搜索

x

优先出版

为提高时效性,文章一经录用即全文上网,内容未经编辑或有瑕疵,请以最终出版的版本为准。
领域
紧聚焦角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场特性
曹重阳, 陆健能, 张恒闻, 朱竹青, 王晓雷, 顾兵, 等
摘要 +
$ \alpha \in {{[0}}{{.5,1}}{{.5]}} $时, 随着涡旋拓扑荷的增加, 磁化场横向平面分布出现分裂现象, 同时还引起磁斑垂直于光轴方向的自移效应. 当$ \alpha=1.5 $时, 磁斑中心最大偏移量达$0.24\lambda $; 当分数阶涡旋拓扑荷$ \alpha \in (2,3] $时, 磁化场横向平面分布分裂出2个强度热点, 强度分布环径逐渐变大. 当分数阶涡旋拓扑荷趋于$ \alpha=3 $整数时, 磁化场横向平面分布也趋于圆对称性分布. 特别有趣的是, 当分数阶涡旋拓扑荷取半整数, 尤其大于3时, 磁化场强度热点数与其包围的暗点数均与涡旋阶数存在正相关关系, 其中热点数为$ \alpha-0.5 $, 暗点数为$\alpha=-1.5 $. 这些研究结果将可应用于全光磁记录和磁性粒子的捕获与操控等.">基于理查德-沃尔夫矢量衍射理论和逆法拉第效应, 首次推导出紧聚焦角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场表达式, 分析出角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场可近似等效为有限个相邻整数阶涡旋角向偏振光诱导磁化场与其交叉诱导磁化场的加权叠加. 数值模拟了紧聚焦条件下不同分数阶涡旋角向偏振光诱导磁化场的分布特性. 模拟结果表明角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场呈非对称分布. 当取分数阶涡旋拓扑荷$ \alpha \in {{[0}}{{.5,1}}{{.5]}} $时, 随着涡旋拓扑荷的增加, 磁化场横向平面分布出现分裂现象, 同时还引起磁斑垂直于光轴方向的自移效应. 当$ \alpha=1.5 $时, 磁斑中心最大偏移量达$0.24\lambda $; 当分数阶涡旋拓扑荷$ \alpha \in (2,3] $时, 磁化场横向平面分布分裂出2个强度热点, 强度分布环径逐渐变大. 当分数阶涡旋拓扑荷趋于$ \alpha=3 $整数时, 磁化场横向平面分布也趋于圆对称性分布. 特别有趣的是, 当分数阶涡旋拓扑荷取半整数, 尤其大于3时, 磁化场强度热点数与其包围的暗点数均与涡旋阶数存在正相关关系, 其中热点数为$ \alpha-0.5 $, 暗点数为$\alpha=-1.5 $. 这些研究结果将可应用于全光磁记录和磁性粒子的捕获与操控等.
电磁飞环的缓扩散传播特性
王任, 刘胜, 张默然, 王秉中, 等
摘要 +
电磁飞环作为一种新型有限能量电磁脉冲具有重要的潜在应用价值. 为了明晰电磁飞环的传播特性, 本文讨论了电磁飞环横向和纵向场分量的空间分布、频谱特性及其在传播过程中的拓扑结构变化. 理论研究表明, 电磁飞环在初始传播阶段发散非常缓慢, 在传播较远距离后接近线性发散, 其在保持超环面拓扑结构传播的情况下具有缓扩散传播特性. 本文的研究为电磁飞环的应用提供了理论基础.
硅片表面纳米颗粒剥离及其成分检测方法研究
刘立拓, 王春龙, 余晓娅, 石俊凯, 黎尧, 陈晓梅, 周维虎, 等
摘要 +
硅片表面纳米级污染颗粒的检测与去除是集成电路制造(Integrated Circuit, IC)的关键环节. 本文主要对纳秒级脉冲激光作用至硅片表面后纳米颗粒的动力学过程及颗粒成分在线检测方法进行了研究. 搭建了双脉冲激光测量实验系统, 并通过实验对300 nm Cu颗粒进行了双脉冲激光实验观测, 通过分析表征颗粒运动轨迹的击穿光谱特征, 从实验上观测到了清洗激光作用后颗粒沿垂直硅片表面向上的运动轨迹. 在综合考虑空气碰撞阻力、颗粒重力的影响下, 建立了激光清洗后颗粒的运动模型, 并与实验相结合求解了运动模型参数, 计算获得了清洗激光作用后颗粒的初始速度和激光作用时间内颗粒的平均加速度. 本文为激光诱导晶圆表面纳米颗粒去吸附以及激光至纳米颗粒动力学过程研究提供了一种模型方法, 也为集成电路污染源在线检测提供了一种重要方法.
