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面向应用的新一代稀磁半导体研究进展

物理学报 2024年第1期73卷 9-22页

作者：彭毅赵国强邓正靳常青中国科学院物理研究所北京100190 中国科学院大学物理学院北京100049

稀磁半导体具有能同时调控电荷与自旋的特性,是破解摩尔定律难题的候选材料之一.我们团队率先提出了稀磁半导体中自旋和电荷掺杂分离的机制,探索并研制了新一代稀磁半导体材料,为突破经典稀磁半导体材料的制备瓶颈提供了有效解决方案.以... 详细信息

稀磁半导体具有能同时调控电荷与自旋的特性,是破解摩尔定律难题的候选材料之一.我们团队率先提出了稀磁半导体中自旋和电荷掺杂分离的机制,探索并研制了新一代稀磁半导体材料,为突破经典稀磁半导体材料的制备瓶颈提供了有效解决方案.以(Ba,K)(Zn,Mn)_(2)As_(2)等为代表的新一代稀磁半导体,通过等价态的Mn掺杂引入自旋、异价态的非磁性离子掺杂引入电荷,成功实现了230 K的居里温度,刷新了可控型稀磁半导体的居里温度记录.本文将重点介绍几种代表性的新一代稀磁半导体的设计与研制、新一代稀磁半导体的综合物性表征、大尺寸单晶生长以及基于单晶的安德烈夫异质结研制.我们团队通过新一代稀磁半导体的新材料设计研制、综合物性研究、简单原型器件构建的“全链条”模式研究,开拓了自旋电荷分别掺杂的稀磁半导体材料研究领域,充分展现了自旋和电荷掺杂分离的新一代稀磁半导体材料潜在应用前景.

关键词：新一代稀磁半导体自旋电荷掺杂分离高居里温度多组合异质结

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全声波方程波场深度延拓倏逝波压制研究

地球物理学报 2024年第1期67卷 277-288页

作者：魏俊廷尤加春赵金泉陈军兆代中奎成都理工大学地球物理学院成都610059

与经典的单程波深度偏移方法相比,全声波方程波场深度偏移方法在成像质量和计算效率方面会面临新的难题,还有诸多理论问题值得深入研究,其中倏逝波的压制问题是全声波方程波场深度延拓及深度偏移方法面对的一项特殊挑战.为了解决该问题... 详细信息

与经典的单程波深度偏移方法相比,全声波方程波场深度偏移方法在成像质量和计算效率方面会面临新的难题,还有诸多理论问题值得深入研究,其中倏逝波的压制问题是全声波方程波场深度延拓及深度偏移方法面对的一项特殊挑战.为了解决该问题,本文提出了两种新的倏逝波压制策略.策略I是以经典频率-波数域方法为基础,提出广义低通滤波器方法;策略II是以能量守恒原理为基础,来解决波场延拓中倏逝波的振幅爆炸问题.对梯度速度模型的脉冲响应计算表明,本文提出的两种倏逝波压制策略在横向速度变化剧烈情况下的数值结果都是稳定的,并且能够实现与有限差分方法相同的波场延拓计算精度.在对盐丘模型成像时,在相同计算参数下,本文所提新策略解决了在使用传统低通滤波器压制倏逝波时无法对高角度构造进行准确成像的缺点.相较于压制倏逝波的谱投影方法,本文所提新策略不仅在成像质量上达到了与之相同的水平,而且具有更高的计算效率.通过一系列数值模拟实验表明:与传统倏逝波压制策略相比,本文所提新策略在实现全声波方程波场深度延拓及成像时,更好地平衡了计算效率和计算精度,具有更好的实用价值.

