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EAST装置上电子回旋辐射成像诊断系统的绝对标定方法

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物理学报 2024年第13期73卷 220-228页

作者：裴柏杨庄革谢锦林周乙楠中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026

电子回旋辐射成像(ECEI)系统可以对托卡马克等离子体芯部极向方向上二维的电子温度剖面的相对扰动进行高时空分辨率的测量.对ECEI系统进行绝对标定之后,可以提供二维绝对电子温度剖面及其扰动,为芯部不稳定性的研究提供实验数据支持.本... 详细信息

电子回旋辐射成像(ECEI)系统可以对托卡马克等离子体芯部极向方向上二维的电子温度剖面的相对扰动进行高时空分辨率的测量.对ECEI系统进行绝对标定之后,可以提供二维绝对电子温度剖面及其扰动,为芯部不稳定性的研究提供实验数据支持.本文通过衡量锯齿崩塌前后的温度变化来确定锯齿反转面空间位置,并基于反转面拟合芯部的磁面位置及形状.根据等离子体平衡时同一磁面对映同一温度的假设,对ECEI所有通道进行标定,结果表明ECEI与一维电子回旋辐射仪(ECE)在测量同一位置的等离子体温度时,其不同时间信号的平均值的相对误差为6%,并可以有效用于锯齿不稳定性的研究.

关键词：等离子体诊断标定锯齿电子回旋辐射成像

可见光与铜协同催化烯烃三组分脱氟烷基硼化反应

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有机化学 2024年第2期44卷 663-664页

作者：叶甜汪义丰中国科学技术大学化学系合肥230026

含氟有机化合物因其独特的理化性质被广泛应用于生命科学和材料科学等领域,例如二氟亚甲基片段常作为羟基和羰基的电子等排体应用于医药和农药的研发[1].因此,如何快速高效地制备二氟烷基化合物备受关注.三氟甲基化合物来源丰富且廉价易... 详细信息

含氟有机化合物因其独特的理化性质被广泛应用于生命科学和材料科学等领域,例如二氟亚甲基片段常作为羟基和羰基的电子等排体应用于医药和农药的研发[1].因此,如何快速高效地制备二氟烷基化合物备受关注.三氟甲基化合物来源丰富且廉价易得,是制备二氟烷基化合物的理想前体.然而,由于碳氟键键能较高和氟原子离去后剩余碳氟键键能降低所带来的选择性问题,导致三氟甲基选择性脱氟官能化反应一直是合成化学中的难题.近年来,化学工作者基于可见光诱导的光氧化还原催化策略,实现了温和条件下三氟甲基的选择性脱氟官能团化反应.

关键词：合成化学催化烯烃温和条件化学工作者氟烷基氟原子生命科学材料科学

基于神经算子与类物理信息神经网络智能求解新进展

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力学学报 2024年第4期56卷 875-889页

作者：李道伦沈路航查文舒邢燕吕帅君汪欢李祥郝玉祥陈东升陈恩源合肥工业大学数学学院合肥230000 中国科学技术大学工程科学学院合肥230026

深度学习通过多层神经网络对数据进行学习,不仅能揭示潜藏信息,还能很好地解决复杂非线性问题.偏微分方程(PDE)是描述自然界中许多物理现象的基本数学模型.两者的碰撞与融合,产生了基于深度学习的PDE智能求解方法,它具有高效、灵活和通... 详细信息

深度学习通过多层神经网络对数据进行学习,不仅能揭示潜藏信息,还能很好地解决复杂非线性问题.偏微分方程(PDE)是描述自然界中许多物理现象的基本数学模型.两者的碰撞与融合,产生了基于深度学习的PDE智能求解方法,它具有高效、灵活和通用等优点.文章聚焦PDE智能求解方法,以是否求解单一问题为判定依据,把求解方法分为两类:神经算子方法和类物理信息神经网络(PINN)方法,其中神经算子方法用于求解一类具有相同数学特征的PDE问题,类PINN方法用于求解单一问题.对于神经算子方法,从数据驱动和物理约束两个方面展开介绍,分析研究现状并指出现有方法的不足.对于类PINN方法,首先介绍了基础PINN的3种改进方法 (基于数据优化、基于模型优化和基于领域知识优化),然后详细介绍了基于物理驱动的两类解决方案:基于传统PDE离散方程的智能求解方案和无网格的非离散求解方案.最后总结技术路线,探讨现有研究存在的不足,给出可行的研究方案.最后,简要介绍智能求解程序发展现状,并对未来研究方向给出建议.

