As an interesting layered material, molybdenum disulfide (MoS 2 ) has been extensively studied in recent years due to its exciting properties. However, the applications of MoS 2 in optoelectronic devices are impeded by the lack of high‐quality p–n junction, low light absorption for mono‐/multilayers, and the difficulty for large‐scale monolayer growth. Here, it is demonstrated that MoS 2 films with vertically standing layered structure can be deposited on silicon substrate with a scalable sputtering method, forming the heterojunction‐type photodetectors. Molecular layers of the MoS 2 films are perpendicular to the substrate, offering high‐speed paths for the separation and transportation of photo‐generated carriers. Owing to the strong light absorption of the relatively thick MoS 2 film and the unique vertically standing layered structure, MoS 2 /Si heterojunction photodetectors with unprecedented performance are actualized. The self‐driven MoS 2 /Si heterojunction photodetector is sensitive to a broadband wavelength from visible light to near‐infrared light, showing an extremely high detectivity up to ≈10 13 Jones (Jones = cm Hz 1/2 W −1 ), and an ultrafast response speed of ≈3 μs. The performance is significantly better than the photodetectors based on mono‐/multilayer MoS 2 nanosheets. Additionally, the MoS 2 /Si photodetectors exhibit excellent stability in air for a month. This work unveils the great potential of MoS 2 /Si heterojunction for optoelectronic applications.

A MoSe2/Si heterojunction photodetector is constructed by depositing MoSe2 film with vertically standing layered structure on Si substrate. Graphene transparent electrode is utilized to further enhance the separation and transport of photogenerated carriers. The device shows excellent performance in terms of wide response spectrum of UV–visible–NIR, high detectivity of 7.13 × 1010 Jones, and ultrafast response speed of ≈270 ns, unveiling the great potential for the heterojunction for high-performance optoelectronic devices. 2D materials such as graphene, hexagonal boron nitride (h-BN), VS2, Bi2S3, and GaSe have been widely studied, because of their great potential in the field of catalysis, microelectronics, ion storage, and optoelectronics.1-10 As one of the most significant members of 2D materials family, transition metal dichalcogenides (TMDs), such as MoS2, MoSe2, WS2, and WSe2, have attracted tremendous attention currently due to their outstanding electronic, optical, and mechanical properties.11-19 Monolayer MoSe2 is a sandwich structure consisting of one Mo atom and two Se atoms, and the different layers are interacted by van der Waals force.20, 21 Like MoS2, the properties of MoSe2 are also related with layer numbers; monolayer MoSe2 exhibits a direct bandgap of 1.6 eV, whereas it changes into indirect bandgap of 1.1 eV for bulk or multilayer MoSe2.22, 23 N-type channel behavior with an average mobility of ≈50 cm2 V−1 s−1 has been investigated for field-effect transistors (FETs) based on monolayer MoSe2,24 while for bulk MoSe2 the carrier mobility is ≈100 cm2 V−1 s−1.25 In comparison with MoS2, MoSe2 shows a stronger light absorption in the solar spectrum range.26 It has been proved that MoSe2 can absorb nearly 5%–10% of incident sunlight in a thickness less than 1 nm.26 Moreover, bandgap engineering on MoSe2 could be accomplished by forming ternary alloy of MoS2(1–x)Se2x.17, 27, 28 Owing to these appealing properties, many efforts have been devoted to exploit the applications of MoSe2 in diverse fields, including ion batteries, FETs, and photovoltaics, etc.29-33 Photodetectors based on 2D materials have been intensively investigated in recent years.34-37 They show great potential for broadband, high-sensitivity, and flexible photodetection due to the large light absorption and ultrathin thickness.34, 38 Although the gapless band structure of graphene offers the capability of ultrawide band detection, the short lifetimes of the photogenerated carriers in graphene (in the ps range) hinder the improvement of photocurrent.36, 39, 40 In comparison to graphene, TMDs such as MoS2 and MoSe2 possess large bandgap