基于单分子成像技术研究λ-DNA分子穿越微米通道端口的电动力学特性
王琼, 王凯歌, 孟康康, 孙聃, 韩仝雨, 高爱华, 等
摘要 +
操控单个DNA分子, 将其有效引入、导出微纳通道是实现DNA生物芯片功能的前提条件. 本文利用单分子荧光显微成像技术系统地实时观察分析λ-DNA单分子在电场力驱动下进入/穿出50 μm通道端口处的电动力学特性及规律. 研究发现: λ-DNA分子能够顺利进入trans端口并穿出cis端口, 外加电场强度存在最大(Emax)和最小(Emin)阈值, 只有场强E满足: EminEEmax时, λ-DNA分子才能进入trans端口并顺利穿出cis端口; 当电场强度小于最小阈值场强时, DNA分子不能进入trans端口; 当电场强度大于最大阈值场强时, λ-DNA分子虽可能从trans端口进入通道内部, 但不容易从cis端口穿出, 而是在迁移至通道内cis端口附近时, 运动方向反转、往复、甚至旋转等新现象, 并且易于粘附到管壁上; 随着场强增大, 反转位置距cis端口越大. 基于微流体电动力学理论, 对λ-DNA分子在微通道端口的不同运动状态的物理机制进行了初步分析. 本研究结果对研制基于微纳通道系统的基因芯片实验室及DNA分子传感器具有一定的实际指导意义.
一种用于线粒体受激辐射损耗超分辨成像的新型探针
张佳, SamantaSoham, 王佳林, 王璐玮, 杨志刚, 严伟, 屈军乐, 等
摘要 +
受激辐射损耗(stimulated emission depletion, STED)显微技术通过巧妙的光学设计, 利用纯光学的方法突破了光学衍射极限, 空间分辨率达到纳米量级, 并保留了荧光显微的许多优点. 然而, 高的损耗光强度限制了STED显微技术的广泛应用, 尤其在活细胞成像方面. 本文找到了一种新型的具有良好线粒体靶向性的STED探针, 具有较强的抗光漂白特性和较低的饱和擦除光强度3.5 mW (1.1 MW·cm–2), 利用该探针最高可获得62 nm的空间分辨率, 为活细胞线粒体STED超分辨成像提供了新的手段.
基于中国散裂中子源的商用静态随机存取存储器中子单粒子效应实验研究
王勋, 张凤祁, 陈伟, 郭晓强, 丁李利, 罗尹虹, 等
摘要 +
利用中国散裂中子源反角白光中子束线开展13款商用静态随机存取存储器的中子单粒子效应实验. 研究了测试图形、特征尺寸和版图工艺差异对单粒子效应的影响. 结果表明测试图形对器件的单粒子翻转截面影响不大, 但对部分器件的多单元翻转占比有较大的影响; 特征尺寸对器件单粒子翻转截面的影响没有明显的规律, 但对多单元翻转的影响规律明显, 多单元翻转占比和最大位数都随着特征尺寸的降低而增大; 器件版图工艺差异对器件的单粒子翻转截面和多单元翻转占比都有较大的影响. 此外, 通过与高原辐照实验结果对比, 发现在反角白光中子源获得的多单元翻转占比小于高原辐照实验的结果, 其原因是反角白光中子源实验中, 中子的最高能量和高能成分占比偏小, 且中子束流只有垂直入射. 因此, 利用反角白光中子源评估器件的大气中子单粒子效应时可能会低估多单元翻转情况. 本文的结果可为研究者利用反角白光中子源开展相关研究提供参考.
弹性介质包围的球形液体腔中气泡和粒子的相互作用
张陶然, 莫润阳, 胡静, 陈时, 王成会, 郭建中, 等
摘要 +
为探究外层弹性介质对液体腔内气泡和粒子相互作用的影响, 从速度势分布理论出发,结合拉格朗日方程得到了腔内气泡和粒子的运动方程,分析了气泡的共振频率以及声波作用下粒子和气泡间的相互作用对其平动行为的影响. 结果表明, 介质弹性和密度等特性均可改变腔内气泡的共振频率,表现为气泡的共振频率随着球腔的半径增大有先减小后增大的变化趋势,且逐渐趋于无界液体中单泡的共振频率. 气泡和粒子在球形液体腔中的平动受到声场参数、外层弹性介质特性、气泡和粒子本身特征等因素的影响,总体特征表现为粒子有向腔壁运动的趋势,气泡的平动与气泡和粒子间相互作用特征密切相关.