关键词：全声波方程深度延拓倏逝波数值模拟

基于串行及并行多任务学习网络的储层参数评价研究

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1613-1626页

作者：徐彬森肖立志中国石油大学(北京)地球物理学院北京102249

选取基于串行还是并行多任务学习的储层参数评价网络建模是近期涌现的一个问题.本文以中国西部某油田老区储层参数试验数据为基础,对比20种不同的基础神经元模块组成的多任务学习网络的孔隙度、饱和度和渗透率评价结果,据此提出模型选... 详细信息

选取基于串行还是并行多任务学习的储层参数评价网络建模是近期涌现的一个问题.本文以中国西部某油田老区储层参数试验数据为基础,对比20种不同的基础神经元模块组成的多任务学习网络的孔隙度、饱和度和渗透率评价结果,据此提出模型选择策略:确定系数为评价指标,选择串行而不是并行结构网络模型的条件为模型参数量小于1000的参考值;模型参数量大于1000时,串行多任务网络不如并行多任务网络.当平均绝对误差为评价指标时,选取串行多任务的前提是模型参数量小于10000的参考值.模型参数量大于10000时,串行和并行多任务网络结果具有一定相似性.如果平均绝对误差和模型参数量均在允许范围内,两种架构网络均可行.本文旨在为后续不同类型多任务学习网络架构模型设计及应用提供支持.

关键词：多任务学习储层参数评价机制模型策略

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水下多针电极微秒脉冲流光放电特性

物理学报 2024年第7期73卷 271-280页

作者：杨双越温小琼杨元天李霄大连理工大学物理学院大连116024

多针电极结构是实现大体积水下放电的基础性电极结构,研究其放电基本特性对其他大体积水下放电电极结构的设计具有重要参考意义.本文构建了一个可安装21根针的多针电极,利用四分幅超高速相机研究了单个脉冲放电过程中可能放电的针电极... 详细信息

多针电极结构是实现大体积水下放电的基础性电极结构,研究其放电基本特性对其他大体积水下放电电极结构的设计具有重要参考意义.本文构建了一个可安装21根针的多针电极,利用四分幅超高速相机研究了单个脉冲放电过程中可能放电的针电极数目以及电极阵列边缘和内侧针电极放电形态的差异;采用COMSOL软件模拟计算了多针电极结构的电场分布,讨论了电场分布对多针电极放电的影响,研究了多针电极结构的放电能量效率.结果发现:在单个脉冲放电过程中,21根针电极不是同时发生放电的,最大放电针电极数目随电压和针针间距的增大而增加.在同一个脉冲放电过程中,位于电极阵列边缘的针电极相比于位于阵列内侧的针电极产生的流光丝较长且偏离针电极轴线的偏角相对较大,这主要是针电极之间电场相互叠加干扰引起的.针针间距越小,针电极之间电场的相互叠加干扰越大,阵列边缘与内侧电极放电形态的差异越大,放电能量效率越低.

关键词：水下流光放电多针电极结构电场分布

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基于微观核动力学研究光-核吸收截面

科学通报 2024年第25期69卷 3812-3820页

作者：迟济怀强雨裴俊琛北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室北京100871

目前国际上正在兴建一批光核反应的实验装置,如上海激光电子伽马源装置.光核反应正作为研究原子核结构的一种独特手段而受到很大关注.本文基于时间相关的微观核动力模型——Time-dependent Hartree-Fock+BCS研究了光核反应的截面.该方... 详细信息

目前国际上正在兴建一批光核反应的实验装置,如上海激光电子伽马源装置.光核反应正作为研究原子核结构的一种独特手段而受到很大关注.本文基于时间相关的微观核动力模型——Time-dependent Hartree-Fock+BCS研究了光核反应的截面.该方法包含了动力学对关联,并基于三维坐标空间求解,在动力学演化的基础上通过傅里叶变换可以得到集体共振的截面.该方法可以描述任意形状的原子核的光核反应.本文以形变核^(154)Sm为例,计算了不同极化光的光吸收截面的角分布,为研究共振机制提供了观测量.计算所得的^(154)Sm的巨偶极共振总吸收截面与实验值有很好的符合.对球形丰中子核^(132)Sn的巨偶极共振与矮偶极共振的计算也能较好地符合实验.本工作为后续更深入地开展光核反应研究提供了基础.

