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不同力程排斥相互作用胶体粒子系统的摩擦特性

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物理学报 2024年第15期73卷 141-146页

作者：段浩炀杨柯欣曹义刚郑州大学物理学院:中原之光实验室郑州450001

利用朗之万分子动力学,数值研究了无序点钉扎衬底上二维胶体粒子系统的摩擦特性.本文考虑了三种不同的模型胶体粒子系统,每种系统中胶体粒子之间的相互作用均被模拟为两种不同力程的排斥势.研究发现:每种模型系统均存在两个最大静摩擦力... 详细信息

利用朗之万分子动力学,数值研究了无序点钉扎衬底上二维胶体粒子系统的摩擦特性.本文考虑了三种不同的模型胶体粒子系统,每种系统中胶体粒子之间的相互作用均被模拟为两种不同力程的排斥势.研究发现:每种模型系统均存在两个最大静摩擦力(第一最大静摩擦力f_(c1)^(d)和第二最大静摩擦力f_(c2)^(d));力程相近的短程排斥相互作用之间的干涉会导致粒子间排斥增强,从而导致f_(c1)^(d)的明显降低和f_(c2)^(d)以上沿外场驱动力方向上运动有序的加强.本文的研究结果有助于揭示具有不同力程相互作用胶体粒子系统的摩擦机制.

关键词：摩擦胶体塑性流动运动有序

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力信号对心肌细胞跳动的调控

物理学报 2024年第8期73卷 359-368页

作者：陈惠燕李洛非王炜曹毅雷海南京大学物理学院固体微结构国家实验室南京210093 浙江大学物理学院杭州310027 浙江大学物理高等研究院杭州310027

心肌细胞的机械行为对生命健康起至关重要的作用,通常认为电信号和化学信号对心肌细胞的行为起调控作用.近年来发现细胞微环境的物理因素能够调控细胞的增殖、铺展、迁移和分化等行为,但其对心肌细胞机械行为的调控研究仍然缺乏.本文制... 详细信息

心肌细胞的机械行为对生命健康起至关重要的作用,通常认为电信号和化学信号对心肌细胞的行为起调控作用.近年来发现细胞微环境的物理因素能够调控细胞的增殖、铺展、迁移和分化等行为,但其对心肌细胞机械行为的调控研究仍然缺乏.本文制备具有不同杨氏模量的水凝胶以模拟心肌细胞力学微环境,并通过加载力学刺激来探究细胞外基质中不同配体对心肌细胞的力学调控.研究表明机械力信号可以通过基质-配体-细胞的信号通路来调控心肌细胞的跳动,进而引起细胞间的耦合振荡实现心肌细胞的节律控制.这种力信号调控受细胞微环境的杨氏模量、细胞黏附配体种类和密度、以及力信号的强弱和节律三者共同影响,这为理解心率失调和心肌梗死后心力衰竭等疾病提供基础.

关键词：心肌细胞水凝胶力学刺激细胞间相互作用

铁磁畴壁中自旋极化电流诱导的左旋极化自旋波

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物理学报 2024年第14期73卷 222-227页

作者：刘想王希光李志雄郭光华中南大学物理学院长沙410083

极化指的是波偏振的方式,是波的一个基本性质.利用波的极化可以进行信息的编码,这一编码方式在光学和声学中得到广泛应用.利用自旋波进行信息的传递和处理是磁子学的主要研究课题.然而在铁磁材料中,由于只存在右旋极化的自旋波,利用波... 详细信息

极化指的是波偏振的方式,是波的一个基本性质.利用波的极化可以进行信息的编码,这一编码方式在光学和声学中得到广泛应用.利用自旋波进行信息的传递和处理是磁子学的主要研究课题.然而在铁磁材料中,由于只存在右旋极化的自旋波,利用波的极化进行信息的编码在铁磁自旋波器件中始终没有实现.前期研究发现,通过自旋极化电流可以在铁磁体中产生左旋极化自旋波,从而有望实现利用极化编码的自旋波器件.然而在一个均匀磁化铁磁体中产生左旋极化自旋波所需的电流密度过大,实验上难以实现.磁畴壁可作为自旋波波导,且畴壁中自旋波的截止频率趋近于零.本文从朗道-栗弗席兹方程出发,研究了在自旋极化电流存在的条件下磁畴壁中自旋波的色散关系和传播特性,证明只需要很小的自旋极化电流就可在畴壁中产生稳定的左旋极化自旋波.微磁学模拟证明了理论分析结果.该项研究为研制基于极化编码信息的自旋波器件提供了一个实际可行的方案.

