Vol. 52, No. 12 (2003)
2003年06月20日
总论
2003, 52 (12): 2941-2944.
doi: 10.7498/aps.52.2941
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研究Hamilton系统的形式不变性即Mei对称性，给出其定义和确定方程.研究Hamilton系统的Mei对称性与Noether对称性、Lie对称性之间的关系，寻求系统的守恒量.给出一个例子说明本文结果的应用.
2003, 52 (12): 2945-2948.
doi: 10.7498/aps.52.2945
摘要 +
研究相对论力学系统的形式不变性和Lie对称性.给出相对论力学系统在无限小变换下形式不变性和Lie对称性的定义、判据和守恒量,得到形式不变性和Lie对称性的关系,并举例说明结果的应用.
2003, 52 (12): 2949-2953.
doi: 10.7498/aps.52.2949
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在Lamé方程和新的Lamé函数的基础上，应用小扰动方法和Jacobi椭圆函数展开法求解一类非线性演化方程（如mKdV方程，非线性Klein-Gordon方程Ⅱ等），获得多种新的多级准确解 .这些多级准确解对应着不同形式的周期波解.这些解在极限条件下可以退化为多种形式的孤 立波解，如带状孤立子、钟形孤立子等.
2003, 52 (12): 2954-2956.
doi: 10.7498/aps.52.2954
摘要 +
给出了当线性型标量势大于或等于其矢量势时的Klein-Gordon方程的s波束缚态解，其解可 用合流超几何函数表示.
2003, 52 (12): 2957-2960.
doi: 10.7498/aps.52.2957
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使用含时坐标变换把一个质量含时的带有平方反比项的谐振子系统变换为对应的质量不含时 谐振子系统.利用变换前、后传播子之间的关系并通过Feynman路径积分的方法求出质量含时 的带有平方反比项的谐振子系统的传播子与精确波函数.并对包含有更多的附加势的谐振子 系统进行了讨论.
2003, 52 (12): 2961-2964.
doi: 10.7498/aps.52.2961
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利用力学量算符的厄密性和希尔伯特状态矢量模的非负性，重新给出了关于测不准关系的数 学证明.简单的证明过程不仅揭示了测不准关系某些经常被忽视的特征，而且还可以直接给 出最小不确定态的充要条件.在此基础上，我们提出了对易子为非零常数的任意一对力学量 的最小不确定态问题，并且采用玻色型产生和湮没算符给出了它们的压缩态的明显表达式.
2003, 52 (12): 2965-2969.
doi: 10.7498/aps.52.2965
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根据热力学原理、Debye固体理论和量子力学从头计算的分子结构，运用统计热力学方法计算得到物质的热力学函数值.由算得的CUO(g)分子在不同温度下的标准生成自由能变，表明了在高温下可能有CUO(g)分子的稳定存在.
2003, 52 (12): 2970-2977.
doi: 10.7498/aps.52.2970
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导出了6N维和6维相空间的熵产生率，即熵增加定律的一个统计公式：P=kD(Δqθ)2，即熵产生率P等于扩散系数D、离开平衡率θ的空间梯度平方的平均值与Boltzm ann常数k 三者之乘积.指明非平衡系统的宏观熵产生是由其微观状态数密度在空间随机地不均匀离开 平衡引起的.作为公式的应用,研究了气体自由膨胀、布朗运动及固体变形和断裂三个非平衡 态课题，给出了它们的熵产生及其一次和二次时间变化率，得到了不可逆过程的系统内对应 的微观结构变化是不均匀的推论.进而导
2003, 52 (12): 2978-2984.
doi: 10.7498/aps.52.2978
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通过3种典型的开关逻辑图分析了降压buck变换器中混沌产生的机理，指出开关S导通时，电 容充电过快是电路系统中混沌产生的主要原因.在此基础上提出了利用输出电压的脉冲微分 反馈对这类电路系统中的混沌进行控制的方法.理论分析、数值计算和电路仿真证实了该方 法的正确性和有效性.
