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中红外涡旋激光在有机晶体DSTMS中的演化(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 307-313页

作者：林婷孟宪泽郑卓锐丁营营宋立伟刘一田野上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800

具有轨道角动量的涡旋光束相比其他光束有很多独特的性质,其螺旋状的波前结构和相位变化为诸多应用开辟了新的维度。对涡旋光在非线性有机晶体DSTMS中的传输演化机制进行实验研究,探索了涡旋中红外激光的非线性传输特性,利用广义高斯光... 详细信息

具有轨道角动量的涡旋光束相比其他光束有很多独特的性质,其螺旋状的波前结构和相位变化为诸多应用开辟了新的维度。对涡旋光在非线性有机晶体DSTMS中的传输演化机制进行实验研究,探索了涡旋中红外激光的非线性传输特性,利用广义高斯光束分解方法模拟分析了拉盖尔-高斯光束经过介质前后的光强分布,并对比了不同入射涡旋光的偏振态对出射光斑的影响的差异。

关键词：物理光学涡旋光束五阶非线性 DSTMS晶体偏振

实验室光源的微束X射线荧光成像系统研制及应用研究

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1061-1066页

作者：张文星陶芬刘一邓彪上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院上海应用物理研究所上海光源中心上海201800 中国科学院上海高等研究院上海光源中心上海201204

微束X射线荧光成像(μ-XRFI)是无损获取样品内部元素微区分布信息的重要方法,主要应用于微米量级区域内的元素分辨成像。同步辐射是μ-XRFI的理想光源,由于其装置庞大、造价高昂,用户机时紧张,并不适宜于常规应用。基于实验室X射线光管... 详细信息

微束X射线荧光成像(μ-XRFI)是无损获取样品内部元素微区分布信息的重要方法,主要应用于微米量级区域内的元素分辨成像。同步辐射是μ-XRFI的理想光源,由于其装置庞大、造价高昂,用户机时紧张,并不适宜于常规应用。基于实验室X射线光管、多毛细管聚焦镜、高精度样品台及硅漂移探测器,研制了一套具有元素分辨的μ-XRFI系统,性能测试结果表明该系统可以测量分析元素含量为0.001%量级的溶液样品和优于20μm的空间分辨能力。基于该μ-XRFI系统开展了应用研究,获得了小鼠脑、芯片及古代陶瓷样品中的多种主要元素及微量元素的空间分布,结果表明该系统可满足μ-XRFI的需求,可为生物医学、电子元件检测、瓷器色彩成分鉴定等领域研究提供帮助。

关键词：实验室X射线光管多毛细管聚焦镜荧光成像元素分辨

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短链氯化石蜡对人体正常肝细胞的代谢干扰

色谱 2024年第2期42卷 176-184页

作者：罗云耿柠波陈双双程琳张海军陈吉平临沂大学医学院山东临沂276005 中国科学院大连化学物理研究所中国科学院分离分析化学重点实验室辽宁大连116023

短链氯化石蜡(SCCPs)是一类新兴的持久性有机污染物,广泛存在于环境基质和人体样本中。SCCPs具有环境持久性以及远距离迁移能力,能够在生物体内积累并具有广泛的生物毒性效应,威胁着人类健康。本研究采用代谢组学方法评估了低剂量组(1μ... 详细信息

短链氯化石蜡(SCCPs)是一类新兴的持久性有机污染物,广泛存在于环境基质和人体样本中。SCCPs具有环境持久性以及远距离迁移能力,能够在生物体内积累并具有广泛的生物毒性效应,威胁着人类健康。本研究采用代谢组学方法评估了低剂量组(1μg/L)、中剂量组(10μg/L)以及高剂量组(100μg/L)的SCCPs暴露对人体正常肝细胞L02的代谢干扰。主成分分析(PCA)与代谢扰乱水平指数(MELI)计算结果表明3个剂量组的SCCPs均能够引起L02细胞代谢活动的紊乱。在3个暴露组中,72个差异代谢物经二级质谱图信息定性或标准品验证。其中,1μg/L SCCPs暴露组与10μg/L SCCPs暴露组、100μg/L SCCPs暴露组分别有33个、36个相同的差异代谢物。10μg/L SCCPs暴露组与100μg/L SCCPs暴露组有46个相同的差异代谢物。3个暴露组有33个相同的差异代谢物。在72个经二级质谱图信息定性或标准品验证的差异代谢物中,参与氨基酸代谢、核苷酸代谢和脂质代谢通路的差异代谢物分别有9、9以及45个。富集通路分析结果表明:SCCPs对L02细胞的代谢干扰主要表现在脂质代谢、脂肪酸β氧化以及核苷酸代谢通路上,且中、高剂量的SCCPs暴露引起更广泛的代谢通路的紊乱。SCCPs暴露干扰了甘油磷脂以及鞘脂类的代谢通路,其中,磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺以及鞘磷脂丰度的显著变化表明SCCPs暴露对细胞的生物膜有一定的损伤。同时,SCCPs暴露通过降低短链和中链酰基肉碱的含量抑制L02细胞中脂肪酸β氧化,提示细胞通过氧化脂肪酸供能减少。值得注意的是,与中剂量和低剂量SCCPs相比,高剂量的SCCPs暴露对脂肪酸β氧化的抑制作用更强。此外,SCCPs暴露诱导了核苷酸代谢通路的紊乱。次黄嘌呤水平显著升高提示SCCPs暴露可能诱导了L02细胞的缺氧、活性氧增多或者致癌等相关不良效应。

