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光学微腔磁传感器(特邀)

光子学报 2024年第5期53卷 125-137页

作者：刘健飞胡志刚高艺萌李贝贝北京凝聚态物理国家研究中心中国科学院物理研究所北京100190

磁场传感在基础物理研究及生物医疗、航空航天、军事、工业等领域的应用方面都发挥着重要作用。在过去的几十年间,研究人员已发展出超导量子干涉器件磁力仪、光学原子磁力仪、金刚石氮空位色心磁传感器等诸多高灵敏度磁传感器。光学微... 详细信息

磁场传感在基础物理研究及生物医疗、航空航天、军事、工业等领域的应用方面都发挥着重要作用。在过去的几十年间,研究人员已发展出超导量子干涉器件磁力仪、光学原子磁力仪、金刚石氮空位色心磁传感器等诸多高灵敏度磁传感器。光学微腔由于其品质因子高,模式体积小,因此可显著增强传感的灵敏度,近年来被广泛应用于高灵敏磁传感器的研究。本文对这种新兴的光学微腔磁传感器进行了全面介绍。光学微腔磁传感器根据工作原理的不同,大致可分为磁致伸缩磁传感器、扭矩磁传感器和磁光效应磁传感器这三类。本文介绍了这三类微腔磁传感器的工作原理和发展现状,并总结了多种提升磁场探测灵敏度的手段,最后对微腔磁传感器的发展方向和应用前景进行了展望。

关键词：光学微腔磁传感器高灵敏度小型化回音壁模式光学微腔

锂电池正极材料化学及形貌的X射线纳米谱学成像研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1239-1244页

作者：高若阳张玲陶芬汪俊苏博毕志杰杜国浩邓彪肖体乔中国科学院上海应用物理研究所研究中心上海201800 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海高等研究院上海光源中心上海201204 青岛大学物理科学学院山东青岛266071

锂离子电池高镍三元正极材料是储能领域的研究热点之一,多次循环后材料内部化学不均匀性与形貌缺陷,会造成电池失效与性能衰退,深入了解电池容量衰减变化及其原因需要对材料进行快速、高效无损的观测和分析。基于同步辐射的硬X射线全场... 详细信息

锂离子电池高镍三元正极材料是储能领域的研究热点之一,多次循环后材料内部化学不均匀性与形貌缺陷,会造成电池失效与性能衰退,深入了解电池容量衰减变化及其原因需要对材料进行快速、高效无损的观测和分析。基于同步辐射的硬X射线全场透射显微镜(TXM)是一种可无损研究物质内部结构且具有纳米分辨的成像技术。随着高亮度、高性能同步辐射光源的发展,同步辐射的TXM技术获得了快速发展,使得TXM成像方法具有更高的实验效率和空间分辨率。X射线纳米谱学成像(TXM-XANES)是将TXM与X射线吸收近边结构谱(XANES)有机结合的成像方法,TXM-XANES能够从纳米尺度上表征微米级能源材料的内部元素空间分布及化学态等信息,解决了常规方法由于表征材料局部区域而缺乏整体表征,或表征集合平均值特性而错过材料局部化学状态变化的问题。TXM-XANES作为基于TXM发展的多模态联合表征技术,已逐渐成为能源材料研究的重要实验方法之一。介绍了上海光源纳米三维成像线站及TXM成像系统,阐述了X射线纳米谱学成像方法的原理及其特点。X射线纳米谱学成像和纳米CT方法对锂离子电池正极高镍层状三元氧化物材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)粉体进行了表征,获得了纳米尺度下NCM622单颗粒样品中Ni元素化学态的空间分布信息及单颗粒的三维结构信息。对电池材料的三维X射线纳米谱学成像方法进行了介绍和展望。

关键词：纳米谱学成像全场透射X射线显微镜锂电池同步辐射

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阿秒脉冲串产生和相位信息重构的对比研究

物理学报 2024年第12期73卷 126-135页

作者：朱孝先高亦谈王羡之王一鸣王佶王兆华赵昆魏志义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 中国科学院大学北京100049 松山湖材料实验室东莞523808

阿秒脉冲为研究原子、分子和电子的超快动力学提供了前所未有的测量精度.目前最成熟的方法是使用飞秒激光与气体相互作用产生阿秒脉冲串和孤立阿秒脉冲.阿秒脉冲的时域信息以及电子的动力学信息可以通过阿秒条纹相机或基于双光子跃迁干... 详细信息

