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基于低频吸声超构材料的复合消声器

应用声学 2024年第1期43卷 95-99页

作者：陈键李治含黄唯纯钟雨豪陈龙虎卢明辉陈延峰南京大学固体微结构物理国家重点实验室现代工程与应用科学学院南京210093

针对管道内低频噪声难以抑制的问题,基于亥姆霍兹共振腔阵列吸声板和穿孔管消声器组合,设计了一种复合式宽带消声器。首先利用有限元法仿真分析传统穿孔管消声器,发现中低频消声能力较差,通过嵌入亥姆霍兹共振腔阵列吸声板吸收中低频噪... 详细信息

针对管道内低频噪声难以抑制的问题,基于亥姆霍兹共振腔阵列吸声板和穿孔管消声器组合,设计了一种复合式宽带消声器。首先利用有限元法仿真分析传统穿孔管消声器,发现中低频消声能力较差,通过嵌入亥姆霍兹共振腔阵列吸声板吸收中低频噪声。采用仿真与实验的方式研究吸声板的声学性能:在400∼1000 Hz频段内的平均吸声系数达到了0.88。然后对复合式消声器进行数值模拟及3D打印阻抗管实验测试对比:复合式消声器在400∼1718 Hz频率范围内的平均传递损失为18.15 dB。最终实现了管道内全频带噪声有效控制。

关键词：管道低频噪声亥姆霍兹共振腔阵列穿孔管消声器复合式消声器全频带

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碳中和目标下电化学储能技术进展及展望

动力工程学报 2024年第3期44卷 396-405页

作者：周凡宇曾晋珏王学斌南京大学现代工程与应用科学学院固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210033

针对碳中和目标下可再生能源并网引发的电力系统不稳定的现状,介绍了电力系统各个环节对于储能的需求特性,讨论了电化学储能,包括超级电容器、碱金属离子电容器、碱金属离子电池、液流电池、其他二次电池、氢能等技术的特点与发展现状,... 详细信息

针对碳中和目标下可再生能源并网引发的电力系统不稳定的现状,介绍了电力系统各个环节对于储能的需求特性,讨论了电化学储能,包括超级电容器、碱金属离子电容器、碱金属离子电池、液流电池、其他二次电池、氢能等技术的特点与发展现状,分析了它们在适配大规模储能时所面临的挑战,展望了其未来应用前景和发展趋势。最后指出,电化学储能技术应朝着“高性能、高安全性、低成本”的方向发展。

关键词：碳中和可再生能源电化学储能电容器电池氢能

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像差预补偿的铌酸锂晶体内部激光直写

激光与光电子学进展 2024年

作者：王天新张勇南京大学现代工程与应用科学学院南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室

集成光电器件正由传统的二维构型向全空间维度发展，激光直写凭借其独特的三维加工优势在全维度光子芯片的发展中发挥了重要的作用。铌酸锂是近年来受到广泛关注的高性能光电材料，但由于界面间的大折射率失配引入像差，极大地影响了在... 详细信息

集成光电器件正由传统的二维构型向全空间维度发展，激光直写凭借其独特的三维加工优势在全维度光子芯片的发展中发挥了重要的作用。铌酸锂是近年来受到广泛关注的高性能光电材料，但由于界面间的大折射率失配引入像差，极大地影响了在铌酸锂晶体内部三维激光直写的精度。基于自适应光学原理的像差补偿技术可以对激光光束进行精确的波前控制，为实现聚焦光斑的像差矫正提供了可行方案。本研究工作针对铌酸锂内部进行三维激光加工的特点，由点扩散函数出发给出了对像差进行预补偿的理论模型，搭建了基于空间光调制器的像差预补偿激光加工系统，在实际测试中表征并对比了像差补偿后的结构加工效果。结果表明，优化像差补偿参数后，在铌酸锂表面以下110μm深度范围内获得了均匀性良好、无明显聚焦次点的激光改性结构。这一方案为在铌酸锂晶体内部实现高质量、全维度、大深度激光直写提供了可行性。

关键词：铌酸锂飞秒激光直写自适应光学像差矫正泽尼克多项式

像差预补偿的铌酸锂晶体内部激光直写（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第11期 11-17页

