固体灾变性破坏现象多年来一直备受关注，由于其复杂性，固体灾变性破坏问题一直是力学中的典型难题之一.文章结合岩石类介质的实验观测，讨论了非均匀脆性介质灾变性破坏现象的复杂性，介绍了发展有关统计理论的初步尝试和所面临的难题，并探讨了预测灾变性破坏的可能方案.

虽然水普遍存在，但人们在分子尺度上对水与固体表面的相互作用的理解却仍然处在初始阶段.文章简述了20年来人们对水在贵金属表面的吸附和浸润过程进行微观尺度上研究的进展，分析和讨论了水和表面作用的一般规律和所获得的经验教训，特别着重讨论了对上世纪80年代人们提出的经典双层冰模型的修正.

（H2O）由H原子和O原子组成. 地球上有大量的水，若能找到一种经济、实用的方法将H2O解离生成H2和O2，则在新能源的开发和应用方面，意义深远. 水在固体表面的吸附现象极为普遍，在某些金属或金属氧化物表面，H2O被吸附并解离成OH－和H＋. 文章以有序氧化镁（MgO(100)）薄膜和Pd/MgO(100) 体系为例，在超高真空条件下，用光电子能谱和高分辨电子能量损失谱方法，研究了水在它们表面的吸附与解离. 研究结果表明，H2O在MgO(100)表面可以被部分解离，而H2O在Pd/MgO(100)表面的解离与Pd的含量有关.了解水与固体表面的相互作用机理还需要做更多的基础研究工作.

自然界的生命体经过亿万年的进化几乎完成了智能操纵的所有过程，向自然学习是智能新材料和新体系发展的永恒主题.生物学纳米通道，典型的如水通道和离子通道，在细胞的基本分子生物学过程中发挥着重要的作用.目前，仿生智能单纳米通道主要是从不同外场响应（pH值、温度、离子等）来开展研究.文章主要结合作者所在课题组的最新研究进展，对受水通道和离子通道启发的仿生智能纳米通道系统的研究工作做一简要综述和展望.

由于纳米水通道在水处理方面的潜在应用以及它与生物水通道的相似性，人们对纳米水通道的研究受到广泛重视.文章重点介绍了近10年来在纳米水通道方面的研究进展，特别是在外力或外电场扰动下，纳米碳管内水的流动特性.主要包括：热噪音环境下受控水通道内水流的开关特性；外电场驱动下纳米管道内水流的行为；受生物水通道的复杂结构启发的纳米水泵设计.

研究了两维光学超晶格光波导中的准相位匹配切连科夫（Cerenkov）倍频与和频效应, 利用光学超晶格的不同倒格矢实现了多组准相位匹配切连科夫倍频与和频的同时输出, 从理论和实验两个方面探讨了光学微结构材料中非线性切连科夫辐射产生的机制、效应和可能的应用.

在一般的第一性原理计算中，原子核总是被近似成经典粒子.然而，在一些特殊的体系中，原子核的量子效应对体系的物理性质和物理过程有着至关重要的影响.在相关问题的模拟中，考虑了原子核量子效应的全量子化计算，展示了其独有的准确性.目前，路径积分分子动力学是被广泛采用的全量子化计算方法.而第一性原理的路径积分分子动力学不仅保留了第一性原理计算中电子结构和电子基态能量计算的方法，同时还应用费恩曼（Feynman）路径积分原理，得到了包含原子核量子信息的运动方程.张千帆等人应用第一性原理路径积分分子动力学，计算了BaZrO3中氢核的输运情况.结果表明，原子核的量子化对输运中两个不同的子过程有不同程度的影响，它使得有氢氧键断裂的T过程的势垒下降更多，使T过程成为快过程，从而验证了红外光谱实验的结果，同时否定了传统计算给出的T过程是慢过程的结论.

光开关是未来全光通信和光计算机的关键器件.已经研究过的全光开关的种类很多，其中光纤光栅全光开关最容易与光纤系统匹配.文章首先陈述两种基于普通石英光纤的单光栅全光开关,即光纤布拉格光栅（FBG）全光开关和长周期光纤光栅（LPFG）全光开关，这两种低非线性的光开关要求千瓦量级的高开关功率，故不宜应用；然后重点介绍两种高非线性的光纤光栅全光开关，它们分别由单个高非线性FBG和用高非线性光纤连接的LPFG对构成.文章所介绍的非线性光纤材料是以掺稀土石英光纤为例.这两种高非线性的光纤光栅全光开关具有毫瓦量级的低开关功率，有可能获得实际应用.