and thus higher carrier lifetimes, making them as promising candidates for high-sensitivity photodetectors.34, 41, 42 For a practical photodetector, fast response speed is particularly important for the applications such as imaging and optical communication. However, due to the difficulty in controllable doping, most of the TMDs-based photodetectors have a lateral device structure of metal-semiconductor-metal (MSM) or phototransistor. The transit time of carriers between two contact electrodes limits the device response speed.34 Moreover, the mono-/multilayer structure of the nanosheets makes them very susceptible to the surface contamination or molecule adsorption, which also degrades the respond speed due to the carrier trapping/detrapping process. To date, a few works have been reported for the photodetectors based on mono-/multilayer MoSe2 nanosheets.43-45 Although they show outstanding device characteristics such as remarkable light response, their response speed (15 ms–8 s) remains too low to meet the requirements for practical applications, and broadband light detection is yet to be demonstrated.43-45 In conventional photodetectors, diode structure with vertical p–n junctions are normally adopted. Therefore response speed could be greatly enhanced due to the presence of strong built-in electric field at junction interface as well as the shorter carrier transit time.46-48 In light of this, fabrication of MoSe2 homo-/heterojunction-based photodetectors is much desirable to further boost their performance. For instance, Duan et al. demonstrated the lateral epitaxial growth of MoSe2/MoS2 heterojunctions, which showed pronounced photoresponse characteristics.49 Choi et al. also reported the construction of MoSe2/graphene van der Waals heterostructures, and investigated the rapid transfer of photogenerated charge carriers between MoSe2 and graphene.50 Herein, we demonstrated the fabrication of MoSe2/Si heterojunctions for high-speed, broadband response photodetectors. High-quality p-n heterojunctions were formed by combing the p-type Si substrate with n-type MoSe2 film, thus bypassing the difficulty in controllable doping of MoSe2. More importantly, the MoSe2 film possessed a unique vertically standing layered structure, enabling the fast separation and transport of photogenerated carriers. Graphene (Gr) transparent electrode was adopted to further enhance the carrier collection and consequently reduce the recombination at junction interface. Significantly, the Gr/MoSe2/Si heterojunction photodetector exhibited a wide photoresponse range of 350–1310 nm and an extremely fast response speed of ≈270 ns, which represent the best values reported thus far for MoSe2 or MoS2 based photodetectors (Table 1).43-45, 51-54 It is expected that the MoSe2/Si heterojunctions will have important applications for high-performance optoelectronic devices. In this study, MoSe2 films with vertically standing layered structure were prepared by magnetron sputtering method with a thickness of ≈200 nm (see Figure S1 in the Supporting Information). The scalable sputtering method ensures the large-area fabrication of high-quality MoSe2 films with high uniformity, in contrast to the small size MoSe2 nanosheets obtained by exfoliation or thermal evaporation methods.55, 56 The as-prepared MoSe2 film has trigonal phase (see Figure S2 in the Supporting Information). After deposition, the film was annealed in a rapid thermal processing systerm (RTP) at 800 °C in Ar for 20 min to further improve its crystal quality. Figure 1a depicts the Raman spectra of the MoSe2 films of both as-prepared and annealed MoSe2 films. Two typical Raman active modes, A1g and E2g, for MoSe2 are observed. The prominent A1g mode relates to the out-of-plane vibration of Se atoms, while the E2g mode is associated with the in-plane vibration of Mo and Se atoms (see the inset in Figure 1a). Prior research results indicate that the change in layer number of MoSe2 nanosheets will cause a significant difference in the locations of scattering modes in Raman spectra; the E2g vibration will redshift, whereas the A1g vibration will blueshift, with