法依赖物理定律和经验参数调整，不仅耗时费力，而且难以应对复杂的三维焦场定制需求。虽然遗传算法(GA)和粒子群优化(PSO)等优化算法有所改进，但其随机搜索特性仍限制了多参数问题的解决效率。针对这些挑战，中国的研究团队在《Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications》发表了一项创新研究。他们巧妙地将Richards-Wolf矢量衍射理论与深度学习相结

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 基于刻蚀-沉淀法芯片直生长石墨烯的热光源器件研究

  1 GHz）等优势。然而，现有技术依赖机械剥离（mechanically exfoliated）或化学气相沉积（CVD）石墨烯，必须通过复杂的湿法转移工艺将其从金属基底（如Cu/Ni）转移到目标芯片，导致产率低下且材料质量受损。这一瓶颈严重制约了石墨烯光源的规模化应用。为解决这一问题，日本物质材料研究机构（NIMS）的研究团队提出了一种革新性方案——刻蚀-沉淀法。该方法通过在600–650°C低温下直接于石英基底上生长多层石墨烯，完全规避了转移步骤。研究团队利用Fe-C薄膜作为碳源，通入Cl2气体刻蚀铁催化剂，使过饱和碳析出形成石墨烯。这种干法工艺不仅实现了大面积均匀生长，还能通过调节参数控制

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 基于准连续域束缚态的手性超表面设计：折射率传感与非线性谐波产生的多功能集成平台

  在纳米光子学领域，如何实现强手性光学响应一直是科学家们追逐的目标。传统三维手性超材料虽然能产生显著的圆二色性（Circular Dichroism, CD），但其复杂的螺旋或扭曲结构给纳米加工带来巨大挑战。与此同时，平面超表面虽易于制备，却往往面临手性响应弱、功能单一等瓶颈。更棘手的是，许多应用场景如生物分子检测需要同时实现高灵敏度传感和强光学活性，这对材料设计提出了近乎矛盾的要求——既需要高Q因子以增强光与物质相互作用，又需要打破对称性来实现手性响应。针对这些关键科学问题，湖南大学的研究团队创新性地将准连续域束缚态（quasi-Bound State in the Continuum, q-

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 可逆圆二色性与线二色性双功能重构超表面的近红外动态调控研究

  在光学集成系统快速发展的今天，偏振调控器件扮演着至关重要的角色。圆二色性（Circular Dichroism, CD）和线二色性（Linear Dichroism, LD）作为两种重要的偏振选择性吸收效应，在化学分析、药物筛选和信息加密等领域具有广泛应用。然而，自然界中的手性材料如DNA双螺旋和生物分子，其CD效应往往极其微弱，难以满足实际需求。尽管人工设计的超表面通过打破结构对称性（如Z型、L型结构）可增强CD效应，但现有器件大多仅能实现单一功能（CD或LD），且存在调控范围有限、不可逆等问题。这种功能割裂的局面严重制约了偏振集成器件的发展，特别是在需要同时处理圆偏振光（CPL）和线偏振光

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 金属-半导体纳米结构中Tamm态对肖特基势垒电子隧穿及体电子光发射效应的调控机制研究

  在纳米光子学和能源转换领域，金属-半导体纳米结构中的热电子传输机制一直是研究热点。当金属纳米颗粒受到光激发时，其表面等离激元共振(LSPR)会产生大量高能热电子，这些电子若能有效穿越金属-半导体界面的肖特基势垒，将大幅提升光催化、光伏等应用的效率。然而，传统理论中电子需克服较高势垒，导致量子效率低下，且存在明显的"红限"效应——即长波长光子的能量转换效率急剧下降。俄罗斯HSE大学等机构的研究人员发表在《Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications》的工作，创新性地提出界面Tamm态（由周期性势场中断形成的表面局域态）可

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

• 倾斜磁场与辐射耦合下材料响应的半经典理论：Berry曲率偶极诱导的线性与非线性霍尔效应

  在量子材料研究领域，Berry曲率（BC）作为能带几何特性的核心参量，已成为解释反常霍尔效应等现象的关键。然而，当材料同时暴露于倾斜磁场和电磁辐射时，传统理论难以描述BC与磁场/电场多场耦合的复杂响应。这一瓶颈限制了新型THz器件和拓扑量子器件的开发。为解决这一挑战，研究人员通过半经典玻尔兹曼方程，构建了包含磁场修正Berry曲率Ω̃=Ω+∇×A′的普适理论框架。研究发现二维材料如拓扑晶体绝缘体（TCIs）在倾斜磁场作用下，垂直分量Bz会通过BC与经典速度的耦合，产生独特的二阶非线性电流。这一发现不仅深化了对量子几何相位与电磁场相互作用的理解，更为设计新型太赫兹频率转换器件提供了理论依据。研究

  来源：Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

  时间：2025-06-16

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