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Vol.74 No.7
2025年04月05日
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Vol.74 No.6
2025年03月20日
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Vol.74 No.5
2025年03月05日
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Vol.74 No.4
2025年02月20日
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摘要 +
固态电解质锂电池具有能量密度大、循环稳定性强、机械强度高、不易燃、安全性高、使用寿命长等优点, 广泛应用于航空航天、新能源汽车和移动设备等领域. 但是在锂电池的电极/电解质界面处存在的锂枝晶生长问题一直是制约其性能提升和安全应用的关键因素, 锂枝晶在电解质中生长不仅会降低电池的库仑效率, 而且可能刺穿电解质导致电池内部正负极短路. 本文针对固态锂电池中的锂枝晶生长问题, 基于相场理论进行数值模拟研究, 建立了耦合应力场、热场和电化学场的锂枝晶生长相场模型, 研究了环境温度、外压力以及该两种条件耦合作用下的锂枝晶生长形态以及演化规律. 研究结果表明, 在较高温度和较大外应力作用下, 锂枝晶生长缓慢, 侧枝数量减少, 表面更光滑, 电沉积较为均匀. 施加外压越大时, 锂枝晶纵向生长受到抑制, 呈压缩状态, 致密度更高, 但机械不稳定性也会增强; 环境温度越高, 锂离子的扩散速率和反应速率越大, 锂枝晶生长速率和大小也受到抑制, 且二者耦合作用对枝晶生长有明显的抑制效果, 应力集中在根部, 使得枝晶更侧重于横向生长, 有利于形成平坦和密集的锂沉积.
摘要 +
中微子振荡是一个有趣的物理现象, 其量子性能够在宏观距离的振荡上得以保持并被检测到. 中微子振荡的量子资源特性是一个值得探索的主题, 这种在粒子物理学和量子信息学之间建立起的联系, 对于研究基本粒子的基本性质以及探索将中微子作为一种资源应用于量子信息处理的可能性而言, 都有着重要意义. 因此, 中微子物理学与量子信息理论的交叉研究受到了越来越多的关注. 这篇综述主要介绍利用量子资源理论来表征三味中微子振荡的量子资源特性, 包括量子纠缠、量子相干、量子非局域性和熵不确定度等. 除此之外, 还介绍了三味中微子振荡中的量子资源理论的权衡关系, 主要基于单配性关系和完全互补性关系, 这些权衡关系可以帮助我们有效理解量子资源如何在中微子振荡中转化和分配. 中微子振荡的量子信息理论研究仍处于不断发展中, 期望本综述能为该领域的发展带来启示.
摘要 +
高精度重力场测绘对地质调查、资源勘探、大地水准面建模等领域具有重要意义. 地面静态绝对重力测绘效率低, 无法覆盖河流、湖泊、山脉等地形条件复杂的区域. 机载绝对重力测绘可以在复杂地形实现快速、连续重力测量, 满足实际应用需求. 本文报道了一种基于量子重力仪的航空绝对重力测量系统, 开展了机载动态绝对重力测量实验. 在飞行高度1022 m、航速240 km/h条件下, 得到3 km滤波后整段测线重力值变化的标准差约为8.86 mGal, 评估了实测重力值与EGM2008模型残差的标准差, 经计算约为8.16 mGal. 本文结果验证了量子重力仪在航空动态绝对重力测量方向的可行性, 为复杂地形条件下的高精度、高分辨率重力场测绘提供了一种新的技术手段.
摘要 +
在工业现场或室外长距离测距场景中, 空气折射率难以精确测量且修正过程复杂, 这是影响精密测距的关键因素. 为此, 本文提出了一种基于光频梳的多脉冲光谱干涉绝对测距方法, 建立了相应的数学模型, 分析了利用伪时域同步确定测量光路群折射率和被测距离的方法, 通过微调重复频率和差分计算, 将测距范围由传统光谱干涉测距的非模糊范围拓展至任意长度, 并进行了大量的数值模拟和分析. 模拟结果表明, 当参考间距为0.1 m时, 群折射率测量的绝对误差最大为0.12×10–6; 在考虑空气折射率测量误差的情况下, 被测距离在0—200 m时的测距误差最大为33 nm; 在大气条件发生改变时, 通过实时修正群折射率波动引入的测距误差, 最终测距误差最大为38 nm, 保证了在大量程测距中亚微米级的测距精度. 研究结果表明, 该方法可以应用于大尺寸高精度的绝对距离测量.
