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三椭圆谐振腔耦合波导中可调谐双重等离子体诱导透明效应的理论分析

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物理学报 2022年第24期71卷 338-349页

作者：谷馨张惠芳李明雨陈俊雅何英上海大学物理系上海200444

研究了三椭圆谐振腔耦合波导中可调谐双重等离子体诱导透明效应.三椭圆谐振腔耦合波导结构由1个亮模和2个暗模或1个暗模和2个亮模组成,类比于原子系统的四能级结构.为了获得较理想的双重等离子体诱导透明窗口,利用有限元法数值分析了多... 详细信息

研究了三椭圆谐振腔耦合波导中可调谐双重等离子体诱导透明效应.三椭圆谐振腔耦合波导结构由1个亮模和2个暗模或1个暗模和2个亮模组成,类比于原子系统的四能级结构.为了获得较理想的双重等离子体诱导透明窗口,利用有限元法数值分析了多种三椭圆谐振腔耦合波导结构的光学透射特性.针对较佳的三椭圆谐振腔波导结构,分别讨论波导结构参数(如椭圆腔长轴半径、底部椭圆腔与主波导间耦合距离、椭圆腔间耦合距离、对称破缺度,以及椭圆腔填充材料有效折射率)对双重等离子体诱导透明效应的影响.多重透明窗口的数值模拟结果为等离子体诱导透明在等离子体开关及传感器方面的潜在应用提供理论基础.

关键词：表面等离极化激元等离子体诱导透明金属-介质-金属波导

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双表面周期性弹性声子晶体板中的谷拓扑态

物理学报 2022年第24期71卷 248-254页

作者：李荫铭孔鹏毕仁贵何兆剑邓科吉首大学物理系吉首416000

随着拓扑理论的概念被引入到人工结构的研究中,由于其具有传输保护、能量无损耗、缺陷免疫等新奇的物理性质,引起了广泛的关注.本文基于弹性材料设计了一种双表面周期性结构声子晶体,其上、下表面由周期性排列的三角棱柱散射体组成,在... 详细信息

随着拓扑理论的概念被引入到人工结构的研究中,由于其具有传输保护、能量无损耗、缺陷免疫等新奇的物理性质,引起了广泛的关注.本文基于弹性材料设计了一种双表面周期性结构声子晶体,其上、下表面由周期性排列的三角棱柱散射体组成,在只关注面外模式的Lamb波的情况下,构建了弹性声子晶体的谷拓扑态.只需简单旋转散射体,体系就会出现能带的反转,研究发现通过调节散射体的高度,可以实现谷拓扑边缘态频率的调控,由不同的谷霍尔材料组成的边缘界面处可以实现较宽频率的激发,进一步证实了边缘态频率可调控的思想可以在弹性材料中实现,并利用两种不同相组成的声子晶体板研究了拓扑输运情况,表现出优异的输运性能.这为谷拓扑保护弹性波激发中实现新的自由度.

关键词：弹性波声子晶体边缘态拓扑输运

拓扑激发驱动的热力学相变及其张量网络研究方法

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物理学报 2023年第23期72卷 94-107页

作者：宋峰峰张广铭清华大学物理系北京100084

对热力学相及相变的认知构成了我们理解整个物质世界的物理基础,从朗道对称破缺相变范式到拓扑激发驱动的热力学相变,相变理论的研究发展在物质科学进步之路上树立起了一座座丰碑.一个著名的例子就是Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相... 详细信息

对热力学相及相变的认知构成了我们理解整个物质世界的物理基础,从朗道对称破缺相变范式到拓扑激发驱动的热力学相变,相变理论的研究发展在物质科学进步之路上树立起了一座座丰碑.一个著名的例子就是Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相变,它是在从低温到高温的演变过程中,U(1)旋转对称性没有自发破缺情形下,成对涡旋的解耦合所致.近期,人们利用张量网络表示理论和数值计算方法,将统计模型的转移矩阵对应为一维量子模型.再根据量子模型纠缠熵的奇异性,在热力学极限下可以精确确定系统的相图,并准确计算各种物理量,该研究方法为研究具有连续对称性的二维系统的拓扑相变注入了新活力.

关键词：拓扑激发热力学相变张量网络

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二维气体模型中的负微分热阻

物理学报 2023年第1期72卷 29-35页

作者：黄礼胜罗荣祥福州大学物理系福州350108

负微分热阻效应是指在一个热输运系统中增大热流驱动力热流反倒减小的现象.理解和控制非平衡热输运系统中的负微分热阻效应,并利用其设计制造新功能热器件是科学技术的前沿挑战,有着重要的理论意义和应用前景.相对晶格模型中的负微分热... 详细信息

负微分热阻效应是指在一个热输运系统中增大热流驱动力热流反倒减小的现象.理解和控制非平衡热输运系统中的负微分热阻效应,并利用其设计制造新功能热器件是科学技术的前沿挑战,有着重要的理论意义和应用前景.相对晶格模型中的负微分热阻研究而言,流体模型中的负微分热阻性质还亟待认知.本文选用由多粒子碰撞动力学描述的二维气体模型为研究对象,理论证明了热库对气体粒子运动的约束是诱导负微分热阻的一个新机制,并通过非平衡分子动力学方法揭示了该机制仅适用于弱相互作用的小尺寸系统.这些结果为气体模型能表现出负微分热阻现象提供了微观机制的支持,同时也为开发新的应用提供了新思路.