increasing MoSe2 layer number.20, 57 Considering the large thickness of the MoSe2 film in this work, its Raman spectra are more likely to be identical to that of the MoSe2 bulk material or multilayer nanosheets. From Figure 1a, A1g and E2g scattering modes located at wave numbers of 240.3 and 288.1 cm−1, respectively, can be identified for the annealed film, which is consistent with previous reports for MoSe2 film.58, 59 It is reported that the obvious E2g peak usually occurs for monolayer MoSe2 nanosheet, whereas a thick MoSe2 film (≥2 layers) often exhibits a weak or invisible E2g peak.59, 60 Presumably, the unusually high E2g peak for the sputtering fabricated MoSe2 film may be attributed to the unique vertically standing layered structure.61 Figure 1b reveals an obvious movement of A1g peak from 235.2 cm−1 before annealing to 240.3 cm−1 after annealing, along with the decrease of peak width upon annealing. It is known that the A1g peak location of 240.3 cm−1 is more close to the standard value for high-quality MoSe2 (240.6 cm−1).58, 59 Therefore, the Raman spectra clearly show that the film quality is significantly improved after annealing treatment. The components of the annealed MoSe2 film were further studied by X-ray photoemission spectroscopy (XPS), as shown in Figure 1c,d. The Mo 3d shows two peaks at 229.2 and 232.3 eV, which can be attributed to the Mo 3d5/2 and Mo 3d3/2, respectively, confirming the existence of Mo4+.58, 62, 63 The peaks at 54.8 and 55.6 eV are attributed to the doublet Se 3d5/2 and Se 3d3/2, respectively, corresponding to the divalent selenide ions (Se2−).58, 62, 63 Figure 2a illustrates the device structure of MoSe2/Si heterojunction photodetector. MoSe2 film was first deposited on p-type Si substrate with a predefined SiO2 circular window (d = 3 mm) by magnetron sputtering, which determines the effective device area. Ag electrode (50 nm) was deposited around the window as the top ohmic contact to MoSe2 film (see Figure S3 in the Supporting Information). Then three-layer graphene film with sheet resistance of ≈380 Ω sq–1 (conductivity ≈7740 S/cm) was transferred to the top of MoSe2 film as transparent electrode. The use of graphene electrode ensures the efficient light absorption of MoSe2/Si heterojunction, meanwhile facilitates the transport of photogenerated carriers from MoSe2 film to the Ag top electrode. Afterward, Au electrode (50 nm) was deposited at the rear side of p-type Si as back ohmic contact. To gain more insight into the structure of the MoSe2/Si heterojunction, cross-sectional transmission electron microscopy (TEM) investigation was performed, as shown in Figure 2b-e. The MoSe2 film deposited by sputtering has a uniform thickness of ≈200 nm (Figure 2b). EDS elemental mappings on Si, Mo, and Se at the red square area in Figure 2b prove the formation of MoSe2/Si heterojunction. The uniform colour contrast for Mo and Se elements is an evidence of the high uniformity of the MoSe2 film. The energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) line-scanning analysis, Figure 2c, further confirms the compositions of MoSe2/Si heterojunction. From the high-resolution TEM (HRTEM) image at the junction interface (Figure 2d), we can see that there is a thin interfacial oxide layer (≈5 nm) formed between the Si substrate and the MoSe2 film. Close investigation on the MoSe2 film, Figure 2e, discloses the distinct vertically standing layered structure of the film, i.e., the growth direction of the (001) molecule planes of MoSe2 are perpendicular to the Si substrate, in contrast the parallel growth of the MoSe2 nanosheets fabricated by conventional chemical vapour deposition (CVD) method.57, 64 The dimension of individual crystal grains in the MoSe2 film is 4–6 nm wide, corresponding to about 6–9 MoSe2 monolayers (Figure 2e). As one of the remarkable characteristics of 2D materials, they show pronounced anisotropic conduction in the in-plane direction and out-of-plane direction. The weak van der Waals force and the large layer distance between adjacent layers lead to much lower out-of-plane electrical and thermal conductivities compared to those