关键词：神经网络 PDE智能求解神经算子网格离散物理驱动

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等离子体刻蚀建模中的电子碰撞截面数据

物理学报 2024年第9期73卷 1-25页

作者：陈锦峰朱林繁中国科学技术大学近代物理系合肥230026

半导体芯片是信息时代的基石,诸如大数据、机器学习、人工智能等新兴技术领域的快速发展离不开源自芯片层面的算力支撑.在越来越高的算力需求驱动下,芯片工艺不断追求更高的集成度与更小的器件体积.作为芯片制造工序的关键环节,刻蚀工... 详细信息

半导体芯片是信息时代的基石,诸如大数据、机器学习、人工智能等新兴技术领域的快速发展离不开源自芯片层面的算力支撑.在越来越高的算力需求驱动下,芯片工艺不断追求更高的集成度与更小的器件体积.作为芯片制造工序的关键环节,刻蚀工艺因此面临巨大的挑战.基于低温等离子体处理技术的干法刻蚀工艺是高精细电路图案刻蚀的首选方案,借助等离子体仿真模拟,人们已经能够在很大程度上缩小实验探索的范围,在海量的参数中找到最优工艺条件.电子碰撞截面是等离子体刻蚀模型的关键输入参数,深刻影响着模型预测结果的可靠性.本文主要介绍了低温等离子体建模的基本理论,重点强调电子碰撞截面数据在数值模拟中的重要作用.与此同时,本文概述了获取刻蚀气体截面数据的理论与实验方法.最后总结了刻蚀相关原子分子的电子碰撞截面研究现状,并展望了未来的研究前景.

关键词：电子碰撞截面干法刻蚀低温等离子体等离子体建模

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活动星系核准周期振荡时延与频率呈关联演化

科学通报 2024年第14期69卷 1803-1805页

作者：夏瑞崧刘昊薛永泉中国科学技术大学天文学系合肥230026

黑洞的吸积过程在黑洞X射线双星(black hole X-ray binaries, BHB)和活动星系核(active galactic nucleus, AGN)中发挥着重要的作用.这个过程可以发射出强烈的多波段电磁波辐射.由于X射线辐射起源自吸积盘的内区,其成为了探索黑洞吸积... 详细信息

黑洞的吸积过程在黑洞X射线双星(black hole X-ray binaries, BHB)和活动星系核(active galactic nucleus, AGN)中发挥着重要的作用.这个过程可以发射出强烈的多波段电磁波辐射.由于X射线辐射起源自吸积盘的内区,其成为了探索黑洞吸积过程的重要窗口.在BHB和AGN中, X射线亮度变化的特征已经被广泛地分析,其中X射线准周期振荡(quasiperiodic oscillation, QPO)是在两种系统中都观测到的一种特别有趣的现象.

关键词：活动星系核 X射线双星吸积盘黑洞吸积电磁波辐射准周期振荡

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引力波与引力检验

科学通报 2024年第25期69卷 3770-3784页

作者：赵文牛睿中国科学技术大学天文学系合肥230026

引力检验的核心是通过观测数据来比较广义相对论和其他修改引力的预言,以期得到对理论的证伪或者对模型参数的限制.致密双星并合的引力波是当前唯一被确定探测到的引力波源,它首次提供了一种在强引力场环境中检验引力理论的新手段.本文... 详细信息

引力检验的核心是通过观测数据来比较广义相对论和其他修改引力的预言,以期得到对理论的证伪或者对模型参数的限制.致密双星并合的引力波是当前唯一被确定探测到的引力波源,它首次提供了一种在强引力场环境中检验引力理论的新手段.本文针对该类引力波源,结合目前地基激光干涉仪引力波探测器的观测结果,介绍了利用引力波进行引力检验的基本方法,以及目前和未来可能得到的测量精度.特别是,我们分别针对模型相关的检验方法和模型无关的检验方法,介绍了如何利用引力波来检验各种修改引力方案,包括Brans-Dicke引力、一般的屏蔽修改引力、一般的宇称破坏引力,以及如何利用引力波来检验引力波的相位参数、速度、色散关系、光度距离、极化模式及引力的宇称对称性等基本性质.

关键词：引力波引力检验广义相对论修改引力

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碱金属阳离子在外加电位下影响单分散铜氮掺杂碳材料催化二氧化碳电还原的机理研究

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期37卷 100-108,I0093-I0102,I0118页

作者：赵刚张国桢中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥230026 中国科学技术大学未来技术学院合肥230026 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026

单分散铜氮掺杂碳材料是一类很有希望的二氧化碳电还原催化剂.然而,铜位点周围电极-电解质界面的复杂环境阻碍了人们对该体系机理的全面认识以及在机理基础上的系统性优化.本文建立了一个电双层模型来研究在有外加电位条件下碱金属阳离... 详细信息