阿秒脉冲为研究原子、分子和电子的超快动力学提供了前所未有的测量精度.目前最成熟的方法是使用飞秒激光与气体相互作用产生阿秒脉冲串和孤立阿秒脉冲.阿秒脉冲的时域信息以及电子的动力学信息可以通过阿秒条纹相机或基于双光子跃迁干涉的重构阿秒拍频(RABBITT)方法从能谱图中提取.本文研究了阿秒脉冲串的产生、测量和表征,通过自主设计建造的钛宝石放大器和阿秒束线进行实验获得光电子能谱图,并采用不同方法重构阿秒脉冲串的相位信息.这对于深入理解电子动力学并进行相关测量具有重要意义.

关键词：阿秒脉冲串相位重构 RABBITT方法阿秒条纹相机

离子液体[Bmim][BF_(4)]与氧化苯乙烯分子间相互作用及催化机理的和频振动光谱研究

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 420-428,I0088-I0098,I0105页

作者：孟杜娟韩琳玉刘彩合张悦凝秦绪金白羽郭源张贞中国科学院化学研究所中国科学院分子科学科教融合卓越创新中心北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

离子液体作为多用途的反应介质和催化剂,在绿色化学和可持续化学领域引起了广泛的关注.本文采用和频产生振动光谱技术,深入研究了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF_(4)])与苯乙烯氧化物(SO)在空气/液体界面上的相互作用:在1000~37... 详细信息

离子液体作为多用途的反应介质和催化剂,在绿色化学和可持续化学领域引起了广泛的关注.本文采用和频产生振动光谱技术,深入研究了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF_(4)])与苯乙烯氧化物(SO)在空气/液体界面上的相互作用:在1000~3700cm^(-1)的光谱范围内,仅观察到了体系中碳氢键的振动模式.值得注意的是,研究发现苯乙烯氧化物的环氧环的取向是朝向体相的,而阳离子的咪唑环上的三个碳氢基则平行于界面表面,因此,在该体系中并未观察到阳离子与苯乙烯氧化物之间的相互作用.然而,在C-H键的振动谱中,发现CH(SO)和CH_(3)(阳离子)的振动光谱峰发生蓝移,这证明了阴离子BF4与环氧环上的CH_(2)基团之间存在相互作用,这种相互作用证实了离子液体首先催化苯乙烯氧化物并随后与CO_(2)反应的反应机制.本研究为反应界面的分子间相互作用和分子取向提供了重要的见解.

关键词：和频振动光谱离子液体分子间相互作用催化机理

^(14)N_(2)和^(15)N_(2)在解离通道N(^(2)D_(5/2,3/2))+N(^(2)D_(5/2,3/2))阈值以上光解离产物精细结构分支比N(^(2)D_(5/2))/N(^(2)D_(3/2))的测量

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 264-270,I0102,I0103页

作者：芦丽亚蒋攀程敏高蕻中国科学院化学研究所北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

精确测量解离产物的自旋-轨道耦合精细结构分支比对于进一步了解小分子的光解动力学具有十分重要的意义。本文利用真空紫外泵浦-真空紫外探测时间切片离子速度成像装置,测量了^(14)N_(2)的c4′1∑_(u)^(+)(v′=6)态和b′1∑_(u)^(+)(v′... 详细信息

精确测量解离产物的自旋-轨道耦合精细结构分支比对于进一步了解小分子的光解动力学具有十分重要的意义。本文利用真空紫外泵浦-真空紫外探测时间切片离子速度成像装置,测量了^(14)N_(2)的c4′1∑_(u)^(+)(v′=6)态和b′1∑_(u)^(+)(v′=21)态以及^(15)N_(2)的b′∑_(u)^(0)(=20)态和b′1∑_(u)^(+)(v′=20)态和b′1∑_(u)^(+)(v′=21)解离至通道N(2D_(5/2,3/2))+N(2D_(5/2.3/2))产物精细结构分支比N(2D_(5/2))/N(2D_(3/2)).实验结果表明,产物精细结构分支比N(2D_(5/2))/N(2D_(3/2))与^(14)N_(2)或^(15)N_(2)所在的转动能级无关而与其电子态和振动能级的性质有关。^(14)N_(2)的c4′1∑_(u)^(+)(v′=6)态和^(15)N_(2)的b′1∑_(u)^(+)(v′=20)态均接近解离通道N(2D_(5/2,3/2))+N(2D_(5/2,3/2))的阈值,产物精细结构分支比N(2D_(5/2))/N(2D_(3/2))数值均为-1.35;而^(14)N_(2)和^(15)N_(2)的b′∑_(u)^(+)(v′=21)态均远高于解离通道N(2D_(5/2,3/2))+N(2D_(5/2,3/2))的阈值,产物精细结构分支比N(2D_(5/2))/N(2D_(3/2))数值均为-1.00.本文猜测氮气在接近解离通道值时是一个遵循统计规律的解离过程,而在远高于解离通道阈值时是一个非绝热过程,这可能是本实验中观测到的产物精细结构分支比振动依赖现象的原因.要定量解释本实验的测量结果,需要在该解离通道阈值附近的氮气高精度势能曲线及其相互作用信息。