of their in-plane analogs.65, 66 In this regards, the vertically standing layered structure endows the MoSe2 film distinct electrical properties with much efficient carrier transport from the junction interface to the top electrode. The NIR photoresponse of the Gr/MoSe2/Si device was further assessed by using the 808, 1064, and 1310 nm lasers as light sources. In Figure 4e, the device exhibits remarkable photoresponse to 808 and 1064 nm lasers. However, photoresponse becomes weaker for the 1310 nm laser since its energy (0.95 eV) is already smaller than the bandgap of MoSe2 film (1.1 eV). Significantly, owing to the pronounced photovoltaic behavior, the device can operate at zero bias voltage with excellent reproducibility and stability (Figure 4f). The step rise and fall edges to pulsed light also reveal that the photocurrent and photo-induced voltage are originated from photovoltaic effect, instead of bolometric effect. Fast response of a photodetector is requisite for many advanced applications such as optical communication, biological sensing, missile tracking, and so on. In this work, we further investigated response speed of the Gr/MoSe2/Si heterojunction photodetector by using an oscilloscope to monitor variation of photovoltage under pulsed red light illumination (Figure 5a). The pulsed red light (650 nm) was produced from a laser diode (LD) supplied by a tuneable square-wave signal generator at 14 V. Figure 5b,c and Figure S4 in the Supporting Information show the photoresponse of the Gr/MoSe2/Si photodetector to pulsed light with frequency ranging from 1 kHz to 1 MHz, manifesting that the device can work well even for high frequency (MHz) optical signals. In addition, from the enlarged photoresponse curve at 1 MHz, Figure 5d, rise time (tr) and fall time (tf) are estimated to be 270 and 350 ns, respectively. The response time of the LD light source is ≈6 ns (Figure 5d), ensuring the accurate evaluation of the device response time. It is noteworthy that this response speed is much quicker than the current reports on MoSe2-based photodetectors, and even faster than other MoS2- or graphene-based photodetectors (Table 1). This ultrafast response speed can be attributed to the unique device structure of the Gr/MoSe2/Si photodetector: (i) Unlike the conventional photoconductors or phototransistors with MSM structures, whose response speed is usually limited by the transmit time of the carriers between two contacts and the defects/traps in the conduction channels, strong built-in electric field in the Gr/MoSe2/Si heterojunction photodetector can greatly facilitate the separation and transport of photogenerated carriers. (ii) The distinct vertically standing layered structure of MoSe2 film ensures the fast transport of photogenerated carriers along the vertical direction due to the high in-plane mobility. The transmit time should be less than 1 ns from the junction interface to the top electrode by assuming a mobility of 100 cm2 V−1 s−1 and a layer thickness of 200 nm for the MoSe2 layer. (iii) The use graphene transparent electrode can further enhance the carrier collection and thus reduce the carrier recombination. This is also evidenced by Figure 5e, in which the temporal responses of both the devices with and without graphene electrodes were measured. The former exhibits much faster light response than the latter. Furthermore, we studied the relative balance (Vmax–Vmin)/Vmax as a function of pulsed light frequency (Figure 5f). It is noteworthy that relative balance of the Gr/MoSe2/Si heterojunction photodetector decreases by less than 15% even at 10 kHz and remains more than 10% at 1 MHz. In contrast, relative balance of the device without graphene transparent electrode diminishes sharply and approximates to zero at 10 kHz. To gain insight into the mechanism of graphene top electrode for carrier collection, device simulation was conducted on the MoSe2/Si heterojunction by using a 2D semiconductor simulation package (ISE-TCAD). Figure 6a shows the simulated total current density distribution of the device with graphene top electrode at a forward bias of +1 V. The current