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基于增强条纹去除的超冷原子成像

物理学报 2024年第14期73卷 193-200页

作者：王帅李希姚星灿中国科学技术大学物理学院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上海量子科学研究中心上海201315 中国科学技术大学合肥国家实验室合肥230088

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但... 详细信息

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但由于其忽略了原子吸收效应对噪声信号的调制,使得原子团上会出现无法完全消除的剩余条纹,并且这一现象会随着原子密度的增大而愈发明显.本文提出了一种创新的增强条纹去除算法,该方法考虑了原子的吸收效应,并通过主动调制噪声信号的强度,从根本上避免了剩余条纹的产生并显著提高了成像的信噪比.在处理均匀费米气体的吸收成像时,新算法成功将表征原子密度波动的相对标准偏差降低约37%.此外,本文还利用该方法对6Li费米原子超流中的第二声波进行了定量观测.与传统的条纹去除算法相比,我们的新方法将密度波关联函数的对比度提高了近4倍,密度响应谱强度提升约15%.上述结果表明,增强条纹去除算法不仅可以有效地抑制条纹噪声,而且更有利于在高密度原子体系中识别和探测一些重要物理效应.

关键词：条纹去除吸收成像幺正费米超流第二声波

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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阿尔茨海默病治疗药物的突破

科学通报 2024年第17期69卷 2351-2359页

作者：高心怡张娟刘强中国科学技术大学生命科学与医学部合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230027 中国科学技术大学第一附属医院脑衰老与脑疾病研究中心合肥230027 中国科学技术大学衰老生物医学安徽省重点实验室合肥230027 中国科学技术大学中国科学技术大学第一附属医院神经内科合肥230027 中国科学技术大学安徽省生物医学与健康实验室合肥230027 中国科学技术大学生命科学与医学部前沿交叉科学与生物医学研究所合肥230027

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是发病率最高的神经退行性疾病,主要表现为记忆力下降,认知功能缺陷,目前尚无有效的治疗手段.随着人口老龄化加剧,AD发病率逐年上升,找到有效的AD药物刻不容缓.对AD发病机理的研究中,Aβ假说是普... 详细信息

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是发病率最高的神经退行性疾病,主要表现为记忆力下降,认知功能缺陷,目前尚无有效的治疗手段.随着人口老龄化加剧,AD发病率逐年上升,找到有效的AD药物刻不容缓.对AD发病机理的研究中,Aβ假说是普遍接受的致病机制:淀粉样蛋白(amyloid-β,Aβ)沉积产生神经毒性,导致神经元死亡.针对该致病机理设计的Aβ单抗药物的研发却很曲折,在2023年7月,美国食品药品监督管理局(*** and Drug Administration,FDA)批准上市抗Aβ的单克隆抗体Lecanemab,在经过18个月的药物注射后,与安慰剂组相比,治疗组患者大脑中Aβ沉积发生明显减少,减缓疾病的进程.与此同时,另一个Aβ单抗Donanemab药物也表现出相似的治疗效果.这不仅证明Aβ假说的正确性,为大量的AD患者带来治疗的希望和曙光.因此,这两种药物被Science评为2023十大科学突破之一.但是,这两种药物仅对AD早期的病人有较好的治疗效果,且药物的使用可能会带来脑出血(amyloid-related imaging abnormalities-hemorrhage,ARIA-H)、脑水肿(amyloid-related imaging abnormalitiesedema or effusions,ARIA-E)等副作用,这些副作用在APOEε4纯和患者出现的比例更高.因此,寻求更安全有效的治疗药物仍需更进一步研究.

