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数据驱动储能电池新材料的筛选和设计

中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 584-600页

作者：张奇彭超薛冬峰中国科学院深圳先进技术研究院多尺度晶体材料研究中心深圳518055

数据驱动新材料产业发展是第四研究范式促进材料创新,加快材料应用的多学科多领域交叉融合的技术热点.机器学习(machine learning, ML)作为一种重要的数据驱动方法,其结合第一性原理计算在材料科学、化学、物理学和计算机等跨学科领域... 详细信息

数据驱动新材料产业发展是第四研究范式促进材料创新,加快材料应用的多学科多领域交叉融合的技术热点.机器学习(machine learning, ML)作为一种重要的数据驱动方法,其结合第一性原理计算在材料科学、化学、物理学和计算机等跨学科领域展现出巨大的优势,为储能电池新材料的快速发展带来了新的机遇.为帮助研究人员了解这一新兴领域,本文系统地详述了高通量计算筛选和ML在储能电池材料研究中的最新进展,概括和总结了目前国内外应用较为广泛的在线材料数据库,举例介绍了新数据库的多层次构建,分析了目前数据采集方面的一些难点.论文进一步介绍了ML方法在高通量计算筛选、材料性质预测、材料结构与电化学性能构效关系研究和材料设计方面的应用实例,最后分析讨论了当前ML在储能电池领域面临的一些挑战,并展望了该领域的前沿研究.

关键词： ML 储能电池高通量计算筛选

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新型深紫外非线性光学晶体研究进展(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 327-335页

作者：潘世烈张方方中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心新疆功能晶体材料重点实验室新疆乌鲁木齐830011

深紫外非线性光学晶体通过非线性光学效应改变激光频率,输出波长短于200 nm的深紫外激光,是全固态深紫外激光源的核心材料,在深紫外激光光刻、半导体芯片缺陷检测、高端科研装备等领域有重要的应用价值。近年来,新型深紫外非线性光学晶... 详细信息

深紫外非线性光学晶体通过非线性光学效应改变激光频率,输出波长短于200 nm的深紫外激光,是全固态深紫外激光源的核心材料,在深紫外激光光刻、半导体芯片缺陷检测、高端科研装备等领域有重要的应用价值。近年来,新型深紫外非线性光学晶体材料的研究取得了系列进展,涌现出若干具有应用前景的候选材料。本文着重介绍基于实验测得的折射率,相位匹配波长达到深紫外区的晶体材料,综述其在材料设计、晶体制备、基本性能和结构-性能关系等方面的研究进展,探讨了实用化深紫外非线性光学晶体材料的发展趋势。

关键词：深紫外非线性光学晶体材料设计晶体制备结构-性能关系

Zr^(4+)共掺对Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce晶体的中子/伽马甄别性能的影响

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无机材料学报 2024年第5期39卷 539-546页

作者：郑中秋魏钦华童宇枫唐高尹航秦来顺中国计量大学材料与化学学院杭州310018 中国科学院上海硅酸盐研究所人工晶体研究中心上海201899

中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域,由于3He资源紧缺,近年来急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁晶体,Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高的... 详细信息

中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域,由于3He资源紧缺,近年来急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁晶体,Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高的光输出,但其中子/伽马甄别性能有待进一步提高。本研究采用垂直布里奇曼法成功生长了Zr^(4+)共掺杂的CLLB:Ce晶体。通过不同表征手段研究了Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体的结构和组分,结果表明Zr^(4+)成功掺入基质材料且对基质晶体结构不产生明显的影响,Zr^(4+)共掺杂后没有产生新的发光中心,紫外衰减时间约为27.0 ns,仍具有较快的荧光衰减。Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体的品质因子(Figure of Merit,FOM)从1.2提高到1.5,表明其中子/伽马甄别能力得到改善。结合热稳定性和闪烁衰减时间,探讨了衰减时间对FOM的影响机制,Zr^(4+)共掺杂可以抑制浅电子陷阱和Vk中心,减少电子捕获和脱陷过程,使Ce^(3+)直接捕获的概率大大增加,从而表现出更快的衰减速率。本研究显示,Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体在中子/伽马探测领域具有潜在的应用前景。