关键词：自旋波磁畴壁自旋极化电流微磁学

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姜泰勒扭曲和轨道序诱导的二维铁磁性

物理学报 2024年第1期73卷 285-295页

作者：张俊廷吴宗铄沈小凡中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 南京大学物理学院南京210093

随着体系维度的降低,材料内部的量子限制效应和电子关联作用会相应地增强,往往可以衍生一些新奇的物理特性.在钙钛矿材料中,姜泰勒扭曲和轨道序通常会引起丰富的电子关联行为.本文通过第一性原理计算、对称性分析和蒙特卡罗模拟等方法,... 详细信息

随着体系维度的降低,材料内部的量子限制效应和电子关联作用会相应地增强,往往可以衍生一些新奇的物理特性.在钙钛矿材料中,姜泰勒扭曲和轨道序通常会引起丰富的电子关联行为.本文通过第一性原理计算、对称性分析和蒙特卡罗模拟等方法,对比研究了钙钛矿氟化物KCuF_(3)及其单层结构,揭示了钙钛矿二维化引起的晶格动力学、结构、电子及磁性质等方面的变化.结果表明,KCuF_(3)块体中出现的协作姜泰勒扭曲和面内交错轨道序可以维持到单层极限,导致单层为二维铁磁绝缘体.与块体相不同的是,在单层中姜泰勒扭曲模式作为原型相的软模出现,且单层的绝缘性不依赖于姜泰勒扭曲的出现,而是与电子关联效应的增强有关.本文为研究二维钙钛矿材料以及设计基于钙钛矿的二维铁磁体提供了指导和借鉴.

关键词：第一性原理姜泰勒扭曲轨道序二维铁磁性

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低对称性能谷光子晶体中的拓扑光传输

物理学报 2024年第10期73卷 194-202页

作者：陈鸿翔刘墨点范智斌陈晓东中山大学物理学院广州510275

能谷光子晶体是研究拓扑光子学的重要平台之一,基于能谷光子晶体的新型光波导支持抗散射传输的能谷依赖边界态,提高了波导中的急弯传输效率,为光信息高效传输提供了新思路.另一方面,对称性在拓扑学和光子晶体研究中具有重要的物理意义... 详细信息

能谷光子晶体是研究拓扑光子学的重要平台之一,基于能谷光子晶体的新型光波导支持抗散射传输的能谷依赖边界态,提高了波导中的急弯传输效率,为光信息高效传输提供了新思路.另一方面,对称性在拓扑学和光子晶体研究中具有重要的物理意义和研究价值.例如,能谷光子晶体在破缺空间反演对称性的情况下表现出类量子能谷霍尔效应.目前,大多数能谷光子晶体具有C3对称性,而具有更低对称性的能谷光子晶体是否能够支持拓扑光传输仍然需要研究.本文通过调整能谷光子晶体的原胞形貌,构建了低对称性能谷光子晶体,并研究了其边界态的传输特性.研究结果表明,相对于C3对称性能谷光子晶体,低对称性能谷光子晶体的光子禁带变窄,但其边界态仍然能够实现单向激发以及抗散射传输.这一发现丰富了拓扑光子结构的多样性,为在低对称性结构中寻找拓扑保护光传输行为提供了指导.

关键词：能谷光子晶体对称性拓扑光传输

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范德瓦耳斯材料的原位应变工程与应用

物理学报 2024年第11期73卷 11-23页

作者：马泽成刘增霖程斌梁世军缪峰南京大学物理学院南京210093 南京理工大学物理学院南京210094

范德瓦耳斯材料凭借独特的结构和优异的性能在应变工程领域引起了广泛的关注.通过改变原子晶格和电子结构,应变可以调控范德瓦耳斯材料的物理性质,最终实现高性能的新原理电子器件.首先总结了诱导原位应变的实验方法,然后通过回顾范德... 详细信息

范德瓦耳斯材料凭借独特的结构和优异的性能在应变工程领域引起了广泛的关注.通过改变原子晶格和电子结构,应变可以调控范德瓦耳斯材料的物理性质,最终实现高性能的新原理电子器件.首先总结了诱导原位应变的实验方法,然后通过回顾范德瓦耳斯磁性、超导和拓扑材料在原位应变调控研究的最新进展,以及应变相关的器件应用开发,探讨该领域当前面临的挑战和未来的机遇.

