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岩浆热液流体组成与金属成矿

中国科学:地球科学 2025年第1期 207-226页

作者：舒启海邓军中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学深时数字地球前沿科学中心

岩浆热液矿床是众多大宗金属、贵金属和稀有金属的重要来源,是国际学术界和工业界关注的焦点.然而,这类矿床成矿金属的富集作用主要发生在母岩浆源区、岩浆演化阶段还是出溶后的流体过程仍存在争议.流体从岩浆中出溶后、矿化发生前的早... 详细信息

岩浆热液矿床是众多大宗金属、贵金属和稀有金属的重要来源,是国际学术界和工业界关注的焦点.然而,这类矿床成矿金属的富集作用主要发生在母岩浆源区、岩浆演化阶段还是出溶后的流体过程仍存在争议.流体从岩浆中出溶后、矿化发生前的早期高温阶段热液矿物所捕获的流体包裹体记录了接近初始流体组成的信息,可用以探讨流体从岩浆中出溶前是否已经发生显著富集作用这一关键科学问题.对文献中已报道的全球岩浆热液流体成分综合分析表明:金属Cu、Sn和W在其对应的成矿流体中含量显著偏高,反映了流体出溶前的岩浆中已经发生了金属富集,而该富集过程可能是岩浆源区预富集和岩浆演化再富集共同作用的结果;金属Mo在其成矿流体和不成Mo矿流体中含量无显著差异,表明其在流体出溶前的岩浆源区和岩浆演化阶段均未发生显著富集,而控制Mo成矿的关键在于母岩浆的体量及流体阶段的矿质汇聚和沉淀效率;金属Zn-Pb和Fe在大多岩浆热液中均具有较高含量,但仅部分发生了有效矿化,体现了热液演化过程对金属选择性成矿的控制作用.不同金属在岩浆热液系统中具有不同的富集-矿化过程和机理,反映了成矿规律的多样性.除岩浆和热液本身的成矿物质组成外,其他因素(包括但不限于岩体形貌、侵位深度、构造通道、围岩属性等)对岩浆热液矿床的形成和规模也起到了重要的控制作用.

关键词：岩浆热液矿床流体包裹体 LA-ICP-MS 金属预富集成矿机理

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无耗散拓扑电子学的新进展:器件与能量耗散

科学通报 2025年第1期 1-3页

作者：李海龙闫青江华谢心澄北京大学物理学院量子材料科学中心复旦大学理论物理与信息科学交叉中心复旦大学微纳电子器件与量子计算机研究院合肥国家实验室

晶体管,作为现代微纳电子技术的基石,是构成集成电路的基本单元,实现了复杂电路功能的微型化.晶体管通过控制电子的输运,执行各种逻辑运算和信号处理任务.然而,在执行这些功能时,传统晶体管并非完全高效和无能耗.电子在晶体管内部传输...

晶体管,作为现代微纳电子技术的基石,是构成集成电路的基本单元,实现了复杂电路功能的微型化.晶体管通过控制电子的输运,执行各种逻辑运算和信号处理任务.然而,在执行这些功能时,传统晶体管并非完全高效和无能耗.电子在晶体管内部传输过程中,由于电阻的存在,会有一部分能量转化为热能,这种能量转化遵循焦耳定律,即电流通过导体产生的热功率与电流的平方以及导体的电阻成正比.这种以焦耳热形式释放的能量损耗,不仅降低了集成电路的能量效率,还可能导致晶体管的温度升高,进而影响电路的稳定性和可靠性,甚至限制了微纳电路性能的进一步提升.

关键词：

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北宋定窑茶叶末釉的微观结构与矿物形态学研究

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岩矿测试 2025年第1期44卷 115-126页

作者：徐建业王富芳梁汉东李展平煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 清华大学分析中心北京100084 清华大学化学系有机光电子与分子工程教育部重点实验室北京100084

茶叶末釉古瓷作为最早出现的结晶釉之一,开展深入研究可明确其矿物晶体特征、呈色机理以及古代烧制工艺,丰富古陶瓷数据库。目前相关研究多来源于二十世纪末,样本稀少且囊括的年代和窑口严重不足,所用科学仪器多已淘汰,亟需更多实验分... 详细信息