关键词：液相色谱质谱短链氯化石蜡肝细胞代谢组学脂质代谢核苷酸代谢

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导向自组装光刻仿真技术

中国激光 2024年第11期51卷 570-587页

作者：王浩岚张涛熊诗圣李思坤中国科学院上海光学精密机械研究所高端光电装备部上海201800 中国科学院大学北京100049 张江实验室上海201210

导向自组装(DSA)光刻能够以更低的成本制造集成电路纳米结构,有望将传统光刻拓展应用到更小的工艺节点,是国际器件与系统路线图中列出的主要候选光刻技术之一。嵌段共聚物的导向自组装受引导模板尺寸及形貌、模板对两嵌段亲疏性差异,以... 详细信息

导向自组装(DSA)光刻能够以更低的成本制造集成电路纳米结构,有望将传统光刻拓展应用到更小的工艺节点,是国际器件与系统路线图中列出的主要候选光刻技术之一。嵌段共聚物的导向自组装受引导模板尺寸及形貌、模板对两嵌段亲疏性差异,以及嵌段共聚物材料化学性质、体积分数等多种参数的影响。通过实验遍历整个参数空间寻找最优工艺条件不仅所需周期长而且成本很高。DSA光刻仿真技术能够预测不同参数条件下的DSA结构,研究缺陷形成的机理,反向设计所需的引导模板和材料,已成为DSA光刻工艺研发与应用过程中不可或缺的关键技术。本文综述了自洽场模型、蒙特卡罗方法、动力学模型、简化模型等常见DSA光刻仿真技术的基本原理及其在DSA光刻中的应用。各仿真技术在计算精度、适用范围和计算速度等方面存在较大不同,需要根据不同的应用场景选择不同的仿真技术。

关键词：光刻导向自组装嵌段共聚物仿真技术

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合金纳米颗粒原子级分散制备的双位点催化剂中单点Ag1对Pd1在炔烃双烷氧羰基化反应中的促进作用

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 282-292页

作者：李星局李峥冯四全宋宪根严丽母佳利袁乔宁丽丽陈维苗韩仲康丁云杰中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室(筹)辽宁大连116023 浙江大学材料科学与工程学院浙江杭州310027 中国科学技术大学化学物理系安徽合肥230026 中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室辽宁大连116023

炔烃烷氧羰基化反应是一种原子经济反应,可以生成α,β-不饱和羧酸、二羧羧酸酯及其衍生物.其中,乙炔的双烷氧羰基化产物(丁烯二酸二酯)可通过两段加氢制备1,4-丁二醇,该反应路径对于生产生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有重要意... 详细信息