distributes uniformly with high current density in the MoSe2 layer with the use of graphene electrode. In contrast, if only side part of the MoSe2 layer contacts with Ag electrode, corresponding to the case without graphene top electrode, the current distribution is very inhomogeneous (Figure 6b); only the region closes to the electrode shows higher current density, while the region (I section) away from the electrode has very low current density, indicating the poor carrier collection capability for the device. This result further confirms the important role of graphene transparent electrode in enhancing the device performance. In summary, high-performance Gr/MoSe2/Si heterojunction photodetectors were constructed by depositing MoSe2 film with vertically standing layered structure on Si substrate. The heterojunction photodetectors can surpass conventional mono-/multilayer structured MoSe2 photodetectors in terms of high light sensitivity (due to stronger light absorption of the thick film) and ultrafast response speed (due to presence of strong built-in electric field and short transmit time). The high in-plane mobility of MoSe2 ensures the fast separation and transport of photogenerated carriers from the junction interface to top electrode in the vertically aligned MoSe2 film. Moreover, three-layer graphene was used as transparent electrode to further enhance the carrier collection and thus reduce the recombination at junction interface. As a result, the Gr/MoSe2/Si heterojunction photodetectors exhibited outstanding device characteristics with a wide response spectrum range of 365–1310 nm and an ultrafast response speed of ≈270 ns, which represent the best results achieved for MoSe2-based photodetectors thus far. This work unveils the great potential of MoSe2/Si heterojunction for high-performance optoelectronic devices. Growth of MoSe2 Film and Graphene: MoSe2 films were deposited on the Si substrate by RF magnetron sputtering (Kurt J Lesker, PVD 75) using a 2 in. MoSe2 target (ZhongNuo Advanced Material (Beijing) Company). The RF power was kept at 50 W with a direct current (DC) bias voltage of 225 V. The pressure in the chamber was 3 mTorr during deposition, and the substrate temperature was controlled to be 400 °C. To increase the quality of MoSe2 film, the as-prepared MoSe2 films were annealed in a rapid thermal process system (RTP-500V) at 800 °C for 30 min. Graphene used here was synthesized by CVD method using a mixed gas of H2 (3 sccm) and CH4 (50 sccm) as gas source at 1000 °C, and a 25 μm thick copper foil was used as the catalyst substrate. Fabrication of Devices: To fabricated the Gr/MoSe2/Si heterojunction photodetectors, a circular photoresist window (d = 3 mm) was first defined on the SiO2 (300 nm)/p-type (100) Si (resistivity 1–10 Ω cm−1) substrate by photolithography (SUSS, MicroTec-MJB4), followed by 5% HF etching for 300 s to remove the SiO2 in the window. After removing the residual photoresist by acetone, 200 nm MoSe2 film was deposited onto the window by sputtering. Afterwards, 50 nm Ag were deposited by e-beam evaporation (Kurt J Lesker, PVD 75) around the circular window on the MoSe2 film using a shadow mask. Three-layer graphene film was transferred onto the top of the MoSe2 film as transparent electrode. 50 nm Au was deposited by e-beam evaporation onto the rear side of SiO2/Si substrate as ohmic contact to Si. Material and Device Characterizations: The thickness and crystal structures of MoSe2 film were determined by atomic force microscopy (AFM, Veeco) and X-ray diffraction (XRD, PANalytical Empyrean), respectively. Raman spectra of the MoSe2 film were measured in a LabRAMHR800 Raman microscopy system using 514 nm laser as excitation source. XPS measurements were performed using a monochromatic Al Kα source (1486.6 eV) produced by the XPS system (Kratos AXIS UltraDLD). The XPS data were calibrated by comparing with C 1s peak to assure the correction. The absorption spectra of MoSe2 on quartz glass, Si substrate, and MoSe2/Si heterojunction were detected by UV–vis spectrometer (Perkin-Elmer LAMBDA 750) equipped with an integrating sphere. To observe the