基于机器学习构建的环三亚甲基三硝胺晶体势--机器学习专题约稿
王鹏举, 范俊宇, 苏艳, 赵纪军, 等
摘要 +
环三亚甲基三硝胺(RDX)是一种高能低感度炸药,对其能量和性质的准确计算对于开展该炸药的分子模拟至关重要。本文基于机器学习算法,采用高维神经网络模型,对RDX分子晶体结构数据集进行势函数训练。分别采用九种不同的网络结构进行测试训练,并选取其中学习效果最好的势函数对RDX分子
中间测量对受驱单量子比特统计复杂度的影响
巩龙延, 杨慧, 赵生妹, 等
摘要 +
最近,基于量子信息理论的统计复杂度引起了人们关注. 在噪声环境下, 一个受外界驱动的单量子比特系统具有丰富的动力学行为. 本文利用Lindblad方程, 在Born-Markov 近似下, 研究$N$ 次中间量子测量后, 在系统演化的最后时刻$\tau$, 末态的统计复杂度$C$. 研究发现: 当$\tau$由零变大的过程中, $C$从零开始, 先增大到最大值, 然后减小, 直到再趋近于零; $N$ 较小时, $C$ 伴随着明显地不规则振荡现象, 振幅随$\tau$逐渐减小; $N$ 越大, $C$随$\tau$的变化趋势越接近无中间测量时的变化趋势. 研究结果给量子态的操控提供了一定的理论参考.
黑磷的多声子共振拉曼散射
孟达, 从鑫, 冷宇辰, 林妙玲, 王佳宏, 喻彬璐, 刘雪璐, 喻学锋, 谭平恒, 等
摘要 +
黑磷由于其独特的各向异性而受到广泛的关注。声子色散和电子能带结构的研究对于理解黑磷的性质及其在下一代各向异性纳米光电子器件中的应用有促进作用。拉曼光谱作为材料的指纹谱,可提供材料声子色散以及电子能带结构等信息。根据拉曼选择定则,多声子(两个或两个以上的声子)拉曼散射光谱可以探测整个布里渊区内的声子态密度。然而,一般来说,相比于一阶拉曼散射,高阶拉曼散射具有极低的强度。为了克服这种限制,本文通过多个激光波长来激发黑磷的拉曼光谱,观测到了丰富的二阶和三阶拉曼模。同时,我们采用了特定的偏振配置避免了黑磷光学各向异性对拉曼强度的影响,结合声子色散及其对称性对680~930 cm-1范围内的多声子拉曼峰进行了指认,显示出非布里渊区中心的声子对黑磷的二阶和三阶拉曼散射有重要贡献。本文对于研究其他各向异性材料中的共振拉曼光谱具有借鉴作用。
胆红素分子激发态性质的密度泛函理论研究
李媛媛, 胡竹斌, 孙海涛, 孙真荣, 等
摘要 +
胆红素是人体胆汁中的主要色素, 与人体健康密切相关. 结合荧光蛋白的胆红素分子代表一类新型荧光发色团, 在生物成像和生物传感领域有着重要应用. 本文结合隐式溶剂模型和线性响应含时密度泛函理论方法计算了胆红素分子最低单重激发态的垂直激发能、振子强度和垂直发射能. 以实验测量值和高水平RI-ADC(2)计算值作为参考, 系统考察了一系列密度泛函方法的预测表现, 结果发现最优化调控区间分离密度泛函方法整体表现最优, 预测的绝对误差和相对误差最小. 这得益于泛函中包含适宜的准确交换项比例能够产生既不离域也不局域的电子结构. 在最优化调控泛函方法计算的波函数基础上, 基于空穴-电子分析和片段间电荷转移方法定量表征了胆红素分子最低单重激发态, 发现其具有杂化局域-电荷转移的激发特征. 相信本工作可以为今后研究胆红素分子的激发态动力学过程和光谱性质提供重要理论依据, 该最优化调控理论模型也可以为接下来其他生物分子体系的激发态性质研究提供可靠、高效的理论工具.