2003, 52 (12): 2985-2988.
doi: 10.7498/aps.52.2985
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基于量子力学微扰理论的分析，得到AlGaN/GaN异质结波函数的半解析模型.给出了模型的理论分析和计算结果.对于相同问题，给出了与差分算法的对照结果.与传统的差分方法相比，半解析方法具有收敛性强、大规模问题计算效率高的特点，更适合作为AlGaN/GaN异质结量子阱的求解算法.
2003, 52 (12): 2989-2994.
doi: 10.7498/aps.52.2989
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由于实际系统中噪声不可避免，噪声使得同步混沌吸引子A变成具有一定生存时间的准稳态吸引子A′.以加性噪声作用下的二维耦合映射混沌同步系统为例，给定系统实验时间长 度T，解析发现：仅当>2T时准稳态同步混沌吸引子的筛形吸引域才可被定性观察到；而 当<2T时则不复存在，此时，根据原无噪声时的筛形吸引域特征的不同，筛形域不仅可 以转变成时变筛形结构，还可以转变成分形结构.同时利用数值模拟作了进一步验证.该结果 对于二维耦合映射混沌同步系统具有普遍意义.
2003, 52 (12): 2995-3001.
doi: 10.7498/aps.52.2995
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根据流形理论，利用混沌时间序列中某点邻域内最近几点的P次迭代像，提出了一种多步自 适应预测算法.仿真说明，这种算法使得预测速度成倍提高，而预测稳定后得到的误差均方 根序列呈指数增长趋势，这个指数就是该混沌时间序列的Lyapunov指数.
2003, 52 (12): 3002-3006.
doi: 10.7498/aps.52.3002
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研究了由量子点细胞自动机构成的量子细胞神经网络的非线性动力学特性.以量子点细胞的极化率和量子相位作为状态变量，对3个细胞耦合的量子细胞神经网络进行了理论分析和计 算机仿真研究.结果表明，该网络系统呈现复杂的混沌动力学行为，混沌振荡产生非常容易. 由数值计算得到的两个最大正Lyapunov指数证实了该系统具有超混沌特性.
2003, 52 (12): 3007-3013.
doi: 10.7498/aps.52.3007
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在一种改进的Nagel-Schrekenberg元胞自动机交通流模型的基础上，提出一个高速公路双车 道元胞自动机模型来模拟开放性边界条件下的车流运动，并考虑两车道之间左边界开放程度 的比例系数α及车辆加减速概率p的影响.计算机数值模拟结果表明，在车流状态的演化过程 中，通过确定车道耦合系数b来控制车流量，不同的b值车流量不同，对车辆运动出现堵塞项 的相变点有影响.
2003, 52 (12): 3014-3019.
doi: 10.7498/aps.52.3014
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基于麦克斯韦的电磁场理论，研究了在全内反射荧光显微术中不同偏振态的入射光所产生的 不同偏振的隐失场以及对不同取向的荧光分子荧光发射的影响.理论分析结果表明，p偏振的 入射场将产生椭圆偏振的隐失场，s偏振的入射场将产生s偏振的隐失场.随着荧光分子三维 取向的不同，这两种隐失场的激发荧光效率也将不同，由此引起荧光发射强度的各向异性分 布.据此特性，可以实现对膜表面分子三维取向的成像.
2003, 52 (12): 3020-3026.
doi: 10.7498/aps.52.3020
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利用嵌入反应合成了有机-无机嵌入化合物Fe0.95PS3(MV)0.1 1(MV为1,1′- 二甲基-4,4′-联吡啶阳离子)，对其结构和磁性进行了研究.x射线衍射数据表明，此嵌入化 合物的晶体结构仍为单斜晶系，空间群为C2/m，晶胞参数a=0.879 nm, b=0.944 nm, c=1.07 0 nm, β=114.76°.相对于纯FePS3, 层间距离增大0.33 nm.磁化率研究表明， 从室温降 到4.2 K
原子和分子物理学
2003, 52 (12): 3027-3034.
doi: 10.7498/aps.52.3027
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在超声分子束条件下，利用380.85nm的电离激光使SO2分子经由［３＋１］共 振增强多光 子电离(REMPI)制备纯净的分子离子SO+2(2A 1(000))，用另一束解离激光在281 —332nm扫描获得了光解碎片激发(PHOFEX)谱.获得的光碎片SO+激发谱基本可以 归属为SO +2(,)←SO+
唯象论的经典领域
2003, 52 (12): 3035-3042.