茶叶末釉古瓷作为最早出现的结晶釉之一,开展深入研究可明确其矿物晶体特征、呈色机理以及古代烧制工艺,丰富古陶瓷数据库。目前相关研究多来源于二十世纪末,样本稀少且囊括的年代和窑口严重不足,所用科学仪器多已淘汰,亟需更多实验分析与数据支撑。本文采用光学显微镜(OM)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、激光共聚焦拉曼光谱(LRS)、飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)等现代科学仪器对北宋定窑茶叶末釉样本中矿物晶体开展了分析和表征。结果表明,釉中主晶相与辽金龙泉务窑一致,为钙长石和辉石;釉面整体表现为酱-黑色釉基质富铁(Fe2O3含量均值9.73%)和矿物结晶富铁(Fe2O3含量均值11.33%),除α-Fe2O3和Fe3O4晶体等熔后重结晶矿物,还有铁镁尖晶石、残余高岭石等未融熔矿物,反演出制釉原料中有镁的加入以及烧成温度可能低于1200℃,异于前人高温烧制的观点。SIMS离子成像揭示了胎釉交界处为厚约20~80μm的钙长石晶体层,而非化妆土或玻璃态的致密反应层。研究揭示了茶叶末古瓷中Fe元素不均匀富集,部分区域过饱和而析出含铁矿物晶体,釉面颜色则主要由黄褐色的矿物晶体斑点和酱-黑色玻璃基质共同组成,同时ToF-SIMS在古瓷微区原位的形貌结构和元素分析上效果显著,能够辨别钙长石、碱性长石等微米级矿物。

关键词：茶叶末瓷矿物元素成像 ToF-SIMS LA-ICP-MS

利用脉冲延迟实现微波波导中量子态存储与异地按需读取

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物理学报 2022年第13期71卷 37-43页

作者：朱道泉项玉孙风潇何琼毅北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871 北京大学教育部纳光电子前沿科学中心北京100871

量子存储是实现长距离量子通信的关键步骤,也是量子信息处理的重要基础.在满足存储时间长、保真度高的基础上,实现量子态的异地按需读取对构建实用化量子网络有着重要意义.本文基于受激拉曼绝热路径(stimulated Raman adiabatic passage... 详细信息

量子存储是实现长距离量子通信的关键步骤,也是量子信息处理的重要基础.在满足存储时间长、保真度高的基础上,实现量子态的异地按需读取对构建实用化量子网络有着重要意义.本文基于受激拉曼绝热路径(stimulated Raman adiabatic passage, STIRAP)的方法,提出了通过设计可控脉冲延迟在一维微波波导中实现高保真度的量子态存储与异地按需读取的理论方案.该方案不仅可以根据需求在异地决定读出时间,且可以降低原始STIRAP方案所需的脉冲面积,降低能量消耗.数值计算的结果表明,该方案实现的保真度对波导中的平均热光子数及读出脉冲的持续时间均有较强的鲁棒性.

关键词：量子态按需读取脉冲延迟受激拉曼绝热路径微波波导

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铌酸锂集成光子器件的发展与机遇

物理学报 2023年第23期72卷 25-30页

作者：熊霄曹启韬肖云峰北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室纳光电子前沿科学中心北京100871

铌酸锂,作为应用最广泛的非线性光学晶体之一,近十年来由于薄膜铌酸锂晶圆的出现而再次获得了学术界与产业界的关注.基于薄膜铌酸锂的集成光电子器件的优越性能已在诸多应用中得到演示,例如光信息处理、激光雷达、光学频率梳、微波光子... 详细信息

铌酸锂,作为应用最广泛的非线性光学晶体之一,近十年来由于薄膜铌酸锂晶圆的出现而再次获得了学术界与产业界的关注.基于薄膜铌酸锂的集成光电子器件的优越性能已在诸多应用中得到演示,例如光信息处理、激光雷达、光学频率梳、微波光子学和量子光学等.2020年,薄膜铌酸锂器件通过光刻技术在6 in(1 in=2.54 cm)晶圆上的成功制备,推动了铌酸锂加工从实验室逐步走向工业化.薄膜铌酸锂光子器件的研究主要聚焦于利用电光、声光和二阶/三阶非线性效应进行光调制或频率转换;最近三年,掺杂稀土离子还成功赋予铌酸锂增益特性,实现了片上铌酸锂放大器和激光器.本文将简略回顾薄膜铌酸锂的发展过程,着眼于集成光子器件,介绍国内外研究组取得的进展、意义以及面临的挑战.

关键词：集成光学非线性光学铌酸锂微腔光子学

二维过渡金属硫族化合物中的缺陷和相关载流子动力学的研究进展

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中国光学 2021年第1期14卷 18-42页

作者：王云坤李耀龙高宇南北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871 北京大学纳光电子前沿科学中心北京100871

原子级厚度的单层或者少层二维过渡金属硫族化合物因其独特的物理特性而被寄希望成为下一代光电子器件的重要组成部分。然而,二维材料的缺陷在很大程度上影响着材料的性质。一方面,缺陷的存在降低了材料的荧光量子效率、载流子迁移率等... 详细信息

