本工作证明了低热预算工艺是实现高质量界面的有效手段之一，包括：LPCVD-SiNx 生长温度从常规780℃降低到650℃，欧姆合金温度从850度降低到780℃。工作难点在于降低温度窗口且保证高质量薄膜和欧姆接触。

最终在LPCVD-SiNx和GaN之间实现2.5-5埃米原子级平整界面，界面态密度在ET=30 meV下约1.5×1013 cm-2eV-1，ET=1 eV下约4×1011~1.2×1012 cm-2eV-1水平。

本工作得到了国家自然科学基金重大仪器项目、重点项目、面上项目和中科院前沿重点项目等资助。

科研人员揭示红光调控植物抗虫媒病毒新机制

病害三角（disease triangle）是描述疾病流行规律的理论，该理论指出“病害三要素”为致病病原生物、易感宿主和适合的环境条件，三者相互作用才能引起侵染性病害。大部分已知的植物病毒由媒介昆虫传播，植物虫传病毒是制约我国农作物高产稳产的主要因素之一。以往的作物病毒病害研究注重病毒和植物宿主两方面，但实际参与病毒传播、病害发生的因子还包括传毒媒介昆虫和光照、温度、气候、生物周期节律等环境因子。

作为人类赖以生存的重要生化反应，植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光并存储为化学能，最终为人类和其他动物提供必需的食物和能量。光作为主要的环境因子，不仅调控植物生长发育的每个环节，而且与病害的流行爆发紧密相关。然而，光如何影响植物抗病性，病原微生物如何适应宿主抗性机制从而促进自身的传播等问题，亟须得到解答。

近日，中国科学院微生物研究所研究员叶健课题组在PLoS Pathogens上，在线发表了题为Red-light is an environmental effector for mutualism between begomovirus and its vector whitefly的研究论文。该研究发现，植物双生病毒卫星DNA编码的βC1蛋白可以通过靶向光信号途径的PIF转录因子家族调控的虫媒病毒抗性，促进虫媒病毒的快速传播，揭示了光调节双生病毒-烟粉虱-植物三者互惠共生的新机制。

当植物受到昆虫取食后，会产生一系列的化学挥发物来调控昆虫的行为以趋避食草昆虫，其中，萜烯类化合物（Terpenes）是植物挥发物中较丰富的一类化合物，研究报道部分倍半萜和单萜会趋避昆虫。该研究通过酵母双杂交筛选实验，鉴定到光信号中的关键蛋白光敏色素互作蛋白（PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 3, PIF3）可与βC1蛋白互作，进一步Co-IP实验证明，PIF3与βC1在光照和黑暗条件下均可在植物体内互作（图2A）。PIFs蛋白可直接结合萜烯合酶（Terpene synthase，TPS）基因的启动子促进其转录（图2B和2C），因此，在PIF过表达的植物中，介体昆虫烟粉虱的产卵量减少、伪蛹发育缓慢（图2D和2E），说明PIFs蛋白具有直接的抗虫作用。研究人员通过竞争性BiFC和pull-down实验发现，βC1蛋白可通过干扰PIF蛋白二聚体的形成，不同程度地抑制其转录激活活性（图2C）。

植物激素茉莉酸（jasmonic acid, JA）是一种介导植物抗虫的重要激素，转录因子MYCs是JA途径中的关键调控因子。MYC家族转录因子调控下游多种抗虫相关次生代谢物质的合成代谢相关基因，包括TPS基因。该课题组早期研究发现，双生病毒βC1可以靶标MYC2，通过干扰其二聚体的形成抑制MYC2-介导植物抗虫反应，与其媒介昆虫烟粉虱形成的互惠共生关系（Li et al. Plant Cell 2014）。PIF蛋白参与植物多个信号通路以参与发育过程及不同的胁迫响应，包括光和JA途径。研究报道AtPIF4与AtMYC2相互作用，该研究还发现，AtPIFs-AtMYC2的互作在一定程度上抑制了TPS基因的表达，而βC1可以促进AtPIF4-AtMYC2异源二聚体的互作，进而进一步抑制TPS的表达，促进昆虫的取食。结合上述研究结果，研究人员提出以下工作模型：在健康植物中，PIFs和MYC2形成同源二聚体，结合在TPS基因启动子的不同区域，共同调节TPS基因表达，从而趋避烟粉虱；当植物受到双生病毒感染后，一方面，βC1可抑制PIFs或MYC2同源二聚体的形成，另一方面，又可促进PIF- MYC2异源二聚体的形成，最终抑制了植物对烟粉虱的抗性反应，促进烟粉虱的取食，促进病毒的传播与扩散。该研究解析了光和JA信号共同调节病毒-昆虫-植物三者互作的新机制，为防控虫媒病害提供了新靶点，也为实现利用单色LED灯绿色防控双生病毒病害提供了理论依据。