doi: 10.7498/aps.52.3035
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应用等效原理，通过引入口面上等效磁流将含腔导电目标电磁散射简化为腔内、外两个等效 问题. 腔内问题分段求解并应用级联法获得口面等效导纳矩阵；腔内外的耦合关系应用近似 边界元方法描述并由此获得口面等效磁流；最后，这一具有混合源的腔体内外一体化散射问 题则应用所提出的广义混合场积分方程方法建立电磁模型，并用多层快速多极子方法实现高 效数值求解. 实例计算结果与测试结果具有很好的一致性.
2003, 52 (12): 3043-3048.
doi: 10.7498/aps.52.3043
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在强流脉冲电子束表面改性实验的基础上，通过数值计算方法对铝和钢的温度场和熔化过程 进行模拟，给出了最先熔化的位置、形成熔孔的最大深度以及表面层下熔化的最大深度. 通 过铝和钢的熔化潜热温度补偿的数值模拟结果和实验结果的对比，揭示了亚表层率先升温及 熔化从而通过表层向外喷发的熔坑的形成机制.
2003, 52 (12): 3049-3054.
doi: 10.7498/aps.52.3049
摘要 +
介绍了光在双轴晶体表面反射、折射问题的求解方法.用该方法可以方便精确地计算晶体任意取向下光从任意方向入射时折射光的折射率、偏振态、波矢方向、能流方向. 推导了反射光、折射光的振幅和能量的计算公式. 并以KTP晶体为例，给出了数值计算的结果.
2003, 52 (12): 3055-3060.
doi: 10.7498/aps.52.3055
摘要 +
应用Harr-Gaussian小波变换对图形图像的边缘进行频域分析，建立边缘测量的物理模型， 并用带宽匹配方法和远心测量光学系统，在大景深物体测量中获得准确的结果.
2003, 52 (12): 3061-3067.
doi: 10.7498/aps.52.3061
摘要 +
基于光束在各向异性单轴介质中的近轴矢量传输理论，对平顶高斯光束在单轴晶体中的传输 作了研究，得到了解析的传输公式. 利用该传输公式可用一种简单的方法研究平顶高斯光束 在单轴晶体中的传输. 研究结果表明，由于晶体的各向异性特性使平顶高斯光束初始的圆对 称性在传输过程中不能保持，并且其偏振状态也随传输而变化. 用数值计算例对晶体内源于 入射平顶高斯光束的寻常光和非常光的场分布以及x和y方向的偏振分量在空间中的演化都作 了详细说明.
2003, 52 (12): 3068-3074.
doi: 10.7498/aps.52.3068
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详细讨论了封离型CO2激光器中CO2，N2和He三混合气 体含量被优化组合后的激光动力 学机理. 气体优化可以提高激光输出功率的主要机理是通过适当增加N2含量， 使N2激发 态与CO2激光上能级的碰撞频率增加，提高了激光能级粒子数密度和相对布居数 . 同时， 适当减少CO2含量，使总的电子动量输运碰撞频率减小、放电电流增大，导致增 加激光上转动能级的弛豫
2003, 52 (12): 3075-3081.
doi: 10.7498/aps.52.3075
摘要 +
使用白炽灯作光源在LiNbO3∶Fe晶体内实验观察到一维白光光生伏打暗空间孤 子. 由奇数 和偶数初始条件分别产生了灰孤子和灰孤子对，它们所感应的波导能导向白光和相干光. 用 相干光清楚地探测到它们内部的多模结构. 该实验证明了白光光生伏打暗空间孤子的存在， 并指出了用完全非相干的白光暗孤子控制和导向相干光的可能性.