关键词：光核反应微观核动力学吸收截面角分布

基于PiggyBac转座子优化稳定表达细胞系的新型瞬时受体电位M2通道抑制剂筛选

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浙江大学学报（医学版） 2024年第5期53卷 604-614页

作者：应凯悦华宁骆燕萍刘星宇刘敏杨巍浙江大学基础医学院生物物理学系浙江杭州310058

目的:使用PiggyBac(PB)转座系统建立稳定表达瞬时受体电位M2(TRPM2)通道的人胚胎肾细胞HEK293T,并进行TRPM2通道抑制剂筛选,为治疗脑缺血等疾病寻找潜在的药物。方法:根据PB转座原理,构建pPB-hTRPM2真核表达载体。将重组质粒和辅助质粒... 详细信息

目的:使用PiggyBac(PB)转座系统建立稳定表达瞬时受体电位M2(TRPM2)通道的人胚胎肾细胞HEK293T,并进行TRPM2通道抑制剂筛选,为治疗脑缺血等疾病寻找潜在的药物。方法:根据PB转座原理,构建pPB-hTRPM2真核表达载体。将重组质粒和辅助质粒共同转染至HEK293T细胞中,利用系统携带的荧光与膜片钳鉴定TRPM2基因表达,通过Z'因子评估细胞模型是否适用于钙成像法的高通量筛选。利用钙成像法和膜片钳对11个先导化合物分子进行初步活性评价,测定化合物分子对TRPM2通道的抑制活性。利用氧糖剥夺/再灌注(OGD/R)损伤模型和细胞计数试剂盒8(CCK-8)方法验证筛选得到的化合物分子对损伤细胞的保护作用。利用流式细胞术检测细胞活性氧水平。利用小鼠短暂性大脑中动脉栓塞(tMCAO)模型评价化合物的神经保护作用。结果:成功构建pPB-hTRPM2真核表达载体,构建出可高效表达TRPM2基因的HEK293T细胞系,并同时表达增强型绿色荧光蛋白(EGFP)。在筛选获得的嘌呤霉素抗性细胞中,所有细胞荧光明亮可见,诱导后细胞表现出经典的TRPM2通道电流特征,TRPM2通道电流值与瞬时转染对照组差异无统计学意义(P>0.05)。该筛选系统进行钙成像实验的Z'因子为0.5416,表明其适用于高通量筛选。通过钙成像法结合膜片钳筛选出化合物6,其具有显著的TRPM2通道抑制作用,且1.0μmol/L的化合物6能够显著提高OGD/R后SH-SY5Y细胞的存活率(P<0.05),降低活性氧水平(P<0.05),0.3、1.0 mg/kg的化合物6能降低tMCAO小鼠脑梗死体积百分比(均P<0.05)。结论:利用PiggyBac基因编辑技术成功构建了TRPM2基因稳定表达细胞系,利用钙成像法和膜片钳在候选化合物中成功筛选出一个高亲和力的新的TRPM2通道抑制剂。该抑制剂可以通过降低细胞活性氧水平缓解OGD/R后细胞损伤,并对小鼠脑缺血再灌注损伤具有保护作用。

关键词： PiggyBac转座系统瞬时受体电位M2型高通量筛选膜片钳氧糖剥夺/再灌注损伤短暂性大脑中动脉栓塞小鼠

利用GNSS折射测量技术反演小麦体积含水量

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 27-36页

作者：徐天河李云伟山东大学空间科学与物理学院山东威海264200

小麦体积含水量是表征小麦生理状态、影响小麦产量的重要参数,传统的测量手段如人工采样烘干、卫星遥感等,难以实现小麦体积含水量的连续、动态、高精度监测,由此提出了一种利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GN... 详细信息