高功率全光纤1.6微米类噪声方形脉冲激光器
窦志远, 张斌, 刘帅林, 侯静, 等
摘要 +
报道了一种工作波长在1.6 μm的哑铃型高功率铒镱共掺全光纤锁模激光器. 无隔离器结构设计以及大模面积双包层铒镱共掺光纤的使用, 使振荡器可稳定高效地工作于较高泵浦功率下. 证明了不同带内吸收系数的铒镱共掺光纤对输出波长有极其重要的影响, 带内吸收调控可作为一种有效的波长控制方法. 实验中, 利用高带内吸收光纤获得了稳定的1.6 μm高功率、大能量纳秒类噪声方形脉冲输出, 最大平均输出功率和单脉冲能量分别为1.16 W和1.26 μJ. 同时研究了附加插入损耗对所设计激光器输出特性的影响, 当总附加插入损耗为10 dB时, 激光器仍然可以稳定发射1.6 μm类噪声方形脉冲, 说明利用高带内吸收系数的铒镱共掺光纤设计的激光器对1.6 μm输出波长具备极强的鲁棒性. 对于过大的附加插入损耗, 1.6 μm输出波长会被完全抑制.
蛋白质基忆阻器研究进展
史晨阳, 闵光宗, 刘向阳, 等
摘要 +
忆阻器作为一种可实现高密度、多功能、低功耗、多级数据存储的新型电子元器件,为电路结构设计,信息存储理论及突触仿生模拟等领域带来了重大变革. 在广泛的忆阻器种类中,蛋白质基忆阻器因其结构可控降解,原料丰富低廉,生物兼容等优势在可植入计算,人机交互、人机结合等前沿信息技术领域有着其他材料基忆阻器无可比拟的天然优势,而被视为是构建下一代高科技信息电子产品的最具潜力候选者.本文归纳了近期蛋白质基忆阻器的研究进展,首先总结了部分蛋白质的研究进展,包含被广泛研究的鸡蛋白蛋白及性能优越的人工重组蛋白等,然后进一步介绍了蚕丝蛋白基忆阻器的研究历程,全面介绍了了功能化策略所带给蚕丝蛋白基介观忆阻器的性能提升,并分析了功能化蚕丝蛋白结构与性能之间的构效关系.最后对蛋白质基忆阻器性能进行了综合分析,并展望了该生物电子器件的未来发展契机.
金属锂负极在实用化条件下面临的挑战
Qiang Zhang, 等
摘要 +
金属锂因其高理论比容量和低电极电势,被视为下一代高比能二次电池理想的负极材料之一。然而,其表面不稳定的固液界面膜及不均匀锂沉积等问题严重限制着其实际应用。目前,金属锂负极的研究大多采用温和的实验条件,这对于理解负极表界面的物理化学性质和揭示锂沉积规律等基础研究具有重要意义。但是,超薄锂负极(< 50 μm),低负极/正极面容量比(< 3),低电解液量(< 3 g Ah?1)等实用化条件是实现高比能金属锂电池(> 350 Wh kg?1)的前提。本文对金属锂负极在温和及实用化条件下的循环稳定性和负极表面形貌等进行比较,分析造成差异的原因,揭示金属锂负极在实用化条件下面临的挑战,并提出潜在的实用化金属锂负极的研究策略,以望促进高比能金属锂电池的发展。
一种具有减反射性能的Cu2ZnSnS4太阳能电池透明导电氧化物薄膜
敬婧, 李致朋, 卢伟胜, 王宏宇, 杨祖安, 杨毅, 尹祺圣, 杨馥菱, 沈晓明, 曾建民, 詹锋, 等
摘要 +
本文通过研究一种新型透明导电氧化物薄膜(transparent conductive oxide, TCO)的减反射作用,探索增加入射光进入Cu2ZnSnS4(CZTS)太阳能电池从而提高太阳能电池效率的新途径。在AM1.5光照条件下,一种在宽波长范围内具有较好的减反射性能的透明导电氧化物薄膜,即SiO2/ZnO双层减反射透明导电氧化物薄膜(antireflective transparent conductive oxide, ATCO)应用于Cu2ZnSnS4太阳能电池上。实验中,为了衡量300-800 nm波长范围内的减反射效果,有效平均反射率方法(EAR)被引入进行测算。同时,为充分考虑折射率色散的影响以及透明导电氧化物薄膜、减反射透明导电氧化物薄膜与有源层的耦合,采用了多维光学传输矩阵对各关键材料层的耦合及膜厚进行了优化以准确衡量最优的减反射效果。最后,通过比较常规Cu2ZnSnS4太阳能电池、具有减反射透明导电氧化物薄膜Cu2ZnSnS4太阳能电池的减反射性能,证明新型减反射透明导电氧化物薄膜可以有效地减少光损耗并提高光电转换效率。
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • ...
  • 14
  • 15