2003, 52 (12): 3082-3086.
doi: 10.7498/aps.52.3082
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提出一种新颖的基于分形特征和双层光子带隙（PBG）结构的宽阻带低通滤波器. 该滤波器在接地板上刻蚀一阶Sierpinski carpet PBG结构，在顶层微带线与接地板之间增加一层具 有三阶Sierpinski gasket PBG结构的金属层，该金属层经过打通孔与接地板连通. 这种双 层PBG结构的低通滤波器，具有良好的宽阻带特性，且电路尺寸小、结构紧凑. 对比了单层 普通方孔PBG结构的低通滤波器、单层一阶Sierpinski carpet PBG结构的低通滤波器和双层 分形PBG结构低通滤波器的传
2003, 52 (12): 3087-3091.
doi: 10.7498/aps.52.3087
摘要 +
利用波动干涉理论推导了长周期光纤光栅的光栅方程. 利用色心模型和Kramers-Kronig原理，得到了长周期光纤光栅的中心谐振波长与曝光量的变化关系的理论公式，并进行了实验研 究. 理论和实验结果都表明，长周期光纤光栅的中心谐振波长与曝光量的关系按多项e负指 数之和规律变化，其变化率受到模板占空比的控制；另外，长周期光纤光栅的中心谐振波长 与模板占空比成反比关系.
2003, 52 (12): 3092-3097.
doi: 10.7498/aps.52.3092
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推广了Tschebyshev多项式，对推广的Tschebyshev多项式的性质作了分析；并应用于求解（ N+1）×（N+1）强耦合环形波导耦合器方程，得出解析解. 具体计算了5×5环形定向耦合器 的解，并对弱耦合与强耦合的关系进行了详细分析.
流体、等离子体和放电
2003, 52 (12): 3098-3101.
doi: 10.7498/aps.52.3098
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用Cowan的原子结构从头算程序和自旋轨道劈裂阵模型计算各阶电离的金离子能级和跃迁， 在碰撞辐射模型下求解能级布居数方程，计算给定等离子体密度和电子温度下等离子体中离子的分布，给出了平均离化度随电子温度的变化关系.发现稀薄的金等离子体中，在一定的电子温度范围内电子温度的升高平均电离度反而下降的反常现象.讨论了电离势对平均离化度的影响.
2003, 52 (12): 3102-3107.
doi: 10.7498/aps.52.3102
摘要 +
把金属平板前非均匀等离子体层简化为分层均匀的平板模型，采用等效输入阻抗方法，计算大气或真空边界入射波的总功率反射系数，分析其影响因素.计算结果表明：电子数密度大 小、等离子体层厚度、入射波频率和入射角是功率反射系数的主要影响因素，适当调整其中任何一个，都可以达到降低功率反射系数的效果.在低频段，电子数密度的分布对功率反射系数几乎没有影响；在高频段，电子数密度的分布对功率反射系数有影响.等离子体厚度、入射波频率、电子数密度分布对功率反射系数的影响几乎与波的极化方向无关.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2003, 52 (12): 3108-3113.
doi: 10.7498/aps.52.3108
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采用低压化学汽相沉积(LPCVD)方法，依靠纯SiH4气体分子的表面热分解反应， 在由Si—O—Si键和由Si—OH键终端的两种SiO2表面上，自组织生长了Si纳米量子点. 实 验研究了所形成的Si纳米量子点密度随SiO2表面的反应活性位置数、沉积温度以及反应气 压的变化关系. 依据LPCVD的表面热力学过程，定性地分析了Si纳米量子点的形成机理.研究结果对具有密度分布均匀和晶粒尺寸可控的Si纳米量子点的自组织生长，以及Si基新型量子电子器
2003, 52 (12): 3114-3119.
doi: 10.7498/aps.52.3114
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采用高温液相分解法制备出平均粒径不同的单分散的钴纳米粒子.用自组装的方法得到二维和三维的钴纳米粒子有序阵列，用透射电子显微镜研究了粒径、温度、有机溶剂以及浓度对钴纳米粒子的自组装的影响.用超导量子干涉仪研究了钴纳米粒子的超顺磁性.这些研究结果为深入研究磁性纳米粒子的物性和在纳米器件中的应用奠定了良好的基础.
2003, 52 (12): 3120-3124.
doi: 10.7498/aps.52.3120
摘要 +
采用Tersoff-Brenner势函数描述碳纳米管中碳原子间的相互作用，通过分子动力学方法对不同螺旋型的单壁碳纳米管的轴向压缩变形行为进行了研究.研究发现单臂碳纳米管的杨氏模量低于锯齿形碳纳米管，根据微观结构特征的差异对这一结果进行了分析.同时从能量和结构变化两方面对碳纳米管受压失稳进行了分析，揭示出碳纳米管失稳的微观特征.