小麦体积含水量是表征小麦生理状态、影响小麦产量的重要参数,传统的测量手段如人工采样烘干、卫星遥感等,难以实现小麦体积含水量的连续、动态、高精度监测,由此提出了一种利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)折射测量技术反演小麦体积含水量的方法。首先,使用两组GNSS天线同时接收直射信号和穿透小麦植株层的折射信号,利用两信号的振幅比表示折射信号的衰减程度;然后,基于电磁波传播理论,建立了GNSS直射、折射信号的物理模型,并在此基础上导出小麦体积含水量、振幅比、小麦高度、气温的函数关系,进而构建了反演小麦体积含水量的数学模型。利用导航型GNSS设备采集的数据对所提方法进行了验证,结果表明,在小麦拔节期、抽穗期和成熟期,该方法反演的小麦含水量与人工实测数据符合较好;当小麦含水量在1~7 kg/m^(3)范围内时,反演结果的平均误差、标准差和均方根误差分别为0.058 kg/m^(3)、0.396 kg/m^(3)、0.399 kg/m^(3)。研究结果证明了利用导航型GNSS接收机准确获取植被含水量动态变化信息的可行性,为低成本、低功耗、小型化GNSS植被含水量监测设备的研制奠定了基础。

关键词： GNSS折射测量技术小麦体积含水量折射信号信噪比振幅比

部分相干圆刃型位错光束在生物组织中的偏振特性

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光学学报 2024年第2期44卷 254-263页

作者：贺改梅段美玲殷子昂单晶冯姣姣中北大学半导体与物理学院山西太原030051

以推导的在生物组织中部分相干圆刃型位错光束传输时的交叉谱密度矩阵元,研究了传输中不同光束参数(光束波长λ、位错数目n_(dis)、空间自相关长度σ_(yy))对不同场点之间偏振特性的影响。部分相干圆刃型位错光束波长和位错数目不影响... 详细信息

以推导的在生物组织中部分相干圆刃型位错光束传输时的交叉谱密度矩阵元,研究了传输中不同光束参数(光束波长λ、位错数目n_(dis)、空间自相关长度σ_(yy))对不同场点之间偏振特性的影响。部分相干圆刃型位错光束波长和位错数目不影响偏振态的初始值,而不同空间自相关长度的光束初始偏振态不同。随着传输距离增加,空间同一点的偏振态经历明显的起伏变化后最终趋于与源处一致,空间不同两点间的偏振态最终趋于一不同于初始值的定值。与远红外光和紫外光相比,可见光和近红外光更适合作为生物医学疾病诊疗的目标光束。位错数目越大,各偏振特征参量极值间距越大。空间自相关长度σ_(yy)与σ_(xx)的相对大小会影响偏振度的大小及变化趋势。

关键词：生物光学圆刃型位错光束偏振度方位角椭圆率生物组织

基于多维光场调控的超构表面先进成像与显示(特邀)

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光学学报 2024年第14期44卷 1-23页

作者：付博妍毕千惠郑诗雨彭于娟王漱明曹汛王振林祝世宁南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210093

光学超构表面以其在亚波长尺度下精确塑造光场的能力,开辟了设计高分辨率、多功能、超紧凑光学器件的新范式。立足于多维光场的视角,全面回顾了超构表面在推进下一代光学成像与显示系统方面的创新性思路与进展。结合相关智能算法,综述... 详细信息

光学超构表面以其在亚波长尺度下精确塑造光场的能力,开辟了设计高分辨率、多功能、超紧凑光学器件的新范式。立足于多维光场的视角,全面回顾了超构表面在推进下一代光学成像与显示系统方面的创新性思路与进展。结合相关智能算法,综述了超构表面在多维成像、全息显示以及这些技术交叉领域的应用,探讨了其在计算成像、超分辨成像、可调谐显示技术,以及与光学微操控和量子技术协同发展方面的潜力。最后,对超构表面技术在成像与显示领域的广泛应用前景及未来研究方向进行了展望。

关键词：物理光学超构表面多维调控先进成像全息显示三维显示