关键词：气体模型负微分热阻输运多粒子碰撞

铁取代的钴-磷多酸作为酸性介质中性能增强的析氧催化剂

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Chinese Journal of Catalysis 2020年第5期41卷 853-857页

作者：韩新豹王冬雪 Eduardo Gracia-Espino 骆昱晖谭元植卢冬飞李阳光 Thomas Wagberg 王恩波郑兰荪厦门大学化学化工学院化学系固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门 361005 东北师范大学化学学院多酸科学教育部重点实验室吉林长春 130024 于默奥大学物理系于默奥 90187瑞典淮海工学院化学工程学院江苏连云港 222000

纯无机的非贵金属基双/三金属氢氧(氧)化物因其优异的析氧反应(OER)性能而得到广泛关注及研究.但这些催化剂的原子精度的结构表征较为困难,阻碍了人们对其构效关系的认识,从而影响了进一步对催化性能的精确调控.金属有机框架(MOFs)材料... 详细信息

纯无机的非贵金属基双/三金属氢氧(氧)化物因其优异的析氧反应(OER)性能而得到广泛关注及研究.但这些催化剂的原子精度的结构表征较为困难,阻碍了人们对其构效关系的认识,从而影响了进一步对催化性能的精确调控.金属有机框架(MOFs)材料因具有明确的结构及化学组成可调等优点,可以作为一类结构确定的OER电催化剂,但是MOFs为有机配体和金属离子配位形成的框架材料,与金属氢氧(氧)化物结构类型不同.多酸是由高氧化态的Mo^Ⅵ/Ⅴ,W^Ⅵ/Ⅴ,V^Ⅴ/Ⅳ,Nb^Ⅴ和Ta^Ⅴ等组成的金属-氧簇.多酸尺寸介于分子与块体氧化物之间,可以被看作一种具有明确结构的分子氧化物.因此,多酸可用作模型体系从分子水平上探究金属氢氧(氧)化物催化剂的反应机理.此外,多酸已被证明是很有前景的非贵金属水氧化催化剂.对于OER,酸性介质更具优势,因为它与碱性介质相比具有高能效、低欧姆损耗、易于产物分离等优点.但是,非贵金属OER电催化剂在酸性介质中很难稳定且性能通常不如贵金属催化剂.制备酸性介质中高效和稳定的非贵金属OER电催化剂仍然是一大挑战.在本论文中,我们首先采用'原位同构取代'策略,将结构明确的[{Co4(OH)3PO4}4(SiW9O34)4]^32-(1)钴-磷多酸阴离子中的Co原子替换成Fe原子,合成了不同Fe含量的[{Fe2Co2(OH)3PO4}4(SiW9O34)4]^24-(2)和[{FeCo3(OH)3PO4}4(SiW9O34)4]^28-(3).然后通过离子交换,向1,2和3中引入Ba^2+,成功合成了不溶于水的多酸阴离子结构维持的多相催化剂Ba[1],Ba[2]和Ba[3].性能最好的Ba[3]在0.5 mol L^-1 H2SO4溶液中达到10 mA cm^-2的电流密度仅需要385 mV过电位(无iR校正),比相同条件下无Fe取代的Ba[1]和商业IrO2催化剂的过电位分别低66 mV和8 mV.经过2000圈的循环伏安测试和24 h的长时间电解测试,Ba[1],Ba[2]和Ba[3]均表现出较高的稳定性.另外,采用红外光谱(FT-IR)以及电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等多种表征测试手段进一步确认了它们的稳定性.本文采用的'原位同构取代'策略为合成更高效的结构明确的多金属催化剂提供了新思路,同时也为进一步从分子水平上探索相关催化机理提供了难得的模型.

关键词：钴-磷多酸析氧反应同构取代

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基于三个耦合量子点的四端混合驱动制冷机

物理学报 2022年第19期71卷 29-38页

作者：刘行徐帅高金柱何济洲南昌大学物理系南昌330031

本文提出了一种具有三个电容耦合量子点的四端混合驱动制冷机模型,该模型可以通过最高温的热库注入的热能和偏置电压输入的功率共同驱动来实现对低温库的制冷.基于主方程理论,分别导出了弱电容耦合和强电容耦合情况下三个量子点与四个... 详细信息

本文提出了一种具有三个电容耦合量子点的四端混合驱动制冷机模型,该模型可以通过最高温的热库注入的热能和偏置电压输入的功率共同驱动来实现对低温库的制冷.基于主方程理论,分别导出了弱电容耦合和强电容耦合情况下三个量子点与四个库之间的电荷流和热流的表达式.数值模拟了制冷率与制冷系数之间的热力学性能特征曲线,在最大制冷率条件下对制冷机的主要性能参数进行了优化.最后,比较了该制冷机在强电容耦合和弱电容耦合情况下的性能.