作者：王天新张勇固体微结构物理国家重点实验室南京大学物理学院南京大学现代工程与应用科学学院

集成光电器件正由传统的二维构型向全空间维度发展，激光直写凭借其独特的三维加工优势在全维度光子芯片的发展中发挥了重要的作用。铌酸锂是近年来受到广泛关注的高性能光电材料，但由于界面间的大折射率失配引入像差，极大地影响了在铌酸锂晶体内部三维激光直写的精度。基于自适应光学原理的像差补偿技术可以对激光光束进行精确的波前控制，为实现聚焦光斑的像差校正提供了可行方案。针对铌酸锂内部进行三维激光加工的特点，由点扩散函数出发设计了对像差进行预补偿的理论模型，搭建了基于空间光调制器的像差预补偿激光加工系统，在实际测试中表征并对比了像差补偿后的结构加工效果。结果表明，优化像差补偿参数后，在铌酸锂表面以下110μm深度范围内获得了均匀性良好、无明显聚焦次点的激光改性结构。这一方案为在铌酸锂晶体内部实现高质量、全维度、大深度激光直写提供了可行性。

关键词：铌酸锂飞秒激光直写自适应光学像差校正泽尼克多项式

电场极化技术制备X切同成分薄膜铌酸锂中的导电畴壁（英文）

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激光与光电子学进展 2024年

作者：苏雅雯陈海伟赵梦薇钮云飞李晨张勇杨绍光祝世宁胡小鹏之江实验室固体微结构物理国家重点实验室南京大学物理学院南京大学现代工程与应用科学学院

在纳米电子学中，人们对于导电铁电畴壁的研究兴趣日益增长，而此类畴的制造技术至关重要。在这项工作中，我们详细研究了利用电场极化技术在x切的同成分铌酸锂薄膜（TFLN）中制造导电畴壁结构的方法。通过施加的电场以及脉冲数，可以... 详细信息

在纳米电子学中，人们对于导电铁电畴壁的研究兴趣日益增长，而此类畴的制造技术至关重要。在这项工作中，我们详细研究了利用电场极化技术在x切的同成分铌酸锂薄膜（TFLN）中制造导电畴壁结构的方法。通过施加的电场以及脉冲数，可以控制铁电畴结构的生长，且畴反转过程与畴壁的导电特性相关联。本文通过共聚焦二次谐波显微镜和压电响应力显微镜表征了TFLN中的畴结构。本工作的结果将为TFLN导电畴壁的发展和应用提供技术支撑。

关键词：薄膜铌酸锂电场极化头对头/尾碰尾畴结构畴壁导电性

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光量子精密测量研究进展(特邀)

中国激光 2024年第1期51卷 354-368页

作者：王犇张利剑南京大学现代工程与应用科学学院江苏南京210023 智能光传感与调控技术教育部重点实验室江苏南京210023 人工微结构科学与技术协同创新中心江苏南京210023 南京大学固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210023

量子精密测量作为当代量子力学的主要应用方面之一,近些年来一直是量子科技的重要研究和发展方向。量子精密测量的主要研究目标是针对物理系统中的未知参数,利用量子资源进行量子增强测量,以提升参数测量精度。与其他物理系统相比,光子... 详细信息

量子精密测量作为当代量子力学的主要应用方面之一,近些年来一直是量子科技的重要研究和发展方向。量子精密测量的主要研究目标是针对物理系统中的未知参数,利用量子资源进行量子增强测量,以提升参数测量精度。与其他物理系统相比,光子系统具有相干时间长、不易受到环境干扰等优越性,因而常被用作量子信息处理的载体。以光子为基础的传感器提升传感精度是光量子精密测量的主要任务。介绍了量子精密测量的一般性原理,给出参数估计的量子极限精度下界。同时,介绍了目前光量子精密测量的理论与实验研究进展以及相应的挑战。

关键词：量子光学量子精密测量参数估计海森堡极限传感

Mo掺杂二维VS_(2)吸附有毒气体的理论研究

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物理学报 2024年第1期73卷 131-139页

作者：王雪冰唐春梅谢梓涵俞瑞严杰蒋承乐河海大学力学与工程科学学院南京210098 河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室南京210098 南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京210093

NO_(2)、NH_(3)、芥子气和沙林是具有代表性的化学毒剂,它们扩散快毒性强,因此实现学术界和工业界对它们的快速检测极为重要.本文使用密度泛函理论研究发现过渡金属Mo原子可以稳定掺杂在二维VS_(2)结构中的S空位上,且掺杂结构与NO_(2)、... 详细信息

