【暴漲】美國本土產芯片，成本暴漲240%

愛集微

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1.台積電美國廠生產成本超中國台灣2.4倍2.清華大學化學系王朝暉團隊實現新型碳同素異形體關鍵片段的合成3.科研動態丨本實驗室陰帥團隊與中科院物理所李自翔團隊在費米子符號問題研究中取得重要進展1.台積電美國廠生產成本超中國台灣2.4倍半導體市場分析諮詢機構SemiAnalysis近日發布報告顯示，全球最大晶圓代工廠台積電在美國的半導體生產成本較中國台灣地區高出逾兩倍，這一差異主要源於勞動力、原材料...

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近日，清華大學化學系王朝暉教授團隊在共軛碳材料領域取得重要突破，首次實現施瓦茨碳P192中關鍵片段的合成，向新型碳同素異形體的精準創制邁出關鍵一步。從金剛石和石墨的發現開始，人們對碳材料的利用有着悠久的歷史。近年來，以sp2雜化的碳原子組成的碳同素異形體的發現為物理、化學及材料科學等領域的發展注入了不竭的動力，並催生出碳基量子材料、高性能光電器件、能量存儲等前沿性應用。其中，富勒烯和石墨烯的發現更是分別獲得1996年的諾貝爾化學獎和2010年的諾貝爾物理學獎。施瓦茨碳是一類具有三重周期性的三維共軛碳同素異形體，該類結構由鋪展在三重周期極小曲面（TPMS）上的sp2雜化碳原子組成，並根據TPMS的對稱性分為Primitive型（P）、Gyroid型（G）和Diamond型（D）等多種類型。理論研究表明，這類多孔狀的三維共軛碳結構在超級電容器、電池電極材料和氣體的分離與儲存等方向均具有廣闊的應用前景。然而，這種三維共軛的負曲率碳結構卻從未被報道。施瓦茨碳P192作為最具代表性的施瓦茨碳結構，一直以來都是科學家們長期追求的目標，其中由六元環和八元環組成的負曲率區域是其形成三維共軛網絡的結構基礎。然而，此類負曲率管狀結構常常伴隨着極高的環張力，其高度扭曲的結構令合成科學家們望而卻步。施瓦茨碳P192及其關鍵片段結構王朝暉團隊設計合成的半管形片段分子，打破了此類結構難以精準合成的瓶頸。他們從廉價易得的原料出發，通過具有高選擇性的偶聯反應，簡單高效地得到了高度扭曲的雙重大環前體，為後續高張力化學鍵的構建「預製」高張力前體化合物，並通過控制化學鍵鍵連次序，首次實現此類高張力結構的構建。這一突破標誌着在曲面共軛碳材料合成領域的重大進展，並為後續進一步推進新型碳同素異形體的精準創制打下堅實的化學基礎。研究成果以「Schwarzite P192的半管狀芳香片段：兩個嵌入八邊形的保守結構基序」（Semitubular Aromatic Fragment of Schwarzite P192: A Conserved Structural Motif with Two Embedded Octagons）為題，於近日發表於《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society, JACS），並被選為雜誌封面。清華大學化學系2022級博士生王明煒為論文第一作者，化學系教授王朝暉為論文通訊作者。研究得到國家自然科學基金委原創探索計劃項目的資助。（清華大學）3.科研動態丨本實驗室陰帥團隊與中科院物理所李自翔團隊在費米子符號問題研究中取得重要進展中山大學物理學院、本實驗室陰帥副教授團隊與中國科學院物理研究所李自翔特聘研究員團隊合作，近期在費米子符號問題研究中取得新進展。他們提出一種基於非平衡虛短時量子臨界動力學以有效規避費米子符號問題進而準確確定量子多體系統的基態相圖與臨界性質的新方案(如圖1)。依託這一方法，團隊首次揭示SU (3)狄拉克費米子Hubbard模型的基態相圖及其量子臨界性，發現一類非常規的Chiral SU(3)普適類。圖1 通過虛短時量子臨界動力學規避符號問題並探測量子臨界性作為量子蒙特卡洛方法的核心障礙，符號問題極大制約了關聯量子體系的數值探索。其根源在於費米子的交換反對稱特性，使得蒙特卡洛模擬中產生負概率難題，無法實現高效的重要性採樣。在傳統量子蒙特卡洛對關聯體系量子相變的研究中，通常需先通過虛時間演化讓系統達到基態，再計算物理量的臨界性質，而符號問題會隨虛時間演化顯著加劇，導致基態難以準確確定。針對這一困境，研究團隊突破 「先確定基態再分析臨界性質」 的傳統思路，轉而聚焦虛時弛豫動力學的非平衡短時階段，利用系統短時階段的標度行為確定基態量子臨界性質，為有符號問題模型的量子臨界性的研究提供了新路徑。在經典相變中，短時臨界動力學最初由H. K. Janssen等提出，並廣泛用於確定經典相變臨界性質。在量子相變中，陰帥，麥培智和鍾凡教授發展出虛短時量子臨界動力學標度理論。中國科學院物理研究所張士欣特聘研究員和陰帥首次在量子計算機平台實驗驗證了該理論。在本研究中，團隊發現對於一些存在符號問題的強關聯繫統，若從符號問題較弱或無符號問題的初態出發，在系統虛時演化的短時階段，符號問題仍處於可控範圍，且系統演化行為可通過虛短時量子臨界動力學標度理論刻畫。由此，可利用虛短時量子臨界動力學標度理論可靠提取系統的基態相圖與臨界性質。研究團隊聚焦SU(N)狄拉克費米子Hubbard模型。當N為偶數時，該模型無符號問題，已有大量研究揭示了其豐富的相圖和臨界性質。當N為奇數時，該模型有符號問題，其相圖和相變性質仍未知。基於虛短時臨界動力學方案，研究團隊成功揭示SU(3)狄拉克費米子Hubbard模型的基態相圖，發現了該模型的有序相存在一類新的λ8-反鐵磁序(如圖2)。此外，該研究還進一步揭示了狄拉克半金屬相與λ8-反鐵磁序之間的量子相變的臨界性質，並發現這個量子臨界點屬於新的Chiral SU(3)普適類，超越傳統狄拉克費米子臨界性的Gross-Neveu理論。圖2 通過虛短時量子臨界動力學確定的SU(3)狄拉克費米子Hubbard模型相圖該成果以 「Preempting fermion sign problem: Unveiling quantum criticality through nonequilibrium dynamics in imaginary time」 為題，於2026 年1月1日發表於國際權威期刊《科學・進展》（Science Advances）。中山大學物理學院本科生餘蔭鎧（現中國科學院物理研究所研究生）為論文第一作者；中山大學物理學院、本實驗室陰帥副教授與中國科學院物理研究所李自翔特聘研究員為共同通訊作者；中山大學研究生黎智軒參與了相關研究。研究得到國家自然科學基金、廣東省及廣州市科技計劃項目的支持。（磁電物性分析與器件重點實驗室）","kind":"news","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"-2","news_tag":"","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":0,"need_auth":false,"code":"91000000","status":"200"}}}