关键词：阿尔茨海默病 Aβ假说单抗类药物 Lecanemab Donanemab

基于压力-冲量曲线的水下爆炸压力-时间公式

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爆炸与冲击 2024年第8期44卷 159-166页

作者：徐庆涛马宏昊周章涛杨科沈兆武中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230026 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230026 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

根据材料受冲击载荷时的压力-冲量函数,推导得到了适用于水下爆炸冲击载荷的压力时程公式。通过水下爆炸实验方法测量不同药量、不同距离的压力时程曲线,使用MATLAB软件对实验数据进行拟合,由此计算冲击波冲量和能量参数,并与通用的Col... 详细信息

根据材料受冲击载荷时的压力-冲量函数,推导得到了适用于水下爆炸冲击载荷的压力时程公式。通过水下爆炸实验方法测量不同药量、不同距离的压力时程曲线,使用MATLAB软件对实验数据进行拟合,由此计算冲击波冲量和能量参数,并与通用的Cole与Орленко理论计算结果进行对比,验证拟合曲线的准确性。相较于Cole和Орленко理论,新方法得到的压力衰减曲线更接近实验值。计算水下爆炸冲击波的比冲量和比冲击波能时,新模型具有较高的计算精度,其中:比冲量与实验值的误差不超过4%,与Орленко理论相比,精度提高了5%~10%;比冲击波能与实验值的误差不超过1%,计算精度与通用理论相当。

关键词：水下爆炸压力衰减比冲量比冲击波能压力-冲量曲线

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考古受热石英释光发光光谱性质及其测年研究

核技术 2024年第1期47卷 20-32页

作者：汪椿鑫范安川李波闫子晗张小雷中国科学技术大学科技考古实验室合肥230026 中国科学技术大学科技史与科技考古系合肥230026 澳大利亚伍伦贡大学考古科学中心伍伦贡NSW 2522 安徽省文物考古研究所合肥230601

释光测年技术在解决考古低温受热材料的年代问题中已趋于成熟,而在考古高温受热材料的释光测年研究中仍颇具挑战。以凌家滩遗址出土陶器中提取的考古高温受热石英(约950℃)为例,探究此类石英的释光发光光谱特征与释光性质,旨在探讨不同... 详细信息

释光测年技术在解决考古低温受热材料的年代问题中已趋于成熟,而在考古高温受热材料的释光测年研究中仍颇具挑战。以凌家滩遗址出土陶器中提取的考古高温受热石英(约950℃)为例,探究此类石英的释光发光光谱特征与释光性质,旨在探讨不同波段的热释光信号在释光测年中的可行性。基于Ris?DA-20型释光测年仪器联用Andor光谱仪、电荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)相机的释光发光光谱平台,结合对不同波段敏感的光电倍增管与自定义滤光片组合,对比了热释光(Thermoluminescence,TL)、等温热释光(Isothermal Thermoluminescence,ITL)、光释光(Optically Stimulated Luminescence,OSL)测年方法在此类考古高温受热材料中的应用。光谱结果表明:考古高温受热石英具有显著的620 nm左右的红光热释光发光(Red TL),与375℃ TL峰紧密相关,且375℃ Red TL具有光不敏感特征。多波段热释光、多波段等温热释光、常规光释光测年结果均与已知的碳-14年龄在误差范围内一致,表明利用不同波段的释光信号开展考古高温受热材料年代学研究具有潜在的可行性。

关键词：考古陶器热释光光谱年代学

一种第三代单晶高温合金的组织稳定性与持久性能

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金属学报 2024年第6期60卷 770-776页

作者：刘金来孙晶霞孟杰李金国中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

针对第三代单晶高温合金研制过程中析出少量拓扑密排相(TCP相)和中温性能偏低的问题,采用电子空位数计算,确定了对合金组织稳定性影响最显著的元素为Al,通过将Al含量降低0.4%,合金在1100℃、1000 h长期时效后完全无TCP相析出,实现了合... 详细信息