2003, 52 (12): 3125-3129.
doi: 10.7498/aps.52.3125
摘要 +
在室温至160 ℃范围内测量了掺钇钨酸铅(PWO∶Y)晶体的直流电导率,证明此时的载流子为极化子.观察到极化子由能带导电到跳跃导电转变引起的电导率极小.在此温区的交流导纳分析给出的交流电导率比直流电导率大三个数量级,说明此时的交流电导率主要是复介电常数的贡献.当样品的电导率和介电常数均随频率而变化时,从交流测量只能得到样品的总的导纳谱，而不能将其中的电导谱和介电谱分开.
2003, 52 (12): 3130-3134.
doi: 10.7498/aps.52.3130
摘要 +
以正硅酸乙酯(TEOS)为原料，采用旋转涂敷的方法，结合溶胶-凝胶技术在硅衬底上制备超低介电常数多孔SiO2薄膜.采用两种不同的改性方法对薄膜表面进行改性，傅里 叶变换红外光谱分析发现改性后薄膜中含有大量的—CH3键，从而减少了孔洞塌陷.用扫 描电子显微镜观察薄膜的表面形貌，发现薄膜内孔洞尺寸在70—80 nm之间.调节溶胶pH值，发现pH值越小凝胶时间越长.对改性样品热处理的结果表明，在300 ℃时介电常数最低达2.05.
2003, 52 (12): 3135-3141.
doi: 10.7498/aps.52.3135
摘要 +
利用Tersoff势和分子动力学方法研究了初始动能为500 eV的硼粒子注入金刚石的微观行为.结果表明：硼注入后产生温度为5000 K的热峰，其寿命为0.18 ps；同时产生半径为0.45 nm局部非晶化区域，三重配位原子数占该区域原子数的7%.薄膜表层原子向内弛豫，近表层原子向外弛豫，表面层与近表层原子的间距减少了15%，表面层表现为压应力.硼原子以B分裂间隙的形式存在于金刚石结构中.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2003, 52 (12): 3142-3149.
doi: 10.7498/aps.52.3142
摘要 +
用第一性原理的全势能LMTO密度泛函能带计算方法研究了具有简单立方Cu3Au 结构的含U化 合物UX3(X=Al, Sn)的电子结构.对于重原子U的相对论效应，除了用标量相对论 加以修正 外，还加入了自旋-轨道耦合的修正.研究结果定性地说明了由于不同的交换关联电子势场的 作用，在这两种结构相同的含U合金中，U的5f电子态具有完全不同的性质，即在UAl3和US n3中U的5f态分别表现为巡游扩展态和局域态行为，通过St
2003, 52 (12): 3150-3154.
doi: 10.7498/aps.52.3150
摘要 +
报道了两种新型超导体MgB2,MgCNi3和氧化物高温超导体Bi2Sr2Ca0.9Ce0.1Cu2O8+y 的热导率-温度关系和电阻率-温度关系.实验发现氧化物高温超导 体在进入超导态后热导有所上升，出现极大值后再下降，而MgB2和MgCNi3 则单调下降. 由Wiedemann-Fra
2003, 52 (12): 3155-3161.
doi: 10.7498/aps.52.3155
摘要 +
用第一性原理的密度泛函理论计算了PbTe（001）表面的几何结构和电子结构.计算结果表明：PbTe（001）表面不发生重构，但表面几层原子表现出明显的振荡弛豫现象，其中第一、第二层间距减小4.5%，第二、第三层间距增加2.0%，并且表面层原子出现褶皱.表面带隙在X 点，带隙变宽，在基本带隙中不引入新的表面态，而导带底和价带顶附近等多处出现新的表 面共振态；弛豫后费米面处态密度很低，所以表面结构很稳定.
