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基于粒子图像测速的二维仿水母扑翼涡动力学研究

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实验流体力学 2024年

作者：王媛媛王成跃莽珊珊沈煜年陈志华南京理工大学物理学院

仿水母扑翼飞行器是一种新型的微型飞行器构型，具有噪声小、灵活机动等特点。本文以定轴往复转动的一对二维平板作为仿水母扑翼的简化模型，采用时间解析的粒子图像测速技术测量了静水中二维扑翼的扰动流场。通过控制舵机改变扑翼拍动... 详细信息

仿水母扑翼飞行器是一种新型的微型飞行器构型，具有噪声小、灵活机动等特点。本文以定轴往复转动的一对二维平板作为仿水母扑翼的简化模型，采用时间解析的粒子图像测速技术测量了静水中二维扑翼的扰动流场。通过控制舵机改变扑翼拍动周期和拍动角度幅值，研究了扑翼运动参数对流场旋涡特性和演化规律的影响；采用相位平均和环量追踪技术，分析了旋涡生成、脱落及相互作用的演化过程；从涡动力学角度解释了推力形成机理。研究结果对仿水母扑翼飞行器设计具有一定参考意义。

关键词：仿生扑翼二维平板旋涡特性粒子图像测速

微管-驱动蛋白输运系统的行走动力学理论模型与瞬态响应分析

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科学通报 2024年第22期69卷 3299-3313页

作者：沈煜年周怡张青山南京理工大学物理学院力学与工程科学系南京210094

在囊泡运输、遗传物质复制和转录等一系列生命活动中,微管-驱动蛋白输运系统起着至关重要的作用,但其在含黏流体环境中的行走动力学行为仍缺乏相关研究.本文考虑微管的尺度效应和驱动蛋白的步进行走特征,提出了微管-驱动蛋白输运系统的... 详细信息

在囊泡运输、遗传物质复制和转录等一系列生命活动中,微管-驱动蛋白输运系统起着至关重要的作用,但其在含黏流体环境中的行走动力学行为仍缺乏相关研究.本文考虑微管的尺度效应和驱动蛋白的步进行走特征,提出了微管-驱动蛋白输运系统的行走动力学新模型,构建了求解该输运系统瞬态响应的理论计算方法,并将动力学模型与准静态模型的结果进行了比较;重点讨论了含黏流体环境中微管-驱动蛋白输运系统在驱动蛋白行走过程中的瞬态动力学响应.研究结果发现,结合状态的切换会使微管产生机械振动,且在切换时刻振幅达到最大,之后慢慢衰减直到稳定.在行走过程中,驱动蛋白颈链内部的轴力呈周期性变化,只与结合状态和指向有关,并且随着步进距离的增加,颈链弯矩和剪力会不断增大.

关键词：微管驱动蛋白输运系统行走动力学尺度效应

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基于微观核动力学研究光-核吸收截面

科学通报 2024年第25期69卷 3812-3820页

作者：迟济怀强雨裴俊琛北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室北京100871

目前国际上正在兴建一批光核反应的实验装置,如上海激光电子伽马源装置.光核反应正作为研究原子核结构的一种独特手段而受到很大关注.本文基于时间相关的微观核动力模型——Time-dependent Hartree-Fock+BCS研究了光核反应的截面.该方... 详细信息

目前国际上正在兴建一批光核反应的实验装置,如上海激光电子伽马源装置.光核反应正作为研究原子核结构的一种独特手段而受到很大关注.本文基于时间相关的微观核动力模型——Time-dependent Hartree-Fock+BCS研究了光核反应的截面.该方法包含了动力学对关联,并基于三维坐标空间求解,在动力学演化的基础上通过傅里叶变换可以得到集体共振的截面.该方法可以描述任意形状的原子核的光核反应.本文以形变核^(154)Sm为例,计算了不同极化光的光吸收截面的角分布,为研究共振机制提供了观测量.计算所得的^(154)Sm的巨偶极共振总吸收截面与实验值有很好的符合.对球形丰中子核^(132)Sn的巨偶极共振与矮偶极共振的计算也能较好地符合实验.本工作为后续更深入地开展光核反应研究提供了基础.