关键词：闪烁晶体 CLLB:Ce 中子/伽马甄别钾冰晶石结构

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新型深紫外非线性光学晶体研究进展

激光与光电子学进展 2024年

作者：潘世烈张方方中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心新疆功能晶体材料重点实验室

深紫外非线性光学晶体通过非线性光学效应改变激光频率，输出波长短于200 nm的深紫外激光，是全固态深紫外激光源的核心材料，在深紫外激光光刻、半导体芯片缺陷检测、高端科研装备等领域有重要的应用价值。近年来，新型深紫外非线性光... 详细信息

深紫外非线性光学晶体通过非线性光学效应改变激光频率，输出波长短于200 nm的深紫外激光，是全固态深紫外激光源的核心材料，在深紫外激光光刻、半导体芯片缺陷检测、高端科研装备等领域有重要的应用价值。近年来，新型深紫外非线性光学晶体材料的研究取得了系列进展，涌现出若干具有应用前景的候选材料。本文着重介绍基于实验测得的折射率，相位匹配波长达到深紫外区的晶体材料，综述其在材料设计、晶体制备、基本性能和结构-性能关系等方面的研究进展，探讨了实用化深紫外非线性光学晶体材料的发展趋势。

关键词：深紫外非线性光学晶体材料设计晶体制备结构-性能关系

数据驱动的新型非线性光学材料理论设计研究进展

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人工晶体学报 2024年第9期53卷 1475-1493页

作者：储冬冬杨志华潘世烈中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心

非线性光学晶体是全固态激光器的核心器件，在信息技术、国防安全等方面具有广泛且重要的应用。随着高性能计算技术的发展，计算辅助实验的“自上而下”靶向设计逐渐成为非线性光学材料设计的重要组成部分。同时，基于高通量计算获取的... 详细信息

非线性光学晶体是全固态激光器的核心器件，在信息技术、国防安全等方面具有广泛且重要的应用。随着高性能计算技术的发展，计算辅助实验的“自上而下”靶向设计逐渐成为非线性光学材料设计的重要组成部分。同时，基于高通量计算获取的大规模结构性能信息，进一步为数据挖掘、机器学习的算法训练提供了坚实的数据基础，促进了材料设计的第四范式的发展。本文从非线性光学晶体的计算材料设计入手，探讨了数据驱动的非线性光学理论设计的新范式，对本团队近年来在高通量筛选、晶体结构预测以及机器学习加速非线性光学材料设计等方向的研究进展进行了综述。

关键词：晶体结构预测高通量筛选机器学习非线性光学材料材料设计

来源：博看期刊

基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光器

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人工晶体学报 2024年第7期53卷 1127-1135页

作者：陈言张沛雄权聪孙敦陆李真陈振强暨南大学物理与光电工程学院广州510632 广东省晶体与激光技术工程研究中心广州510632 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所激光技术研究中心晶体实验室合肥230031

本文研究了一种采用氙灯侧泵方式,并基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光器。首先成功将石墨烯转移至Al_(2)O_(3)衬底制备得到石墨烯可饱和吸收体,并对其进行了形貌、结构及化学状态等性能表征。此外,对基于石墨烯可饱和吸收体... 详细信息

本文研究了一种采用氙灯侧泵方式,并基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光器。首先成功将石墨烯转移至Al_(2)O_(3)衬底制备得到石墨烯可饱和吸收体,并对其进行了形貌、结构及化学状态等性能表征。此外,对基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光特性进行了研究,结果表明单脉冲能量从0.4 mJ增加至7 mJ,输出激光单脉冲宽度从761.2 ns下降至510 ns,最大峰值功率为13.7 kW。激光中心波长位于2935和2945 nm,且主波长在2935 nm处对应的半峰全宽(FWHM)为1.535 nm。沿x和y方向的光束质量因子分别为4.45和5.76。实验结果表明,该研究为推进更低成本、谐振腔设计简单且紧凑的2.94μm波段Er∶YAG激光器的发展提供了有效的参考依据。