摘要 +
利用六面顶压机, 在5.8 GPa, 1300 ℃的高温高压条件下, 以Fe59Ni25Co16合金作为触媒, 系统地开展了Li3N添加金刚石单晶的生长研究. 首先, 考察了Li3N添加比例对金刚石单晶生长的影响. 研究结果表明, 随着Li3N添加比例的逐渐增加, 金刚石单晶的颜色逐渐由黄绿色、绿色、深绿色向墨绿色过渡, 其形貌逐渐由六面体、六八面体向八面体过渡, 且单晶的生长速度随Li3N添加比例的增加而减小. 其次, 借助傅里叶红外(FTIR)光谱测试, 揭示了金刚石单晶的氮含量随着Li3N添加比例的增加而增大, 并验证了提高金刚石生长压力可实现对金刚石单晶氮含量的提升. 再次, 结合拉曼(Raman)光谱测试, 阐述了金刚石单晶的拉曼特征峰随着Li3N添加比例的增加而逐渐向低能端移动, 这与金刚石单晶的内应力随晶体内氮含量的增加而增大有关. 最后, 通过光致发光光谱(PL)测试, 验证了本研究实现了具有NV–色心金刚石单晶的高温高压制备. 另外, PL光谱测试结果同时表明, 当金刚石中的氮含量不低于4.93×10–4时, 晶体内部NV–色心的零声子线强度会随着晶体氮含量的增加而显著降低.
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新一代反应堆对运行效率和安全性提出了更高的需求, 迫切需要更精确的非弹性散射截面数据. 不锈钢作为关键结构材料, 其中关键元素铬的非弹性散射截面的实验测量在国内仍处于空白, 同时国外的测量结果分歧较大, 严重限制了核反应堆计算的准确性. 在中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器, 利用瞬发γ射线测量法, 在国内首次测量得到647.47 keV, 935.54 keV, 1333.65 keV, 1434.07 keV和1530.67 keV五条非弹性散射γ的实验产生截面, 获得了三个能量(5.62 MeV, 6.24 MeV和7.95 MeV)的中子轰击52Cr的非弹散射截面实验结果. 同时, 利用理论模型计算了能量小于20 MeV的中子与52Cr的非弹性散射截面. 结果表明, 三个中子能点得到的γ产生截面与Mihailescu等的结果[Mihailescu L C, Borcea C, Koning A J, Plompen A J M 2007 Nucl. Phys. A 786 1 ]在误差范围内吻合, 且不确定度更小, 实验测量数据支持Mihailescu等的结果. 理论模型计算与实验数据有较大差异, 可能来源于52Cr能级纲图的高激发态部分的实验信息缺失.
摘要 +
基于第一性原理的密度泛函理论, 系统地研究了氧化石墨烯及其Ag与Cu掺杂对NH3分子的吸附特性. 通过计算电荷分布、态密度、能带结构和吸附能, 研究了含氧基团及金属掺杂对氧化石墨烯气敏性能的调控效应. 通过对掺杂Ag原子的氧化石墨烯的态密度进行分析, 发现Ag原子与NH3中的N原子的s, p和d轨道之间存在共振, 表明Ag原子和N原子之间形成了化学键. 这种化学键导致Ag对NH3的吸附作用明显强于含氧基团, 从而使得掺杂后的氧化石墨烯的吸附能提升了数倍. 此外, Cu掺杂氧化石墨烯同样能够显著地提升其对NH3的吸附性能. 在掺杂浓度均为3.13%的条件下, Cu掺杂的氧化石墨烯对NH3表现出更强的吸附能力. 同时, Ag或Cu掺杂的氧化石墨烯中, 羧基和环氧基对NH3的吸附模式由物理吸附转变为化学吸附; 而羟基则在掺杂前后始终显示出化学吸附特性. 综上所述, 金属掺杂的氧化石墨烯的吸附能会受到含氧基团和金属原子共同作用影响, 且Ag或Cu原子掺杂能显著提高氧化石墨烯对NH3的吸附性能.
编辑推荐
2025, 74 (7): 073102.
出版时间: 2025-04-05
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时域Landau-Zener-Stückelberg-Majorana干涉在量子态操控、延长量子态寿命和抑制系统退相干方面具有重要应用价值. 本文基于87Sr光晶格钟平台, 通过周期性调制698 nm钟激光频率并优化光钟系统参数, 在快通道极限下实现了Landau-Zener跃迁, 并测量了不同实验参数下的时域Landau-Zener-Stückelberg-Majorana干涉边带谱. 由于调制后的激光与原子相互作用在时域上展现出干涉现象, 因此, 通过改变激光失谐可以探测不同钟激光作用时间下的时域干涉边带谱. 实验结果表明, 当钟激光作用时间为调制周期的整数倍时, 扫描钟激光的频率失谐, 干涉边带谱关于零失谐频率呈非对称分布. 而当作用时间为调制周期的半整数倍时, 干涉边带谱则呈对称分布. 该现象源于钟跃迁量子态演化过程中积累的有效动力学相位. 时域Landau-Zener-Stückelberg-Majorana干涉谱的研究为未来基于光晶格钟平台的态制备和研究噪声对Landau-Zener跃迁的影响奠定了实验基础.
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