炔烃烷氧羰基化反应是一种原子经济反应,可以生成α,β-不饱和羧酸、二羧羧酸酯及其衍生物.其中,乙炔的双烷氧羰基化产物(丁烯二酸二酯)可通过两段加氢制备1,4-丁二醇,该反应路径对于生产生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有重要意义.然而,目前广泛应用的均相Pd基催化体系存在催化剂分离困难、金属流失以及需要添加有机膦配体或各种磺酸助剂等问题,这不仅增加了制备成本,还可能引入不必要的杂质.此外,尽管纳米催化剂在催化领域有着广泛的应用,但大多数纳米催化剂在炔烃双烷氧基羰基化反应中仍表现出反应活性低和稳定性差的问题,这限制了其在工业生产中的应用.相比之下,多相单金属点催化剂因其100%的原子利用率和较好的催化活性而备受关注.然而,由于多相单金属点催化剂具有相对简单的结构和配位环境,其应用仍受到一定的限制.为了克服这一难题,合成具有不同金属的双位点催化剂成为了一个研究热点.双位点催化剂有望进一步释放单金属位点催化剂的潜力,提高反应活性和稳定性.然而,尽管双位点催化剂具有巨大的应用前景,但目前仍面临着制备方法的挑战.如何设计并实用可行地制备出具有高效催化性能的双位点催化剂,是当前科研领域亟待解决的问题.本文提出一种由CO/CH3I混合物诱导分散Pd-Ag合金纳米颗粒的处理方法,用于制备Pd1-Ag1/AC双位点催化剂.利用X射线衍射、X射线光电子能谱和高角环形暗场扫描透射电子显微镜等方法对分散过程进行表征.结果表明,在分散过程中,CO和CH3I与金属发生协同作用,通过配位生成一种独特的双核络合物(PdI2(CO)-I2-AgI)结构.这种络合物结构逐一从合金纳米颗粒上剥落,直至完成原子级的分散.乙炔双烷氧羰基化反应结果表明,与单金属Pd1/AC相比,在相同反应条件下,双位点Pd1-Ag1/AC催化剂上的乙炔转化率提高了2倍.同时,在保持丁烯二酸二酯选择性为98%的情况下,该催化剂循环使用10次后催化剂性能未见明显变化.炔烃底物拓展结果表明,Pd1-Ag1/AC的协同作用不仅可以提高催化活性,而且在高位阻存在的情况下可以提高产物的立体选择性,这表明双位点协同促进作用对炔烃双羰基化反应具有良好的普适性.微分吸附量热表征结果证明了通过碘配体桥连的Pd1和Ag1单金属点之间的协同效应可以增强催化剂对乙炔的吸附能力.此外,结合拓展边X射线精细结构等实验结果,对催化剂的结构变化和反应机理进行了进一步的探究.第一性原理计算得到的反应能垒和过渡态结果表明,乙炔吸附是反应的速率决定步骤.与Pd1/AC相比,Pd1-Ag1/AC催化剂在反应决速步上表现出了更低的活化能,这从热力学和动力学两个层面解释了其具有更好催化性能的原因.Bader电荷分析和投影态密度计算的结果表明,由于Ag1位点的引入,使Pd1-Ag1/AC催化剂的电荷转移能力和吸附能力均得到增强.相较于Pd1/AC,Pd1-Ag1/AC具有更低的形成能,表明Ag1位点不仅可以提升催化活性,也可以增强双位点结构的稳定性.因此,在催化反应中,Ag1位点的存在起到了重要的促进作用,使得Pd1-Ag1/AC催化剂表现出更优异的性能.综上,本文制备的双位点Pd1-Ag1/AC催化剂在乙炔双烷氧羰基化反应中表现出较好的催化活性和稳定性,证明了双位点协同效应的重要性,为高效催化剂的设计和应用提供了新的思路.

关键词：协同促进作用双位点催化剂原子级分散合金纳米颗粒炔烃双烷氧羰基化稳定性

P掺杂β-FeSi_(2)材料的制备与热电输运性能

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无机材料学报 2024年第8期39卷 895-902,I0003页

作者：程俊张家伟仇鹏飞陈立东史迅中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 中国科学院大学杭州高等研究院化学与材料科学学院杭州310024

β-FeSi_(2)作为一种绿色环保、高温抗氧化的热电材料,在工业余热回收领域具有潜在的应用价值。虽然磷(P)是一种理想的β-FeSi_(2)硅(Si)位的n型掺杂元素,但是P掺杂β-FeSi_(2)易出现第二相,从而限制了其热电性能的提升。本研究采用感... 详细信息

β-FeSi_(2)作为一种绿色环保、高温抗氧化的热电材料,在工业余热回收领域具有潜在的应用价值。虽然磷(P)是一种理想的β-FeSi_(2)硅(Si)位的n型掺杂元素,但是P掺杂β-FeSi_(2)易出现第二相,从而限制了其热电性能的提升。本研究采用感应熔炼法合成了一系列FeSi_(2)-xPx(x=0,0.02,0.04,0.06)样品,极大程度地避免了第二相的产生,并系统研究了P掺杂对β-FeSi_(2)热电输运性能的影响。结果表明,P在β-FeSi_(2)中的掺杂极限约为0.04,与前期的理论缺陷计算结果相符。此外,P掺杂优化了β-FeSi_(2)的热电性能,在850 K时,FeSi1.96P0.04的最高热电优值ZT约为0.12,远高于已有的研究结果(673 K,最高ZT仅为0.03)。然而,与同为n型Co和Ir掺杂的β-FeSi_(2)相比(其载流子浓度可达10^(22)cm^(-3)),P掺杂β-FeSi_(2)的载流子浓度较低,最高仅为10^(20)cm^(-3),这导致其电声散射效应较弱,从而限制了整体热电性能的提升。若能提高其载流子浓度,则热电性能有望得到进一步提升。