关键词：耦合量子点四端混合驱动制冷机制冷率制冷系数

基于一维弹道导体的三端纳米线制冷机的性能优化

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物理学报 2022年第2期71卷 17-24页

作者：徐帅杨贇贇刘行何济洲南昌大学物理系南昌330031

基于一维弹道导体,建立了三端纳米线制冷机模型.该模型是由一个中间空腔和左右电子库组成,中间空腔和两电子库通过一维纳米线导体进行连接.利用朗道方程和基本热力学公式推导出两电子库之间电荷流和能量流的表达式,进而得出该制冷机模... 详细信息

基于一维弹道导体,建立了三端纳米线制冷机模型.该模型是由一个中间空腔和左右电子库组成,中间空腔和两电子库通过一维纳米线导体进行连接.利用朗道方程和基本热力学公式推导出两电子库之间电荷流和能量流的表达式,进而得出该制冷机模型的工作区间,然后分析其性能特征并讨论制冷机性能优化.研究表明:不同的参数下该制冷机会有不同的制冷区间,但每个制冷区间都存在一个温差上限,超过该温差,此装置将不能进行制冷.制冷率随制冷系数变化的特征曲线为回原点扭叶型曲线,这为衡量该制冷机性能提供了重要指标.尽可能减小纳米线的能级宽度会提高该制冷机的工作性能.

关键词：三端热电制冷机纳米线制冷率制冷系数

二维铁电In_(2)Se_(3)/InSe垂直异质结能带的应力调控

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物理学报 2021年第22期70卷 302-309页

作者：李永宁谢逸群王音上海大学物理系上海200444 上海师范大学物理系上海200030

近年来,二维铁电异质结在高密度存储及光电器件等领域展现了应用潜能,开发新颖二维铁电异质结是当前的一个重要研究方向.本论文采用第一性原理计算研究二维铁电材料α-In_(2)Se_(3)与二维单层InSe组成的In_(2)Se_(3)/InSe垂直异质结的... 详细信息

近年来,二维铁电异质结在高密度存储及光电器件等领域展现了应用潜能,开发新颖二维铁电异质结是当前的一个重要研究方向.本论文采用第一性原理计算研究二维铁电材料α-In_(2)Se_(3)与二维单层InSe组成的In_(2)Se_(3)/InSe垂直异质结的能带结构及应力调控.计算表明,In_(2)Se_(3)/InSe异质结为间接带隙半导体,具有Ⅱ型能带匹配.当In_(2)Se_(3)的极化方向垂直表面朝外时,带隙大小为0.50 eV,价带顶和导带底分别来自于InSe和In_(2)Se_(3);当In_(2)Se_(3)的极化方向指向面内时,带隙降低0.04 eV,价带顶和导带底的来源互换.在面内拉伸下,拉伸度越大,带隙越小.当极化方向指向面外(内)时,在双轴拉伸应变达到6%(8%)及以上时会使异质结由半导体转变为导体;在双轴压缩应变为-6%(-8%)下还可使异质结由间接带隙变为直接带隙;对于单轴拉伸及压缩,定性结果与双轴应变一致.本论文的研究结果表明改变极化方向和施加应力是调控二维In_(2)Se_(3)/InSe铁电异质结的有效方式,可为设计相关铁电器件提供理论参考.

关键词：二维铁电质结能带调控机械应变第一性原理

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熔融耦合器中耦合模式与新型孤子结构

物理学报 2022年第23期71卷 280-287页

作者：李森清张肖林机浙江师范大学物理系金华321004

研究了非局域非线性熔融耦合器的耦合模式构建新型孤子结构和稳定性的关联性.对于高斯型耦合模式,存在多极类亮孤子、平顶孤子和多极灰孤子结构.一至三极对称峰值的类亮孤子、灰孤子和平顶孤子传播是稳定的,孤子峰值不同的三极类亮孤子... 详细信息

研究了非局域非线性熔融耦合器的耦合模式构建新型孤子结构和稳定性的关联性.对于高斯型耦合模式,存在多极类亮孤子、平顶孤子和多极灰孤子结构.一至三极对称峰值的类亮孤子、灰孤子和平顶孤子传播是稳定的,孤子峰值不同的三极类亮孤子和三极灰孤子均不能稳定.研究发现灰度将影响灰孤子传播的稳定性.通过调制耦合函数宽度,可实现孤子结构的转换.

关键词：非局域光孤子结构耦合模式稳定性