关键词：石墨烯可饱和吸收体氙灯侧泵被动调Q Er∶YAG ~3μm激光

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黄铁矿型(Fe,Mg)O_(2)H晶体到超离子态相变

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矿物岩石地球化学通报 2024年第2期43卷 319-325,I0003页

作者：胡清扬白承禾北京高压科学研究中心北京100193

地球深部的致密含水矿物可能以超离子态形式存在,其物理化学性质须重点考量。前人研究的黄铁矿型FeO_(2)H从有序晶体向超离子态转变时,H离子突破羟基束缚,在固态晶格中自由移动。然而,FeO_(2)H仅在地球深部少量存在,不能代表下地幔的组... 详细信息

地球深部的致密含水矿物可能以超离子态形式存在,其物理化学性质须重点考量。前人研究的黄铁矿型FeO_(2)H从有序晶体向超离子态转变时,H离子突破羟基束缚,在固态晶格中自由移动。然而,FeO_(2)H仅在地球深部少量存在,不能代表下地幔的组成。本文的研究体系为包含Mg在内的黄铁矿型(Fe,Mg)O_(2)H,它在下地幔深部的温压条件下通过铁方镁石和水的反应生成。通过第一性原理计算发现,它在高于80 GPa和1750 K时发生超离子态相变。超离子态(Mg,Fe)O_(2)H的转变条件与FeO_(2)H类似,但在低温区具有更高的质子扩散系数,因此更可能导致深部电导率异常。(Fe,Mg)O_(2)H比FeO_(2)H在下地幔的分布更为广泛,其物理、化学特征有助于示踪地球深部的水循环。

关键词：深下地幔含水矿物超离子态电导率异常

Pb系简单钙钛矿氧化物PbMO_(3)(M=3d过渡族金属)的高温高压制备及物性研究

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高压物理学报 2024年第1期38卷 25-36页

作者：于润泽北京高压科学研究中心北京100193

系统总结了近十几年利用高压技术制备简单钙钛矿功能氧化物材料PbMO_(3)(M=3d过渡族金属)及其物性研究方面的进展,重点关注M元素变化过程中的晶体结构、电子结构、磁性和电输运性质的演化,以及高压调控下的结构相变、电荷转移和绝缘体... 详细信息

系统总结了近十几年利用高压技术制备简单钙钛矿功能氧化物材料PbMO_(3)(M=3d过渡族金属)及其物性研究方面的进展,重点关注M元素变化过程中的晶体结构、电子结构、磁性和电输运性质的演化,以及高压调控下的结构相变、电荷转移和绝缘体金属化等行为,同时也对该领域中一些亟需解决的问题做了展望。

关键词： Pb系钙钛矿高压高温 3d过渡族金属氧化物

Er掺杂PbF_(2)晶体的局域团簇结构与光谱性能研究

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人工晶体学报 2024年第7期53卷 1112-1120页

作者：李琳张沛雄谭俊成朱思祁尹浩李真陈振强暨南大学物理与光电工程学院广州510632 广东省晶体与激光技术工程研究中心广州510632

本文采用Bridgman法成功生长了一系列Er∶PbF_(2)晶体。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算详细研究了Er^(3+)在PbF_(2)晶体中的团簇效应。首次获得了Er∶PbF_(2)晶体的上转换发光特性(发光强度、颜色变化)与团簇结构之间的关系。研... 详细信息

本文采用Bridgman法成功生长了一系列Er∶PbF_(2)晶体。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算详细研究了Er^(3+)在PbF_(2)晶体中的团簇效应。首次获得了Er∶PbF_(2)晶体的上转换发光特性(发光强度、颜色变化)与团簇结构之间的关系。研究发现,随着Er^(3+)浓度增加,团簇从单聚体向高阶构型演化,Er^(3+)离子之间的距离先减小后增大,这使得上转换发光中的红色发射强度先增大后减小,红绿发光比也在Er^(3+)浓度高于6.5%(摩尔分数)后逐渐减小,即发光颜色可以从红色调整为黄绿色。该研究证明了稀土离子团簇的结构演化可以调控Er∶PbF_(2)的光谱特性,为多色发光材料的设计提供一种新方法。

关键词： Er∶PbF_(2)晶体上转换发光密度泛函理论铒离子团簇光谱性能

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