叶健为论文的通讯作者，叶健课题组的副研究员赵平芝、助理研究员张璇和已毕业硕士研究生龚雨晴为论文的共同第一作者，微生物所博士研究生王端、博士后王宁、助理研究员孙艳伟、硕士研究生高连博为论文的共同作者。研究工作得到中科院院士方荣祥、北京大学院士邓兴旺、美国加州大学戴维斯分校教授Daniel J. Kliebenstein、中国农业科学院植物保护研究所教授周雪平、南京农业大学教授许冬清、浙江大学教授刘树生的支持，他们是论文的共同作者；清华大学教授陈浩东和中国农业大学教授李继刚为该研究提供了抗体材料；研究工作获得国家自然科学基金重点项目、国家重点研究和发展计划生物安全专项、国家优青等项目的资助。

图1.番茄黄化曲叶病毒引起北京地区常见的番茄病毒病

图2.红光促进βC1介导的烟粉虱取食植物偏好。（A）烟粉虱在光照下取食偏好双生病毒感染植物。（B）光照和黑暗条件下健康植物和感病植物对烟粉虱的吸引作用。（C）不同单色光条件下对照和βC1过表达植物的烟粉虱双选择实验

图3.PIF蛋白结合TPS10发挥抗虫作用。（A）Co-IP实验AtPIF3与βC1在光照和黑暗条件下的互作。（B）图C中使用的效应蛋白和报道基因的载体示意图构建体。（C）荧光素酶实验验证AtPIFs对TPS10的转录激活作用，以及加入βC1蛋白后对AtPIFs转录激活活性的影响。（D-E）烟粉虱的生测实验：Col-0和AtPIF3-OE植物上烟粉虱产卵量（D）和伪蛹数（E）的统计

图4.红光调控双生病毒-烟粉虱-植物三者互惠共生的模式图

华南理工大学开发出高性能白光钙钛矿LED

近期，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室的叶轩立教授团队在国际顶级期刊《Joule》上发表了题为“Utilization of Trapped Optical Modes for White Perovskite Light-Emitting Diodes with Efficiency over 12%”的研究论文。

白光发光二极管（LED）是照明和显示应用中的重要组成部分，而这两个应用消耗了大量的电力能源，因此，实现高效的白光LED对于节能减排具有重要意义。经过了近几年的发展，金属卤化钙钛矿LED展现出了巨大的潜力，有望成为下一代的发光技术。

其中，红光和绿光钙钛矿LED的外量子效率从不足1%迅速提高到超过20%，而蓝光钙钛矿LED的效率也超过了12%，但钙钛矿白光器件的发展仍十分缓慢。

此外，基于光学模拟分析，在传统的钙钛矿LED器件中，超过80%的光子被限制于器件中无法出射，使得钙钛矿LED的光取出效率一般小于20%，成为制约其进一步发展的另外一个关键问题。

针对上述科学问题，该团队提出了一种简单有效的方法，来同时解决钙钛矿LED中的光取出效率受限以及白光器件性能低下的问题，即通过合理设计多层半透明电极（LiF/Al/Ag/LiF），来将蓝光钙钛矿层与红光钙钛矿纳米晶层进行近场耦合，实现光取出效率的大幅提高，从而构建出高性能的白光钙钛矿LED器件。

通常，由于钙钛矿发光层的折射率与有机界面层的折射率差异较大，在特定角度下会引起全反射，从而在钙钛矿LED器件中诱导产生了光波导模式，使得发光层发出的部分光子在器件内部反复振荡而不能逃逸出器件外部。而在全反射过程中所产生的倏逝波会继续诱导表面等离子极化激元（SPP）模式的产生。

另外，衬底模式以及寄生吸收的存在，都将降低光子传播至器件外部（空气端）的概率。幸运的是，由全反射和SPP所产生的倏逝场的能量可以在近场范围内穿透到下一层介质，这提供了一个机会来利用它们，从而来抑制钙钛矿LED中光波导模式和SPP模式，即可通过光子隧道效应，倏逝波吸收和SPP吸收三种近场耦合效应来实现（如下图所示）。

基于近场光学耦合的白光钙钛矿LED器件设计理念和三种近场作用的示意图（光子隧道效应，倏逝波吸收和SPP吸收），以及双色和三色白光的电致发光光谱和其持续工作下的CIE