关键词：精细结构分支比真空紫外光氮气分子光解离动力学科里奥利作用

棕鞭金藻异养-光照耦合高密度培养生产岩藻黄素条件优化

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水生生物学报 2024年第6期48卷 1029-1039页

作者：郭羽芬王诗洁陈宝峰王思门君乔志仙罗洪镇金虎淮阴工学院生命科学与食品工程学院淮安223003 中国科学院水生生物研究所水生生物分子与细胞生物学研究中心武汉430072 中国科学院水生生物研究所分析测试中心武汉430072

为探究棕鞭金藻生产岩藻黄素的综合性能,以期建立高效合成岩藻黄素的发酵工艺,研究首先对金藻发酵培养基中的碳氮比、维生素添加量进行优化。结果表明,当碳氮比为24、维生素添加量为3.75 mg/L维生素B_(1)和1.25 mg/L维生素B_(12)时,有... 详细信息

为探究棕鞭金藻生产岩藻黄素的综合性能,以期建立高效合成岩藻黄素的发酵工艺,研究首先对金藻发酵培养基中的碳氮比、维生素添加量进行优化。结果表明,当碳氮比为24、维生素添加量为3.75 mg/L维生素B_(1)和1.25 mg/L维生素B_(12)时,有利于金藻细胞内的岩藻黄素高效合成。此外,通过调控金藻光/暗培养模式,对其在不同条件下的细胞生长、最大光合效率和岩藻黄素积累情况进行比较研究,结果显示从种子培养到上罐发酵全过程进行光诱导后,胞内岩藻黄素含量显著提升。通过系统优化,金藻发酵后的胞内岩藻黄素含量和产量分别达到1.79 mg/g和33.6 mg/L,比优化前的发酵水平提高33.6%和31.2%。研究利用发酵优化技术强化了棕鞭金藻的岩藻黄素积累,为后续进一步进行大规模过程放大奠定了前期基础,也为其他微藻生产岩藻黄素提供了借鉴和参考。

关键词：岩藻黄素马勒姆杯棕鞭金藻异养-光照耦合培养微藻发酵

具有鲁棒性机械性能和高弹性的超长室温磷光共价有机框架弹性体

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高分子学报 2024年第6期55卷 709-717页

作者：徐静陈天泽邵明超郭云龙张新瑞王廷梅先进润滑与防护材料研究发展中心、中国科学院兰州化学物理研究所兰州730000 北京分子科学国家研究中心、中国科学院化学研究所、中国科学院有机固体重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

开发具有持久稳定室温磷光的弹性体材料是柔性电子学和光子学领域的一大挑战.本文报到了一种高度可拉伸、高机械强度且可持续发光的室温磷光共价有机框架弹性体(SPU-D230-UPy COF)材料.该材料由烷基链软段与含多重氢键硬段限域共价有机... 详细信息

开发具有持久稳定室温磷光的弹性体材料是柔性电子学和光子学领域的一大挑战.本文报到了一种高度可拉伸、高机械强度且可持续发光的室温磷光共价有机框架弹性体(SPU-D230-UPy COF)材料.该材料由烷基链软段与含多重氢键硬段限域共价有机框架而组成,展现出高的机械性能和高弹性.在除去365 nm的激发后,具有明亮且持续的室温磷光发射特性(发光时间持续3.0 s).力学研究表明,其具备约33.5 MPa的强度、约188.26 MJ/m3的优异韧性以及约76.6 MPa的杨氏模量.同时该弹性体即使经历反复的机械变形也能保持优异的光学性能.本研究为发光弹性体在可穿戴设备、柔性显示器和防伪设备等方面的应用奠定了基础.