interfacial structure of heterojunction, the cross-section structure, element mapping, and line-scan EDX were characterized by HRTEM (FEI Tecnai G2). The photoresponse of the photodetectors was detected using a semiconductor parameter analyzer (Keithley 4200-SCS). The light sources were produced by a Xe lamp (CEL-HXF300) with tunable output power and a monochromator (Zolix Instruments, Omni-nx I). To measure the NIR photoresponse, 808, 1064, and 1310 nm lasers were also used as light sources (Changchun Laser Optoelectronics Technology, MW-GX-808, MW-GX-1064, and MW-GX-1310). Light intensity is measured by an optical power meter (CEL-NP2000). The response speed of the photodetector was measured by using a LD (650 nm) driven by a function signal generator (Shengpu, F-40), and a digital oscilloscope (Tektronix TDS 2012C) was used to monitor the variation of photovoltage. J.M. and Y.Q.Y. contributed equally to this work. This work was supported by the National Basic Research Program of China (Grant Nos. 2013CB933500 and 2012CB932400), National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61422403 and 51401138), the Major Research Plan of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 91333208), Natural Science Foundation of Jiangsu Province (Grant Nos. BK20131162 and BK20140332), Qing Lan Project, and a Project Funded by the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions (PAPD). As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

Abstract Swirl-shaped flow structures have been observed throughout the solar atmosphere, in both emission and absorption, at different altitudes and locations, and are believed to be associated with magnetic structures. However, the distribution patterns of such swirls, especially their spatial positions, remain unclear. Using the Automated Swirl Detection Algorithm, we identified swirls from the high-resolution photospheric observations, centered on Fe i 630.25 nm, of a quiet region near the Sun's central meridian by the Swedish 1-m Solar Telescope. Via a detailed study of the locations of the detected small-scale swirls with an average radius of ~300 km, we found that most of them are located in lanes between mesogranules (which have an average diameter of ~5.4 Mm) instead of the commonly believed intergranular lanes. The squared rotation, expansion/contraction and vector speeds, and proxy kinetic energy are all found to follow Gaussian distributions. Their rotation speed, expansion/contraction speed, and circulation are positively correlated with their radius. All these results suggest that photospheric swirls at different scales and locations across the observational 56 . ″ 5 × 57 . ″ 5 field of view could share the same triggering mechanism at preferred spatial and energy scales. A comparison with our previous work suggests that the number of photospheric swirls is positively correlated with the number of local magnetic concentrations, stressing again the close relation between swirls and local magnetic concentrations: the number of swirls should positively correlate with the number and strength of local magnetic concentrations.

Abstract The Martian bow shock has been extensively studied through magnetic field and plasma instrument observations from various Mars space missions. However, prior investigations primarily involve statistical analyses based on single spacecraft crossings, leaving the asymmetry of the Martian bow shock unstudied through simultaneous two‐spacecraft observations. In this study, utilizing simultaneous observations from Tianwen‐1 and MAVEN, we examine the instantaneous asymmetry of the Martian bow shock. We present the asymmetry of the Martian bow shock in the Mars‐Solar‐Electric and Mars‐Solar‐Orbital reference frames, possibly influenced by the solar wind motional electric field and Martian crustal magnetic field, respectively. Moreover, we suggest that the bow shock exhibits increased asymmetry under stronger solar wind motional electric field conditions. This study highlights how a two‐point observation approach offers valuable insights into the dynamic behavior of the Martian induced magnetosphere.