为此，该团队设计出“ITO/NiOx/PVK/蓝光钙钛矿/TPBi/LiF/Al/Ag/LiF/红光钙钛矿纳米晶”多层器件结构，其中红光层的存在可成功通过上述三种近场耦合效应来提取受限于光波导模式和SPP模式的蓝光光子，最终实现超过50%的光提取效率提升，并同时利用颜色互补的蓝光和红光，实现白光发射。

基于此策略，该团队成功制备出分别具有高达12%和5%外量子效率的高性能双色和三色白光钙钛矿LED，是目前该领域的最新记录，具有里程碑意义。

此外，除了在钙钛矿LED上的应用，这一策略还可以推广到其他类型的白光LED（如：有机LED，无机LED和量子点LED等），以提高它们的光取出能力，促进整个白光LED领域的进一步发展。

瑞典林雪平大学开发了基于卤化钙钛矿的高效蓝色发光二极管

据Phys.org网1月14日消息，瑞典林雪平大学开发出基于卤化钙钛矿的高效蓝色发光二极管，可在451~490纳米波长范围内发出深蓝色至天蓝色光。当前钙钛矿已经制成绿光和红光LED，但还无法制成蓝光LED。钙钛矿中需要含有大量氯化物的化学成分，才会发出蓝光，但这会使钙钛矿不稳定。之前使用“量子限制技术”制造了基于钙钛矿的蓝色LED，但其效率很低。此次研究人员借助于“蒸气辅助结晶技术”可以产生具有所需氯化物量的稳定钙钛矿，由此制成的基于钙钛矿的蓝色LED的能源效率可以有所提升。

LED照明通过智能手机实现3D图像

Strathclyde University的研究人员展示了利用动态控制的LED房间照明能够实现消费级数码相机的3D成像。在智能工厂环境中，这种技术可以提高监控能力，能够增强机器人感知周围环境的能力。研究人员演示了使用手机摄像头和LED来演示这一概念，不需要复杂的时间同步过程就可以实现。该技术依赖于一个称为光度立体成像的概念，其中探测器或摄像机与来自多个方向的照明相结合。多方向照明允许摄像机以不同阴影录制图像，从而允许计算机系统重建3D图像。

在公共区域，LED可用于一般照明、可见光通信和3D视频监控。该图显示了多重访问 LiFi（一种通过使用光在器件之间传输数据和定位的无线通信技术）以及在火车站中的可见光定位

这项技术通常需要在相机的中心视点周围对称地放置四个光源。当物体从侧面成像时，研究人员利用自上而下的照明重建了3D图像。在这种过程中，头顶的房间照明可以用作普通光源。

研究人员开发了一种算法用定制的二进制多重访问格式来调节调制LED，减少闪烁并消除同步需要。这种算法支持相机确定哪个LED生成哪个图像以方便其3D重建的能力。此方法还具有自己的时钟信号，以便通过使用相机无源检测LED时钟信号，从而可以实现与LED自动的同步图像采集。"我们希望通过消除光源和相机之间的链接，使光度学立体成像更容易推广。"研究小组的博士生Emma Le Francois说，"据我们所知，我们首先演示了自上而下的照明系统，该系统具有侧面图像采集功能，其中光束的调制与相机同步。

研究人员开发了一种方法，可以使用头顶的LED照明和智能手机来制作小工艺品的3D图像

为了将这种方法实现商业化，研究人员利用基于市面上销售LED的光度测量立体声设置部署了他们的调制设置。它由一个通用的Arduino板控制，利用一款高速运行（960 fps）的智能手机捕捉到了目标图像。这个目标图像使用磨砂材料3D打印的48毫米小工艺品。该过程的实现避免了在测试阶段产生的可能干扰成像的反射表面。当相机在相距42厘米远的距离成像时，研究人员实现了2.6毫米的小工艺品的重建，这使得这项技术与其它光度立体成像相媲美。

他们还能够重建移动物体的图像，这表明他们的方法不受周围环境光的影响。外围计算机上的图像重建需要几分钟的时间;为了使新方法更加实用，研究人员计划将计算时间缩短到几秒钟，他们集成了一个深度学习的神经网络，它可以学习从原始图像数据中重建物体的形状。

版权声明

资料来源：中国科学院微电子所官网、中国科学院微生物研究所、华南理工大学、光电科技情报网、Optics Express、Phys.org网等。

题图来源： Optics Express返回搜狐，查看更多