单分散铜氮掺杂碳材料是一类很有希望的二氧化碳电还原催化剂.然而,铜位点周围电极-电解质界面的复杂环境阻碍了人们对该体系机理的全面认识以及在机理基础上的系统性优化.本文建立了一个电双层模型来研究在有外加电位条件下碱金属阳离子对单分散铜氮掺杂碳催化剂表面二氧化碳电还原的影响.巨正则系综密度泛函理论计算表明,在相对标准氢电极电势1.2 V的条件下,水合钠离子促进了CO_(2)在Cu位点上的电吸附,使其形成弯曲的二氧化碳负离子;而在足够负的电势条件下,CO_(2)的电吸附(Cu+CO_(2)+e-→Cu-CO_(2)-)而非羧基形成步骤,是钠离子协助下CO_(2)还原为CO反应的决速步.此外,铜与带负电的羧基结合形成类似碳酸氢根的结构,或得益于单价Cu的d10电子构型.研究表明,碱金属阳离子在单分散铜氮掺杂碳上二氧化碳电还原的早期阶段发挥了关键作用,而且恒电势条件的模拟对理解反应机理非常重要.

关键词：阳离子效应二氧化碳电还原恒电势方法第一性原理计算

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电子束透射氮化硅薄膜窗产生低密度等离子体

物理学报 2024年第14期73卷 61-67页

作者：颜劭祺高继昆陈越马尧朱晓东中国科学技术大学物理学院合肥230026

低电子密度等离子体源在电离层等离子体的实验室模拟中具有重要的应用.本文利用高能电子束透射氮化硅薄膜窗口,在低气压条件下激发低密度等离子体.采用蒙特卡罗方法对氮化硅薄膜的电子束透射特性进行模拟;利用CCD相机和静电探针对产生... 详细信息

低电子密度等离子体源在电离层等离子体的实验室模拟中具有重要的应用.本文利用高能电子束透射氮化硅薄膜窗口,在低气压条件下激发低密度等离子体.采用蒙特卡罗方法对氮化硅薄膜的电子束透射特性进行模拟;利用CCD相机和静电探针对产生的电子束等离子体进行诊断.电子束等离子体呈现出顶点位于氮化硅薄膜窗口的锥状结构.在相同气压下,电子初始能量越高,锥状等离子体锥角越小,等离子体更加向轴线集中,这与氮化硅薄膜的电子透射特性蒙特卡罗模拟定性一致.随着工作气压增大,高能电子与中性粒子碰撞频率变大,电子束散射效应增强导致等离子体锥角变大.等离子体锥状结构是高能电子透射特性以及高能电子与气体分子散射特征的反映.在40 keV条件下,当电子束流从10μA减小到0.5μA时,电子密度减小,变化在10^(5)—10^(6) cm^(-3)范围;而电子温度没有明显的变化,接近1 eV.随气压增大,电子密度有增大趋势.研究工作表明,在工作腔尺寸足够大的情况下,可得到沿电子入射方向随距离增加逐渐衰减的10^(5) cm^(-3)以下更低的电子密度;这是由于射程增加,透射的高能电子与中性气体碰撞产生能量损失增大;同时电子束散射增强导致了等离子体更加发散.

关键词：电子束等离子体产生等离子体源电子密度

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量子信息科技的发展现状与展望

物理学报 2024年第1期73卷 1-8页

作者：潘建伟中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院合肥230026

20世纪初,以原子能、半导体、激光、核磁共振、超导和全球卫星定位系统等重大技术发明为标志性成果的第一次量子革命,促进了物质文明的巨大进步,从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌.自20世纪90年代以来,量子调控技术的巨大进步,使... 详细信息

20世纪初,以原子能、半导体、激光、核磁共振、超导和全球卫星定位系统等重大技术发明为标志性成果的第一次量子革命,促进了物质文明的巨大进步,从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌.自20世纪90年代以来,量子调控技术的巨大进步,使得以量子信息科学为代表的量子科技突飞猛进,标志着第二次量子革命的兴起.量子信息科技包括量子通信、量子计算、量子精密测量等方面,为保障信息传输安全、提高运算速度、提升测量精度等提供了革命性解决方案,可为国家安全和国民经济高质量发展提供关键支撑.经过近30年的发展,我国在量子信息科技领域整体上已经实现了从跟踪、并跑到部分领跑的飞跃,在量子通信的研究和应用方面处于国际领先地位;在量子计算方面牢固占据国际第一方阵;在量子精密测量的多个方向进入国际领先或先进水平.当前,需要根据国家战略需求和国际竞争态势,做好未来5—10年我国在量子信息领域的发展重点研判,率先建立下一代安全、高效、自主、可控的信息技术体系.

关键词：量子通信量子计算量子精密测量