Abstract Most earlier studies have been limited to estimating the kinematic evolution of coronal mass ejections (CMEs), and only limited efforts have been made to investigate their thermodynamic evolution. We focus on the interplay of the thermal properties of CMEs with their observed global kinematics. We implement the Flux rope Internal State (FRIS) model to estimate variations in the polytropic index, heating rate per unit mass, temperature, pressure, and various internal forces. The model incorporates inputs of 3D kinematics obtained from the Graduated Cylindrical Shell (GCS) model. In our study, we chose nine fast-speed CMEs from 2010 to 2012. Our investigation elucidates that the selected fast-speed CMEs show a heat-release phase at the beginning, followed by a heat-absorption phase with a near-isothermal state in their later propagation phase. The thermal state transition, from heat release to heat absorption, occurs at around 3(±0.3) to 7(±0.7) R⊙ for different CMEs. We found that the CMEs with higher expansion speeds experience a less pronounced sharp temperature decrease before gaining a near-isothermal state. The differential emission measurement (DEM) analysis findings, using multi-wavelength observation from SDO/AIA, also show a heat release state of CMEs at lower coronal heights. We also find the dominant internal forces influencing CME radial expansion at varying distances from the Sun. Our study shows the need to characterize the internal thermodynamic properties of CMEs better in both observational and modeling studies, offering insights for refining assumptions of a constant value of the polytropic index during the evolution of CMEs.

ABSTRACT Active matters, which consume energy to exert mechanical forces, include molecular motors, synthetic nanomachines, actively propelled bacteria, and viruses. A series of unique phenomena emerge when active matters interact with cellular interfaces. Activity changes the mechanism of nanoparticle intracellular delivery, while active mechanical processes generated in the cytoskeleton play a major role in membrane protein distribution and transport. This review provides a comprehensive overview of the theoretical and simulation models used to study these nonequilibrium phenomena, offering insights into how activity enhances cellular uptake, influences membrane deformation, and governs surface transport dynamics. Furthermore, we explore the impact of membrane properties, such as fluidity and viscosity, on transport efficiency and discuss the slippage dynamics and active rotation behaviors on the membrane surface. The interplay of active particles and membranes highlights the essential role of nonequilibrium dynamics in cellular transport processes, with potential applications in drug delivery and nanotechnology. Finally, we provide an outlook highlighting the significance of deeper theoretical and simulation‐based investigations to optimize active particles and understand their behavior in complex biological environments.

Abstract The magnetic orientation of coronal mass ejections (CMEs) is of great importance to understand their space weather effects. Although plenty of evidence suggests that CMEs can undergo significant rotation during the early phases of evolution in the solar corona, there are few reports that CMEs rotate in the interplanetary space. In this work, we use multispacecraft observations and a numerical simulation starting from the lower corona close to the solar surface to understand the CME event on 2021 December 4, with an emphatic investigation of its rotation. This event is observed as a partial halo CME from the back side of the Sun by coronagraphs and reaches the BepiColombo spacecraft and the Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN/Tianwen-1 as a magnetic flux-rope-like structure. The simulation discloses that in the solar corona the CME is approximately a translational motion, while the interplanetary propagation process evidences a gradual change of axis orientation of the CME’s flux-rope-like structure. It is also found that the downside and the right flank of the CME moves with the fast solar wind, and the upside does in the slow-speed stream. The different parts of the CME with different speeds generate the nonidentical displacements of its magnetic structure, resulting in the rotation of the CME in the interplanetary space. Furthermore, at the right flank of the CME exists a corotating interaction region, which makes the orientation of the CME alter and also deviates from its route due to the CME. These results provide new insight into interpreting CMEs’ dynamics and structures during their traveling through the heliosphere.

Abstract Cinnamomi ramulus (CR) is a common Chinese herbal medicine with a long history. It is often used to treat exogenous wind‐cold diseases in clinic, but its chemical compositions remain to be studied. In this study, CR was extracted with 75% ethanol, and UPLC‐Q‐Orbitrap‐MS combined with data post‐processing method was used to identify the chemical components in the extract. Through this technology, the components in CR can be separated and accurately identified. A total of 61 compounds were identified, including 14 simple phenylpropanoids, 3 coumarins, 5 lignans, 14 flavonoids, 10 benzoic acids, 8 organic acids, and 7 others. This study confirmed the existence of these compounds in CR and speculated the cleavage pathways of each compound, which enriched the mass spectrometry data and cleavage rules. This study can provide a reference for CR and other research.