关键词：光核反应微观核动力学吸收截面角分布

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动力学计算与模拟

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第4期54卷 25-30页

作者：李新征赵瑾孟胜龚新高北京大学物理学院北京100871 中国科学技术大学物理系合肥230026 中国科学院物理研究所北京100190 复旦大学物理学系上海200438

动力学计算与模拟致力于从基本物理定律出发,再现或预测凝聚态系统的时间演化过程.它不仅可以帮助人们在微观层面理解实验中观测到的动力学性质,也可以帮助人们设计具有特殊动力学性质的新型材料.本文以动力学计算与模拟为题,基于“计... 详细信息

动力学计算与模拟致力于从基本物理定律出发,再现或预测凝聚态系统的时间演化过程.它不仅可以帮助人们在微观层面理解实验中观测到的动力学性质,也可以帮助人们设计具有特殊动力学性质的新型材料.本文以动力学计算与模拟为题,基于“计算物理”新学科代码设置时对该研究方向的规划,综述其中相关研究进展,探讨新兴领域,并对其未来发展进行展望.

关键词：计算物理动力学申请代码研究方向国家自然科学基金

反应堆几何效应对超短基线反应堆中微子实验中微子流强的影响

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华东理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期50卷 626-632页

作者：朱景森安丰鹏华东理工大学物理学院上海200237 中山大学物理学院广州510275

在超短基线反应堆中微子实验中,探测器与反应堆的距离较短,反应堆的几何效应对中微子能谱和中微子流强的影响可能无法忽略,需要对其影响进行评估。本文根据EPR(European Pressurized Reactor)堆芯的结构建立反应堆中微子源模型和点中微... 详细信息

在超短基线反应堆中微子实验中,探测器与反应堆的距离较短,反应堆的几何效应对中微子能谱和中微子流强的影响可能无法忽略,需要对其影响进行评估。本文根据EPR(European Pressurized Reactor)堆芯的结构建立反应堆中微子源模型和点中微子源模型,研究了超短基线反应堆中微子实验中反应堆尺寸对中微子能谱和流强的影响,讨论了堆芯内功率误差分布对点源模型下预期中微子流强的影响。研究结果表明,由于反应堆的几何效应,使用点源模型会使预期中微子事例率低约0.08%~0.40%,堆芯的几何效应对中微子能谱的形状影响则在10-6量级。在超短基线反应堆中微子实验中,计算中微子流强时可以采用基于堆芯几何中心的点中微子源模型,在这种模型下,由统计误差和系统误差引入的误差可以忽略不计。

关键词：中微子能谱中微子流强超短基线反应堆中微子实验反应堆中微子反应堆

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探测激子极化激元在超薄范德华微晶中的光传播

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期37卷 35-42,I0001-I0004,I0117页

作者： Talha Ijaz 边琦曹琰丁皓璇陈晓瑞卢欢杨树邢雪婷方思敏刘孟源张鑫高健智潘明虎陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710062 华中科技大学物理学院武汉430074 洛阳师范大学物理与电子信息学院洛阳英国伯明翰大学物理与天文学院伯明翰B152TT 西安文理学院机械与材料工程学院西安710065 陕西师范大学地理与旅游学院西安710119 复旦大学信息科学与工程学院上海200433 珠海复旦创新研究院珠海519000 西北大学物理学院西安710069

激子极化激元是一种准粒子,过渡金属二硫族化合物材料即使在室温下也能支持传播激子极化子,是非常好的纳米光子学研究平台.已有研究表明,通过散射型扫描近场光学显微镜可以对过渡金属二硫族化合物薄片中激子极化激元进行实空间探测,但... 详细信息

激子极化激元是一种准粒子,过渡金属二硫族化合物材料即使在室温下也能支持传播激子极化子,是非常好的纳米光子学研究平台.已有研究表明,通过散射型扫描近场光学显微镜可以对过渡金属二硫族化合物薄片中激子极化激元进行实空间探测,但波导厚度仅限于低至30 nm.本文采用三种不同波长的入射光(1550和1064 nm的近红外以及633 nm的可见光),通过基于原子力显微镜的散射型扫描近场光学显微镜测量,探测到MoS2和WSe2薄片中激子极化子普通横电模式的纳米光学成像.在厚度分别低至~3 nm(相当于4原子层)和~8 nm(相当于12原子层)的超薄MoS2和WSe2薄片上,可以清楚地观察到干涉条纹图案,大大打破了之前的测量厚度限制.当厚度接近几个原子层时,波矢量始终保持在1.6k0~1.7k0左右,而不是理论预言的1k0.这些模式的特性表明,体系是由近乎悬浮的过渡金属二硫族化合物薄片的三层对称波导构成,其对激子极性子的传播产生限域效应.研究结果为探索基于超薄过渡金属二硫族化合物材料的近红外区极化器件提供了深入的理解和开辟了新的途径.