NO_(2)、NH_(3)、芥子气和沙林是具有代表性的化学毒剂,它们扩散快毒性强,因此实现学术界和工业界对它们的快速检测极为重要.本文使用密度泛函理论研究发现过渡金属Mo原子可以稳定掺杂在二维VS_(2)结构中的S空位上,且掺杂结构与NO_(2)、NH_(3)、沙林和芥子气之间具有较强的相互作用,进一步影响VS_(2)对NO_(2)、NH_(3)、沙林和芥子气的气敏性.本文通过吸附能、吸附距离、Mulliken电荷,差分电荷密度,能带图与态密度分析等进一步揭示了影响机理,并依据电导率、能带等计算结果对4种气体进行区分.因此Mo原子掺杂的VS_(2)结构可以有效吸附有毒气体,该研究可以为实验研究者提供充足的理论依据.

关键词： VS_(2) 密度泛函掺杂气敏机理

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拓扑半金属表面态的输运特性

科学通报 2024年第1期69卷 68-79页

作者：郑悦陈伟南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093 人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

拓扑电子体系是近年来凝聚态物理学的研究前沿,它以非平庸的体态拓扑以及奇异的表面态为主要特征.输运测量是研究拓扑电子体系最常用和最有效的手段之一,输运研究与新奇物理效应的探索以及电子器件相关应用都有密切的联系.基于拓扑绝缘... 详细信息

拓扑电子体系是近年来凝聚态物理学的研究前沿,它以非平庸的体态拓扑以及奇异的表面态为主要特征.输运测量是研究拓扑电子体系最常用和最有效的手段之一,输运研究与新奇物理效应的探索以及电子器件相关应用都有密切的联系.基于拓扑绝缘体的输运研究已经广泛地开展,其中的输运信号仅由拓扑表面态贡献;而拓扑半金属中体态和表面态共存,这在给输运研究带来复杂性的同时,也预示着更为丰富的物理现象有望被发现.大多数针对拓扑半金属输运性质的研究集中于其体态,而其表面态的贡献通常被认为小到可以忽略.需要指出,通过巧妙构筑输运器件结构,表面态可以贡献很强的输运信号并导致新奇而丰富的输运性质.本文介绍了若干典型拓扑半金属体系中表面态导致的新奇输运性质,包括拓扑节线半金属中鼓面表面态导致的共振自旋翻转反射及其输运信号,外尔半金属中费米弧表面态的奇异安德烈夫反射、法布里-珀罗干涉和门电压调控的栗弗席兹相变,以及这些效应对外场的奇特响应.本文介绍的研究成果为拓扑半金属表面态的探测与调控提供了新的思路.

关键词：节线半金属外尔半金属表面态费米弧量子输运

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基于微缝折叠空间结构的宽带吸声超材料设计

振动与冲击 2024年第3期43卷 171-178页

作者：陈应航徐驰黄唯纯解龙翔张建翔汪双君孙薇薇蚌埠学院机械与车辆工程学院安徽蚌埠233030 南京大学现代工程与应用科学学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093 蚌埠学院机械与车辆工程学院安徽省增材制造工程研究中心蚌埠233030

如何实现低频宽带吸声,设计具有亚波长厚度的吸声超材料一直是一项具有挑战性的任务。提出了一种微缝折叠空间超材料结构,建立结构的理论解析模型与数值仿真模型,深入研究其声学特性和吸声机理,分析了典型结构参数对吸声特性的影响规律... 详细信息

如何实现低频宽带吸声,设计具有亚波长厚度的吸声超材料一直是一项具有挑战性的任务。提出了一种微缝折叠空间超材料结构,建立结构的理论解析模型与数值仿真模型,深入研究其声学特性和吸声机理,分析了典型结构参数对吸声特性的影响规律,基于此探究实现低频宽带吸声的可能性。研究表明,通过调整折叠空间厚度及折叠通道数目,可以在较大的频带范围内调节结构的峰值频率,同时不改变其近完美的吸声性能。最后,提出了一种宽带吸声超材料,在500~2 000 Hz频率内获得平均吸声系数达0.931的连续高效吸声带宽。结构厚度为5.68 cm,仅为最低共振频率对应波长的1/12,试验结果良好。研究成果可为实现宽带吸声提供借鉴。

关键词：声学超材料微缝折叠空间结构宽带吸声