关键词：范德瓦耳斯材料应变工程原位应变应变传感器

Ag_(2)Sb合金单层上多层酞菁氧钒分子的组装

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物理学报 2024年第11期73卷 80-88页

作者：李小雨彭兰沁赵涵幸运邓炎滔于迎辉湖北大学物理学院武汉430062

利用低温扫描隧道显微镜(STM)研究了各种覆盖度下酞菁氧钒(VOPc)分子在Ag_(2)Sb/Ag(111)上的吸附行为和组装结构.不同于Ag(111)表面,当分子覆盖度在一个单层之内,吸附的VOPc分子均组装为有序的薄膜,呈现出规则排列的空隙和正方形单胞.... 详细信息

利用低温扫描隧道显微镜(STM)研究了各种覆盖度下酞菁氧钒(VOPc)分子在Ag_(2)Sb/Ag(111)上的吸附行为和组装结构.不同于Ag(111)表面,当分子覆盖度在一个单层之内,吸附的VOPc分子均组装为有序的薄膜,呈现出规则排列的空隙和正方形单胞.通过扫描亚分子分辨的STM形貌图,揭示了正方形单胞由一个中心分子和四个对称排列的角分子组成;所有VOPc分子均采用O-up构型,并呈现出两种吸附取向,分子横轴相对于单胞侧边分别旋转约11°和21°.因分子间的偶极-偶极相互作用,进一步沉积的VOPc分子组装为具有O-down和O-up构型交替堆积的分子膜,在分子层内分子轨道沿π堆积方向发生重叠.该研究为调控金属表面功能有机分子组装膜的结构和组装行为提供了一种新途径.

关键词：酞菁氧钒扫描隧道显微镜结构方向

连续变量量子密钥分发系统中动态偏振控制研究

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物理学报 2024年第6期73卷 119-127页

作者：张光伟白建东颉琦靳晶晶张永梅刘文元中北大学半导体与物理学院物理系太原030051

连续变量量子密钥分发系统中,本地光场和信号光场采用时分复用,偏振复用方式通过长距离单模光纤传输.外界复杂环境会使单模光纤产生双折射效应,导致本地光场和信号光场的偏振态漂移,严重影响接收端平衡零拍探测结果.因此,高效动态偏振... 详细信息

连续变量量子密钥分发系统中,本地光场和信号光场采用时分复用,偏振复用方式通过长距离单模光纤传输.外界复杂环境会使单模光纤产生双折射效应,导致本地光场和信号光场的偏振态漂移,严重影响接收端平衡零拍探测结果.因此,高效动态偏振控制单元是推动系统外场实用化进程的关键技术.本文理论上证明了系统接收端仅考虑任意偏振消光比输出时,偏振控制单元只需两个控制自由度即可.在此基础上将贝叶斯参数估计方法有效融入混沌-猴群算法,同时在现场可编程逻辑门阵列硬件上实现控制算法,结合积分型光场探测器建立动态偏振控制单元,仿真和实验结果表明单次偏振控制静态消光比达到30 dB以上的平均周期为400μs.为了应对偏振态连续变化情况,将动态偏振控制单元集成到连续变量量子密钥分发系统,实验测试了偏振态扰动速率在0—2 krad/s范围内系统仍然能够正常运转.

关键词：连续变量量子密钥分发贝叶斯参数估计方法猴群算法动态偏振控制器

铜氧化层上钒氧酞菁分子的吸附构型及组装结构

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物理学报 2024年第12期73卷 118-125页

作者：彭兰沁李小雨幸运赵涵邓炎滔于迎辉湖北大学物理学院武汉430062

近年来,有机功能分子的调控因其在提高纳米光电器件内部载流子迁移率方面的突出贡献,已逐渐成为材料科学的热门领域之一.本文利用低温扫描隧道显微镜系统地研究了钒氧酞菁(VOPc)分子在干净Cu(110)和铜氧化层表面的吸附构型和组装结构.在... 详细信息

近年来,有机功能分子的调控因其在提高纳米光电器件内部载流子迁移率方面的突出贡献,已逐渐成为材料科学的热门领域之一.本文利用低温扫描隧道显微镜系统地研究了钒氧酞菁(VOPc)分子在干净Cu(110)和铜氧化层表面的吸附构型和组装结构.在Cu(110)表面,初始时VOPc分子孤立吸附且氧原子向上和向下的构型共存.而在CuO-(2×1)表面,VOPc分子在初始时形成扩展的分子链,随后组装为有序的分子膜,在分子膜中两种吸附构型仍然共存且随机排布.在Cu_(5)O_(6)-c(6×2)表面,初始时VOPc分子的两种构型共存且形成无序结构.在覆盖度接近一个单层时,结构有序的组装分子膜逐渐形成,此时主要采用氧原子向上的分子构型,因偶极相互作用,随后的分子层生长遵循两种分子构型交替堆垛.研究还发现当Cu(110)表面上两种氧化结构共存时,第2层分子更倾向于吸附在Cu_(5)O_(6)-c(6×2)表面担载的分子膜上,主要是由分子层间的偶极相互作用导致的.本研究表明金属表面的氧化层在改变分子吸附构型和组装结构方面的重要性,可能将影响电子器件制造中分子膜中的电荷输运过程.

关键词：钒氧酞菁铜氧化层扫描隧道显微镜分子组装