甲烷是对全球温升贡献仅次于二氧化碳的温室气体，其全球增温潜势在20年时间尺度上是二氧化碳的80倍以上。在全球变暖和大气中甲烷含量不断增长的背景下，研究大气甲烷的催化转化对于减缓温室效应和全球变暖具有重要价值。

温室气体减排和碳生态封存是应对全球变暖的两个关键过程。生物炭可以在土壤环境中长时间稳定存续进行直接碳封存，还可以通过改善土壤结构和优化微生物群落、减少土壤中温室气体排放、促进植物源碳的固存。目前，生物炭已成为促进土壤生态固碳以及温室气体减排领域的研究热点。然而，生物炭在进入土壤后的稳定机制、对土壤碳源的激发效应（图1）、对温室气体排放和养分循环的影响机制、土壤应用等核心限制因素方面的认知差距，制约了生物炭材料在土壤中的安全应用。

沉积盆地中的页岩是天然的纳米孔隙介质。天然气及伴生特种气体如氦气等的成藏和开发均受到泥页岩地层的影响。剖析泥页岩纳米孔隙中气体差异传输行为，利于页岩气勘探开发，并有助于揭示含氦天然气富集成藏过程。 

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在基于有机晶体的强场太赫兹光源研究中取得进展。相关研究成果以Generation and characterization of intense terahertz pulses from DSTMS crystal为题，发表在《光学快报》（Optics Express）上。

缺陷是材料科学中重要且普遍的研究对象，直接影响晶体材料的光学、电学、磁学、力学、热学等特性。对于某些过渡金属氧化物如氧化钨、氧化钼、氧化铌等，氧空位更易导致Wadsley缺陷的形成，即晶体学剪切面，而不是点缺陷。Wadsley缺陷是特殊的面缺陷。

空间高真空环境中航天器的主动排液或液体意外泄漏，往往会因系统快速失压引起液体过热闪蒸，形成复杂的气液两相流动与传热现象。针对管内液体闪蒸两相流动与传热基本规律的研究，对提升航天活动的可控性和安全性具有重要意义，有助于人类探索空间极端环境中的相变传热规律、支撑对空间环境资源的有效开发和利用。 

结构超润滑是近代摩擦学研究的重要分支，指的是两个晶体表面非公度接触时摩擦近乎为零的润滑状态。结构超润滑将为太空探测、空间运输、精密制造和高端装备等领域带来变革性进步。

碰撞电荷转移反应广泛存在于星际介质、行星大气、等离子体等复杂气相环境中。从分子层面探究电荷转移反应的机理对剖析这些复杂气相环境的物质演化和能量传递过程有重要作用。