关键词：二维过渡金属二硫族化合物材料散射型扫描近场光学显微镜激子极化子

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光致动态可调太赫兹超材料吸收器

Journal of Southeast University(English Edition) 2024年第2期40卷 148-154页

作者：刘宏微陈庆超孙美琪吕俊鹏南京师范大学物理科学与技术学院南京210023 东南大学物理学院南京211189

设计了一种具有偏振不敏感和广角吸收的光激发可切换单/双波段太赫兹超材料吸收器.通过调制嵌入谐振器中的光敏砷化镓的电导率实现功能切换,并提取不同砷化镓电导率下的表面电流,对超材料吸收器的吸收机理进行了物理解释.结果表明,该吸... 详细信息

设计了一种具有偏振不敏感和广角吸收的光激发可切换单/双波段太赫兹超材料吸收器.通过调制嵌入谐振器中的光敏砷化镓的电导率实现功能切换,并提取不同砷化镓电导率下的表面电流,对超材料吸收器的吸收机理进行了物理解释.结果表明,该吸收器可以实现从0.568和1.442 THz的双波段吸收(吸收率为99.08%和99.56%)到0.731 THz的单波段吸收(吸收率为95.43%)的切换.该器件强度调制深度为61.4%,频率调谐带宽为60.6%,可制作太赫兹频段的强度调制器和频率选择吸收器.此外,所提出的吸收器对横电(TE)和横磁(TM)偏振波都具有与偏振无关的广角吸收.可调谐超材料吸收器的实现为成熟的半导体技术以及有源太赫兹调制器和开关的潜在应用提供了机会.

关键词：太赫兹超材料吸收器光激发动态可调

基于多维光场调控的超构表面先进成像与显示(特邀)

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光学学报 2024年第14期44卷 1-23页

作者：付博妍毕千惠郑诗雨彭于娟王漱明曹汛王振林祝世宁南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210093

光学超构表面以其在亚波长尺度下精确塑造光场的能力,开辟了设计高分辨率、多功能、超紧凑光学器件的新范式。立足于多维光场的视角,全面回顾了超构表面在推进下一代光学成像与显示系统方面的创新性思路与进展。结合相关智能算法,综述... 详细信息

光学超构表面以其在亚波长尺度下精确塑造光场的能力,开辟了设计高分辨率、多功能、超紧凑光学器件的新范式。立足于多维光场的视角,全面回顾了超构表面在推进下一代光学成像与显示系统方面的创新性思路与进展。结合相关智能算法,综述了超构表面在多维成像、全息显示以及这些技术交叉领域的应用,探讨了其在计算成像、超分辨成像、可调谐显示技术,以及与光学微操控和量子技术协同发展方面的潜力。最后,对超构表面技术在成像与显示领域的广泛应用前景及未来研究方向进行了展望。

关键词：物理光学超构表面多维调控先进成像全息显示三维显示

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部分相干多离轴涡旋矢量光束的传输特性

物理学报 2024年第3期73卷 96-106页

作者：徐华锋张兴宇王仁杰安徽理工大学力学与光电物理学院淮南232001

基于相干与偏振的统一理论,采用傅里叶变换和卷积定理的方法,研究了携带多个离轴涡旋相位的径向偏振矩形对称余弦-高斯关联结构光束的传输特性.结果表明,该光束因其独特的空间相干结构而具有自分裂特性,可以分裂成4束完全相同的子波瓣.... 详细信息

基于相干与偏振的统一理论,采用傅里叶变换和卷积定理的方法,研究了携带多个离轴涡旋相位的径向偏振矩形对称余弦-高斯关联结构光束的传输特性.结果表明,该光束因其独特的空间相干结构而具有自分裂特性,可以分裂成4束完全相同的子波瓣.更重要的是,多离轴涡旋相位的调制可以作用在每个子波瓣上.当相干度较大时,通过调制光束的离轴涡旋数量N_(0)和光束阶数可以在焦平面处产生具有三角形或正方形等多边形空心光强分布的光斑阵列,并且每个子波瓣上对应的偏振态呈现倒三角形或斜正方形的椭圆分布.当相干度较小时,部分相干光束的空间相干性调控占主导作用,多离轴涡旋相位的调制效果消失,每个子波瓣的光强退化成高斯形式分布,但其偏振态分布仍保持不变,与光束阶数和相干长度无关.此外,当利用障碍物遮挡住其中一个离轴涡旋相位时,光束仍具有一定的自修复能力.然而,若将其中一个离轴涡旋相位完全遮挡住,此时每个子波瓣的强度分布和偏振态分布都遭到破坏,会出现不同程度的“缺口”.

关键词：部分相干光特殊空间关联结构多离轴涡旋相位传输特性

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