针对第三代单晶高温合金研制过程中析出少量拓扑密排相(TCP相)和中温性能偏低的问题,采用电子空位数计算,确定了对合金组织稳定性影响最显著的元素为Al,通过将Al含量降低0.4%,合金在1100℃、1000 h长期时效后完全无TCP相析出,实现了合金良好的组织稳定性。根据中温变形机制,认为合金中温持久性能偏低的原因为合金层错能偏低。确定合金成分的优化方案为在Al含量降低0.4%的基础上,少量降低Re和Co的含量以提高合金的层错能,通过将Re和Co含量分别降低0.25%和1%,合金在760℃、800 MPa的持久寿命由40 h提高到150 h,且合金的高温持久性能保持不变。在此基础上,确定了组织稳定且中/高温性能平衡的一种第三代单晶合金的最佳成分,并讨论了稳定合金组织和提高中温蠕变性能的原因。

关键词：第三代单晶高温合金组织稳定性持久性能 Re 变形机制

高性能La-Co共替代M型永磁铁氧体的磁各向异性增强机理研究进展

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物理学报 2024年第12期73卷 35-59页

作者：刘若水王利晨俞翔孙洋何诗悦赵同云沈保根中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 中国科学院赣江创新研究院赣州341119 中国科学技术大学稀土学院合肥230026

自20世纪末以来,La-Co共替代的M型铁氧体备受关注,已成为高性能永磁铁氧体的基础材料.Co2+的未淬灭轨道矩被认为是增强铁氧体单轴各向异性的原因,但其微观作用机理尚未完全解释清楚.为了满足铁氧体材料日益增长的性能需求,理解其磁各向... 详细信息

自20世纪末以来,La-Co共替代的M型铁氧体备受关注,已成为高性能永磁铁氧体的基础材料.Co2+的未淬灭轨道矩被认为是增强铁氧体单轴各向异性的原因,但其微观作用机理尚未完全解释清楚.为了满足铁氧体材料日益增长的性能需求,理解其磁各向异性增强机理至关重要,并寻求从根源上的提升、低成本和高效的方法,以制定开发高性能产品的指导原则.本文综述了一系列研究工作,旨在确定Co离子在晶格中的取代位置,这是增强磁各向异性的关键.这些研究为进一步提高永磁铁氧体的磁性能提供了重要的材料设计参考.

关键词：永磁铁氧体 La-Co 共替代磁晶各向异性 Co 占位

缺口取向及温度对第三代单晶高温合金DD33热疲劳行为的影响

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材料研究学报 2024年第2期38卷 111-120页

作者：郑明瑞李亚微刘静王莉郑伟董加胜张健楼琅洪中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

使用OM、SEM和EDS等手段,研究了第三代镍基单晶高温合金DD33不同V型缺口取向([100]、[210]和[110])片状试样从室温到不同上限温度(1000℃、1100℃和1200℃)的热疲劳过程中裂纹的萌生和扩展行为。结果表明,在三种上限温度,DD33合金的热... 详细信息

使用OM、SEM和EDS等手段,研究了第三代镍基单晶高温合金DD33不同V型缺口取向([100]、[210]和[110])片状试样从室温到不同上限温度(1000℃、1100℃和1200℃)的热疲劳过程中裂纹的萌生和扩展行为。结果表明,在三种上限温度,DD33合金的热疲劳性能均出现明显的各向异性。在三个上限温度[100]取向试样均表现出最好的热疲劳性能;上限温度为1000℃和1200℃[110]取向试样的热疲劳性能最差,上限温度为1100℃[210]取向试样的热疲劳性能最差。不同取向试样的热疲劳裂纹的萌生和扩展行为,均呈现出一定的晶体学取向规律。热应力、氧化以及滑移系的开动,导致不同取向试样裂纹的扩展速率不同。

关键词：金属材料单晶高温合金缺口取向热疲劳各向异性氧化

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（英文）

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期 100-118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中国科学技术大学未来技术学院中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心

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CO2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,CO2的电吸附(Cu+CO2+e-→Cu-CO2-)而非羧基形成步骤,是钠离子协助下CO2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