原子级厚度的单层或者少层二维过渡金属硫族化合物因其独特的物理特性而被寄希望成为下一代光电子器件的重要组成部分。然而,二维材料的缺陷在很大程度上影响着材料的性质。一方面,缺陷的存在降低了材料的荧光量子效率、载流子迁移率等重要参数,影响了器件的性能。另一方面,合理地调控和利用缺陷催生了单光子源等新的应用,因此,表征、理解、处理和调控二维材料中的缺陷至关重要。本文综述了二维过渡金属硫族化合物中的缺陷以及缺陷相关的载流子动力学研究进展,旨在梳理二维材料中的缺陷及其超快动力学与材料性能之间的关系,为二维过渡金属硫族化合物材料特性和高性能光电子器件的相关研究提供支持。

关键词：二维材料过渡金属硫族化合物缺陷载流子动力学

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毛发的梯度成熟实验对化石毛发的埋藏学启示

中国科学:地球科学 2025年第1期 62-74页

作者：李鑫周一擘赵涛何行健泮燕红南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室关键地球物质循环前沿科学中心生物演化与环境科教融合中心地球科学与工程学院云南大学古生物研究院云南省地球系统科学重点实验室云南省古生物学重点实验室

哺乳动物毛发作为与内温性、物理保护和伪装相关的关键特征,其地质历史记录可追溯至中生代.然而,关于毛发化石埋藏学的认识有限,阻碍了对其深时演化意义的理解.为此,我们对黑色毛发样品开展了梯度成熟实验来模拟化石毛发的埋藏过程.通... 详细信息

哺乳动物毛发作为与内温性、物理保护和伪装相关的关键特征,其地质历史记录可追溯至中生代.然而,关于毛发化石埋藏学的认识有限,阻碍了对其深时演化意义的理解.为此,我们对黑色毛发样品开展了梯度成熟实验来模拟化石毛发的埋藏过程.通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱技术记录了模拟过程中毛发的形态结构、微观特征和化学成分的变化.结果表明,毛发的形态在温度达到150～175℃时就出现了损伤,在更高温度(200℃)下,毛发的形态完全丢失转变为流体状物质.但是毛发中黑素体的形态结构则具有更高的保存潜力,其微观结构也更稳定.拉曼光谱和FTIR光谱显示,随着温度升高,黑色素和角蛋白的特征峰发生了变化.尽管化学信号并未完全丧失,但FTIR光谱中酰胺特征峰的变化表明,角蛋白在高温(>200℃)下严重降解,而拉曼光谱中的黑色素特征峰则在高温下仍可被识别.这些结果通过主成分分析(PCA)和主成分分析-线性判别分析(PCA-LDA)得到了进一步的验证.此外,所有毛发样品在模拟实验中的拉曼信号均可与常见的地质碳质材料(腐殖酸)信号相区分,这表明拉曼光谱可用于检测化石中的黑色素.

关键词：哺乳动物毛发黑色素角蛋白化石化模拟埋藏

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飞秒激光直写玻璃基三维波导拓扑光子学结构(特邀)

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光学学报 2024年第17期44卷 197-213页

作者：王睿琦李础李焱北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871 北京大学纳光电子前沿科学中心北京100871 合肥国家实验室安徽合肥230088

飞秒激光直写技术具有优异的三维直写能力,可以灵活精确地构造和调控复杂波导阵列的结构和参数,是制备拓扑光子元器件的重要手段。综述了利用飞秒激光直写技术在玻璃内部制备的各类光波导拓扑结构,包括打破和不打破时间反演对称性的周... 详细信息

飞秒激光直写技术具有优异的三维直写能力,可以灵活精确地构造和调控复杂波导阵列的结构和参数,是制备拓扑光子元器件的重要手段。综述了利用飞秒激光直写技术在玻璃内部制备的各类光波导拓扑结构,包括打破和不打破时间反演对称性的周期性晶格以及非厄米拓扑光波导系统,介绍了相应的研究进展,总结了面临的挑战,并提出了可能的解决方案。

关键词：飞秒激光直写时间反演对称性破缺周期晶格手性对称性周期晶格非厄米拓扑

执轨道转移力矩之笔,书写磁随机存储器新篇章

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科学通报 2024年第8期69卷 974-976页

作者：潘振存李栋廖志敏北京大学物理学院介观物理国家重点实验室和纳光电子前沿科学中心北京100871 北京大学前沿交叉学科研究院北京100871 合肥国家实验室合肥230088

磁随机存取存储器(magnetoresistive random access memory,MRAM)以其高能效和快速的数据存储能力在大数据时代备受关注^([1,2]).在MRAM单元中,数据通过两个铁磁层磁化状态的平行和反平行排列以低电阻态和高电阻态形式存储在磁隧道结(ma... 详细信息

磁随机存取存储器(magnetoresistive random access memory,MRAM)以其高能效和快速的数据存储能力在大数据时代备受关注^([1,2]).在MRAM单元中,数据通过两个铁磁层磁化状态的平行和反平行排列以低电阻态和高电阻态形式存储在磁隧道结(magnetic tunnel junction,MTJ)中^([3,4]).

关键词：磁随机存储器 MRAM 磁化状态数据存储能力高电阻轨道转移低电阻