关键词：弹性体共价有机框架超长室温磷光多重氢键

青藏高原中部伦坡拉盆地新生代地层年代、古环境与古高度研究综述

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科学通报 2024年第18期69卷 2463-2479页

作者：孙继敏李建国刘卫国靳春胜中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院南京地质与古生物研究所南京210008 中国科学院地球环境研究所西安710061

新生代以来,地球上最为显著的地貌变化就是印度与亚洲板块碰撞导致的青藏高原隆升.长期以来,关于碰撞的起始时间、碰撞方式与过程以及古高度等均有较大的争议.本文主要针对近年在古高度重建方面最受关注的高原中部伦坡拉盆地的研究进行... 详细信息

新生代以来,地球上最为显著的地貌变化就是印度与亚洲板块碰撞导致的青藏高原隆升.长期以来,关于碰撞的起始时间、碰撞方式与过程以及古高度等均有较大的争议.本文主要针对近年在古高度重建方面最受关注的高原中部伦坡拉盆地的研究进行了综述,旨在总结年代学、古环境演变以及古高度重建方面的进展和分歧.首先,伦坡拉盆地的新生代地层年代近年获得了长足的进展,特别是在伦坡拉盆地的牛堡组和丁青组地层陆续发现了10层左右的凝灰岩,为限定地层时代提供了很好的绝对年龄约束,牛堡组的时代已经从此前的古新世-始新世调整为始新世-早渐新世,丁青组则为晚渐新世至晚中新世.其次,伦坡拉盆地牛堡组的植物化石揭示了早始新世晚期(47 Ma)为热带亚热带湿润的森林环境,始新世晚期(39 Ma)则为亚热带开阔森林环境.丁青组的植被类型以暖温带针阔叶混交林为主.丁青组中、下部地层记录了40万年准周期的干湿旋回,表明地球轨道的长周期偏心率波动驱动了该时期伦坡拉盆地的古降水变化;而丁青组上部的稳定同位素记录揭示了14 Ma以来高原中部发生的降温与干旱增强事件,而且该事件是对14 Ma以来东南极冰盖扩张、全球持续变冷事件的响应.此外,伦坡拉盆地牛堡组中段及丁青组含有丰富的动植物化石.近年,越来越多的生物学证据(包括植物大化石与孢粉)表明,伦坡拉盆地在晚始新世的古高度基本在2000~2700 m左右,晚渐新世-早中新世初期(26~20 Ma)的古高度为3000~3200 m.即便到晚中新世早期的12 Ma,水生浮叶植物的证据表明,伦坡拉盆地古湖面的最大高度为3400 m,由此表明伦坡拉盆地的海拔高度很可能在晚中新世以后仍有1200 m左右的上升.

关键词：青藏高原隆升伦坡拉盆地牛堡组与丁青组时代古环境古高度

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光激发下水体系的超快动力学

物理学报 2024年第8期73卷 22-44页

作者：贾韫哲孟胜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 中国科学院大学物理科学学院北京100049 松山湖材料实验室东莞523808

近年来,实验技术和理论计算在实现超快时间尺度的分辨以及对于原子尺度微观细节的解析上都有了突破性进展,对于水体系的超快微观动力学也带来了更多新的认识.本文将视角集中于水分子、水团簇以及液态水在不同强度的光激发下产生的电离... 详细信息

近年来,实验技术和理论计算在实现超快时间尺度的分辨以及对于原子尺度微观细节的解析上都有了突破性进展,对于水体系的超快微观动力学也带来了更多新的认识.本文将视角集中于水分子、水团簇以及液态水在不同强度的光激发下产生的电离、解离甚至等离子体化的过程,总结了人们在前沿工作中获得的有关水体系原子尺度超快动力学的知识.特别地,围绕光电离实验探讨了阿秒尺度的电离延迟以及水分子Feshbach共振理论分析;围绕液态水的解离过程探讨了水合电子产生、空穴的定域化等重要过程,补足了液态水解离完整过程的微观图像;围绕水的等离子体化介绍了通过含时密度泛函等方法计算得到的水在强激光脉冲作用下转变为等离子体状态的过程与机制,总结了在极高电子温度下水的特殊电子结构的相关知识.这些讨论将给出当前人们看待水的激发态的相对全面的视角.

关键词：光激发水超快动力学激发态