2003, 52 (12): 3162-3167.
doi: 10.7498/aps.52.3162
摘要 +
考虑了无序钉扎、热涨落和磁通互作用, 用Monte Carlo分子动力学模拟方法研究二维磁通格子在无序钉扎强度和温度空间的相图, 以及由布拉格玻璃相到非晶磁通玻璃相和到磁通液体相的有序-无序相变.为了决定磁通格子的序，计算了静态结构因子和磁通格子位形的有限尺寸指数.计算结果表明，Bragg玻璃相在低温的无序磁通玻璃相和高温的磁通液体相之间 , 表现出磁通格子的反向熔化行为.分析后认为，这一反向熔化行为起因于磁通之间互作用的温度效应.
2003, 52 (12): 3168-3175.
doi: 10.7498/aps.52.3168
摘要 +
通过实验研究了La0.7-xGdxSr0.3MnO3(x= 0.00，0.10，0.15，0.20，0.30 ，0.40，0.50，0.60，0.70)体系的M-T曲线、M-H曲线、红外光谱、拉曼光谱、ρ-T曲线和M R-T曲线.实验结果表明：随着Gd掺杂的增加，体系从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态和反铁 磁状态转变，高掺杂时的输运性质在其磁背景下发生异常.Gd掺杂引起的磁结构变化和额外 的磁性耦合将导致庞磁电阻效应.
2003, 52 (12): 3176-3180.
doi: 10.7498/aps.52.3176
摘要 +
采用磁控溅射法分别在玻璃和单晶硅衬底上同时制备了Fe15.16Ag84.84金属颗粒膜样品，并对样品的霍尔效应和霍尔系数RH随外加磁场H的变化关系进行了 实验研究. 观察到霍尔电压UH与外加磁场H的关系曲线呈现出自旋极化相关的反常现象，并 与其磁电阻效应具有对应关系.基于自旋相关的散射理论对此作出了合理的解释.
2003, 52 (12): 3181-3185.
doi: 10.7498/aps.52.3181
摘要 +
利用脉冲激光沉积方法在Si(100)上制备了Cox-C1-x颗粒膜，并研 究了其正磁电阻 效应.实验结果表明，样品在室温下的正磁电阻效应要远远高于低温下的正磁电阻效应；Co 0.02-C0.98样品具有最大的室温正磁电阻效应，在外加磁场B=1T时 ，其磁电阻 率MR=22%；随着Co含量的增加，Cox-C1-x颗粒膜的正磁电阻效应呈 减小趋势.样品 的MR-B的曲线与传统的多
2003, 52 (12): 3186-3190.
doi: 10.7498/aps.52.3186
摘要 +
利用室温下栅控恒压电晕充电、热脉冲技术、开路热刺激放电电流谱以及对在充电过程中通过样品电流的监测等方法，系统地研究了充电栅压对具有开放性孔洞结构的聚四氟乙烯（PTFE）多孔膜储电能力的影响，并讨论了导致这类影响的电荷动力学特性和材料的微结构根源 .结果显示，过高的充电栅压会导致沉积电荷密度下降和电荷衰减加剧，不利于这类新结构 功能材料压电活性的提高及其热稳定性的改善.合理的优化充电条件能使负极性充电PTFE多 孔膜驻极体在有机聚合物材料中显示优异的储电能力及电荷稳定性，并改善其作为双极性空 间电荷型压电传
2003, 52 (12): 3191-3196.
doi: 10.7498/aps.52.3191
摘要 +
在紧束缚模型基础上，考虑到缺陷、温度、掺杂等外界因素的影响，用方形随机分布模拟了格点原子扰动对一维局域模的影响.给出了不同扰动参数σ下，孤子和极化子中各个局域模的变化情况.计算发现，由于孤子g1模的钉扎效应，扰动后，弱模g4定域性会得到加强，还会产生两个新定域模g′1和g′2，它们与相应的g1和g2模有相同的节点和宇称 ；极化子的g7模在畸变较大时将
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2003, 52 (12): 3197-3202.
doi: 10.7498/aps.52.3197
摘要 +
在Prohofsky，Peyrard-Bishop等提出的描述DNA双螺旋分子结构模型以及实验测量的基础上 , 给出了与盐(指NaCl)浓度有关的哈密顿模型, 得到了非线性动力学方程及扭结孤波解.并 由此求出了DNA变性相变所需要的Peierls相变力. 进一步讨论了盐浓度对相界面和相变力的 影响, 得到的结果与实验测量一致.
