2025 Regeneron ISEF大奖-PHY物理学和天文学获奖作品汇总-2

最新官方消息！全球科创天花板赛事——国际科学与工程大奖赛（Regeneron ISEF），现已正式公布了2026年总决赛的举办时间和地点。这场汇聚全球青年创新力量的科技盛宴，将于2026年5月9日至15日，在美国亚利桑那州凤凰城会议中心（Phoenix Convention Center, Arizona）璀璨启幕。

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

为了方便同学们更好的备赛，特别整理了ISEF-PHY物理学和天文学2025获奖作品方便学习

PHYS016 - 1 型 SPDC 的最佳泵浦源

本研究旨在确定哪种泵浦激光器配置能够激发β-硼酸钡 (BBO) 晶体中的 1 型自发参量下转换 (SPDC)，从而最大限度地提高 |Phi+> 纠缠光子的数量和探测到的量子态的保真度。四种泵浦激光器配置分别为 100 mW 连续波 (CW) 激光器、100 mW 脉冲激光器（脉冲频率为 2x10^-6 秒）、50 mW 连续波激光器和 50 mW 脉冲激光器，使用两块 BBO 晶体和四个光电倍增管 (PMT) 阵列来收集产生的纠缠光子数据。测试在暗室中进行，在 30 秒曝光时间内产生约 100 个暗计数。 100 mW CW 激光器比 50 mW CW 激光器多产生 185.8 个纠缠光子，50 mW 脉冲激光器比 100 mW 脉冲激光器多产生 14.2 个纠缠光子，两次比较均存在显著差异（p < .05）。与其他三种泵浦配置相比，100 mW CW 激光器的保真度最低。50 mW 脉冲激光器（0.471 +/- 0.069 SD）在保真度方面明显优于 50 mW CW 激光器（0.431 +/- 0.069 SD）。这意味着 100 mW CW 激光器更高的纠缠光子产量被其低保真度所抵消，而这种成本对光量子计算机是有害的。100 mW 和 50 mW 脉冲激光器在保真度方面没有显著差异。鉴于50 mW连续激光器的低保真度，可以肯定地说，脉冲激光器将是光量子计算机最有效的泵浦源，而没有统计学上显著的证据支持100 mW或50 mW激光器的有效性。从光子输出的角度比较脉冲激光器，可以进一步推论50 mW脉冲激光器将是光量子计算机的最佳选择。

PHYS024 - 2D柔性MoS2器件和ILG柔性FET

柔性二维 (2D) 场效应晶体管 (FET) 引起了广泛关注，因为需要解决 3D FET 中常见的可扩展性问题。具体而言，用柔性材料替代刚性基底，以及使用具有抗应变和优异电特性的过渡金属二硫化物 (TMDC)，引发了人们对利用弹性体和聚合物基材料（例如聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 和聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)）开发 2D FET 的兴趣。在此，我们证明了使用 PDMS 作为多层 MoS2 基器件基底的可行性，利用聚合物聚丙烯酸酯 (PPC) 和聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 作为促进机械剥离 MoS2 转移的手段，获得高输出电流（最大值 ~ -0.65–0.55 μA μm^-1）、欧姆行为和低接触电阻率。此外，我们证明了聚合物 PET 可用作多层 MoS2 基 FET 的柔性基板，并且器件表现出与文献中的刚性 MoS2 FET 相当的传输特性，显示出可接受的场效应迁移率（1.53–14.39 cm^2 V^-1 S^-1）、良好的开关比（最大值 ~1 x 10^5）和可接受的亚阈值斜率（最小平均值 371.48 mV dec^-1），通过利用新型离子液体 N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺 ([DEME][TFSI]) 通过离子液体门控 (ILG)。本文介绍的工作是首次证明 ILG 在基于 PET 基板的 FET 上的可行性，展示了 PDMS 作为 2D 设备基板的替代用途，并为将来将 ILG 纳入柔性 2D FET 的门控手段提供了一个平台。

PHYS026 - ForeCAT：物理学与人工智能相结合，避免飞行颠簸

突发湍流，尤其是晴空湍流 (CAT)，仍然是航空业面临的最严峻挑战之一，它会导致乘客受伤、运营中断，并每年给航空公司造成 5 亿美元的损失。70% 的天气相关事件都是由 CAT 造成的，预计未来几十年气候变化会使 CAT 的发生频率翻一番。最近发生在 2024 年 5 月的新加坡航空事件导致人员伤亡，凸显了改进预测的紧迫性。检测 CAT 本身就具有挑战性，因为它发生在晴空下，这使得航空业中现有的传统算法（如图形湍流引导 (GTG)）效率较低，因为它们依赖于线性、经验阈值指标。ForeCAT 通过将人工智能与大气物理学相结合，提供了一种突破性的方法。其神经网络由基于偏微分方程 (PDE) 的湍流诊断驱动，可捕捉复杂的湍流相互作用，实现 95% 的分类准确率，是 GTG 的三倍。此外，ForeCAT 能够准确预测行业标准的湍流强度指标——涡流消散率 (EDR)。ForeCAT 成功预测了新加坡航空事件发生地点的严重湍流，置信度高达 87%，展现了其缓解此类事件的潜力。ForeCAT 已集成到 LoCATe 中，LoCATe 是一款实时湍流预测应用程序，可帮助飞行员和空中交通管制员主动调整飞行路径。CATalog 是一款低成本湍流测量设备，旨在实现湍流数据众包和大众化获取。通过利用人工智能和基于物理的诊断技术，ForeCAT 提供了一种变革性的解决方案，以推进湍流预测，并应对未来日益复杂的天空。

PHYS031 - 水铃的变形

当垂直向下的水流冲击水平放置的圆盘时，会形成一种独特的轴对称水膜，称为“水钟”。当液膜在流速变化后破裂时，这种水钟会发生剧烈且不可逆的变形。为了研究压力对变形的影响，引入了两种类型的水钟：一种是“封闭式”水钟，除非水膜破裂，否则不允许空气通过水钟进行交换；另一种是“开放式”水钟，其内外通过管道连接。变形现象，尤其是开放式水钟的变形，在不同条件下表现出不同的行为，尚未得到充分研究。本研究对这两种条件下的变形进行了定量分析。首先，开发了一个实验系统，数值模拟的水钟形状与实验结果非常吻合。随后，提出了一个理论模型来解释这两种水钟的变形。相应的数值模拟与实验观测结果吻合良好，从而验证了该模型的有效性。此外，对该现象的简化近似阐明了变形的参数依赖性。参数依赖性表明，水钟的剧烈变形和开口钟变形的多变性都源于其体积对内部压力的高度敏感性。这项研究有助于控制水钟系统，并加深对其独特行为的理解。

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