关键词： β-FeSi_(2) 热电材料 P掺杂感应熔炼载流子浓度电声散射

基于计算全息图的大口径长焦距离轴抛物面反射镜测量

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中国激光 2024年第11期51卷 526-536页

作者：胡晨魏朝阳万嵩林江国昌顾昊金邵建达中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光材料重点实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心北京100049

随着激光脉冲宽度极限的不断突破以及峰值功率的不断提高,脉宽压缩光栅的尺寸需要进一步增大。但反射式曝光系统所需大口径长焦距离轴镜的高精度加工检测成为制约大口径光栅制作的难题。采用计算全息补偿检测不需要复杂的设计和装调,但... 详细信息

随着激光脉冲宽度极限的不断突破以及峰值功率的不断提高,脉宽压缩光栅的尺寸需要进一步增大。但反射式曝光系统所需大口径长焦距离轴镜的高精度加工检测成为制约大口径光栅制作的难题。采用计算全息补偿检测不需要复杂的设计和装调,但同样会引入非回转对称和复杂的二维投影畸变。传统的畸变校正方法由于精度受限或计算复杂不利于工程应用。提出基于数值计算的畸变校正方法,该方法具有简单通用易于编程的优点。利用800 mm口径折反镜在直径为18 m光学平台上搭建了面形检测光路,通过系统误差标定去除以及畸变校正的方法实现了高精度面形测量,经磁流变迭代加工后,面形精度RMS可收敛至0.013λ(λ=632.8 nm),这为后续大口径反射式曝光系统的建立奠定了基础。

关键词：离轴抛物面镜计算全息图误差标定投影畸变校正

基于运算放大器的超导纳米线单光子探测器低温直流耦合读出电路

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物理学报 2024年第13期73卷 367-377页

作者：陈志刚张伟君张兴雨王钰泽熊佳敏洪逸裕原蒲升吴玲王镇尤立星中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海市超导集成电路技术重点实验室上海200050 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心北京100049

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)具有高计数率、高探测效率和低暗计数等优点,在光量子通信、光量子计算、激光测距与成像等领域发挥着重要作用.SNSPD的最大计数率(探测速度)会受前级读出电路的影响,为了提升最大计数率,通常需要使用一个... 详细信息

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)具有高计数率、高探测效率和低暗计数等优点,在光量子通信、光量子计算、激光测距与成像等领域发挥着重要作用.SNSPD的最大计数率(探测速度)会受前级读出电路的影响,为了提升最大计数率,通常需要使用一个宽带宽的低温直流耦合读出电路.本文报道了基于商用高速运算放大芯片OPA855搭建的SNSPD低温直流耦合放大读出电路,系统表征了该电路从室温300 K到低温4.2 K下的性能参数.通过提升OPA855的工作电压,解决了电路在低温下带宽损失的问题.进一步,将OPA855放大电路安装在40 K温区,使用其实现了SNSPD探测性能的实验评估.相对于常规室温交流耦合电路,SNSPD的最大计数率约提升了1.3倍.本研究可为OPA855芯片在高速SNSPD等低温领域提供相关参考信息.

关键词：运算放大器低温读出电路直流耦合超导纳米线单光子探测器

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高能超宽带光参量啁啾脉冲放大过程中的空间相位演变特性研究

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中国激光 2024年第11期51卷 120-130页

作者：薛普凯王傲天李进峰於亮红梁晓燕中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

基于高掺氘DKDP晶体的光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术是实现百拍瓦(100 PW)超强超短激光脉冲放大的主要技术路线之一。基于SEL-100 PW激光装置OPCPA高能主放大系统的设计,研究了高能量泵浦光的空间近场分布和相位分布对高能量、超宽带OP... 详细信息

基于高掺氘DKDP晶体的光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术是实现百拍瓦(100 PW)超强超短激光脉冲放大的主要技术路线之一。基于SEL-100 PW激光装置OPCPA高能主放大系统的设计,研究了高能量泵浦光的空间近场分布和相位分布对高能量、超宽带OPCPA过程中信号光空间相位演变特性的影响。仿真计算结果表明:在非共线OPCPA过程中,信号光空间相位分布的变化主要由泵浦光空间强度分布和相位分布引起;在严格的相位匹配条件下,泵浦光光强呈6阶超高斯分布,当低阶相位畸变为1λ时,放大信号光的空间相位畸变为10^(-2)~10^(-4)rad,该值可以忽略,而且信号光相位空间分布与泵浦光相位空间分布梯度线性相关;在相位失配条件下,泵浦光光强将严重影响信号光的空间相位分布。本研究结果为基于高能、超宽带OPCPA技术路线的100 PW激光放大和波前优化提供了理论支持。

关键词：激光光学光学参量啁啾脉冲放大百拍瓦数值模拟波前畸变