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基于Si_(3)N_(4)微环混沌光频梳的Tbit/s并行实时物理随机数方案

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物理学报 2024年第8期73卷 123-130页

作者：王永博唐曦赵乐涵 #张鑫邓进吴正茂杨俊波周恒吴加贵夏光琼西南大学物理科学与技术学院重庆400715 西南大学微纳结构光电子学重庆市重点实验室重庆400715 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室成都610097 国防科技大学物质与材料科学实验中心长沙410073

本文结合片上Si_(3)N_(4)超高Q微环的混沌光频梳和高速现场可编程门阵列,提出并实验验证了一种超高速的并行实时物理随机数方案.结果表明,Si_(3)N_(4)超高Q微环实验得到的光频梳齿包含数百个信道,通过调节Si_(3)N_(4)微环的工作状态使... 详细信息

本文结合片上Si_(3)N_(4)超高Q微环的混沌光频梳和高速现场可编程门阵列,提出并实验验证了一种超高速的并行实时物理随机数方案.结果表明,Si_(3)N_(4)超高Q微环实验得到的光频梳齿包含数百个信道,通过调节Si_(3)N_(4)微环的工作状态使其处于光学混沌态,从而成为性能优良的物理熵源.采用现场可编程门阵列(FPGA)板载的多位模数转换器,对滤波后频梳的光混沌信号进行离散采样量化,生成8位二进制比特流.对该比特流进行实时的自延迟异或处理,并保留4位最低有效位,实验最终实现了单信道实时速率达5 Gbits/s的合格物理随机比特流.结合实验中数目达294的混沌光频梳齿,本方案的并行实时随机数的吞吐量可望达到1.74 Tbits/s.这些结果可为实时物理随机数源提供集成、超高速的新可选方案.

关键词：物理随机数实时混沌光频梳现场可编程门阵列

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铝板水热碳吸附工艺制备APC/Al层状复合材料的显微组织、力学性能和摩擦学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 108-121页

作者：陈奕涵许红雨姜博王晔胡茂良吉泽升哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080

采用铝板水热碳吸附工艺(HTCAP)和真空热压烧结工艺(VHPS)制备无定形碳(APC)/Al层状复合材料,研究葡萄糖溶液浓度对其显微组织、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明,APC在层间分布均匀,并且通过Al的扩散与基体形成良好的界面结合。... 详细信息

采用铝板水热碳吸附工艺(HTCAP)和真空热压烧结工艺(VHPS)制备无定形碳(APC)/Al层状复合材料,研究葡萄糖溶液浓度对其显微组织、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明,APC在层间分布均匀,并且通过Al的扩散与基体形成良好的界面结合。随着葡萄糖溶液浓度的增加,层间硬度、极限抗拉强度(UTS)和伸长率先增大后减小,而磨损率则呈现相反的趋势,摩擦因数(COF)逐渐减小。当葡萄糖溶液浓度为0.3 mol/L时,伸长率最大,为16.4%,磨损率最小,为0.344×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。粘着磨损是APC/Al层状复合材料的主要磨损机制。耐磨性的提高是由于在磨损表面形成均匀的APC润滑膜。

关键词：铝基层状复合材料无定形碳水热反应界面显微组织摩擦学性能

往复运动对轴套式球面滚子研磨表面创成的影响研究

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中国机械工程 2024年

作者：丁嘉豪陈光苏涌翔孙永泉任成祖天津大学天津市装备设计与制造技术重点实验室天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室

为揭示轴套式球面滚子研磨新工艺中研具往复运动对球面滚子几何精度的影响规律，建立球面滚子运动学模型进行仿真计算，并基于Preston方程建立材料去除模型，推得球面滚子周向各角度的材料去除和滚动面纹理分布，然后开展球面滚子研磨... 详细信息

为揭示轴套式球面滚子研磨新工艺中研具往复运动对球面滚子几何精度的影响规律，建立球面滚子运动学模型进行仿真计算，并基于Preston方程建立材料去除模型，推得球面滚子周向各角度的材料去除和滚动面纹理分布，然后开展球面滚子研磨试验。结果表明：相对滑动率与仿真值的误差为8.33%～10.94%；极差百分比与滑动率修正的仿真值误差为11.2%～17.1%，且研磨后球面滚子的圆度误差最小值为0.78 μm；滚动面纹理偏角存在差异分布并与表面粗糙度呈正相关。试验结果证实运动学仿真分析的准确性，对提高轴套式球面滚子研磨工艺的圆度误差和表面粗糙度具有指导意义。

关键词：轴套式研磨工艺球面滚子运动学分析往复运动表面创成机制

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水中微/纳塑料电化学检测及去除的研究进展

环境科学 2024年第2期45卷 1210-1221页

作者：郑伟康刘振中项晓方南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 南昌大学资源与环境学院南昌330031

微/纳塑料(M/NPs)因颗粒小、易吸附和迁移性强等特点,广泛地分散在土壤、大气与水环境中,近年来在各大水体中均有检出.M/NPs作为一类新兴污染物,其生理毒性对人类健康产生很大的影响.目前该研究领域遇到的瓶颈在于对M/NPs的精准检测和... 详细信息

微/纳塑料(M/NPs)因颗粒小、易吸附和迁移性强等特点,广泛地分散在土壤、大气与水环境中,近年来在各大水体中均有检出.M/NPs作为一类新兴污染物,其生理毒性对人类健康产生很大的影响.目前该研究领域遇到的瓶颈在于对M/NPs的精准检测和高效去除.电化学技术因其在M/NPs的检测上表现出简携、灵敏和低成本等优势,对M/NPs的去除具有环保绿色、反应可控和效率高等优点,展现出巨大的应用潜力.以M/NPs的污染现状为出发点,对电化学技术应用于水环境中M/NPs的检测和去除进行了阐述和总结,分析了M/NPs的电化学传感方法以及传感器识别M/NPs的原理和特点,讨论了电絮凝、电吸附、电氧化和电还原技术对水体中M/NPs的去除效果及影响因素.结果表明,基于电化学传感方法检测M/NPs颗粒表现出良好的表征性能,通过电化学技术(电絮凝、电吸附、电氧化和电还原),M/NPs可被高效去除.电化学技术对M/NPs检测和去除的影响因素主要与传感器装置、电极材料、材料界面调控、参数条件和反应器体系有关.研究者未来应从传感器的设计、电极材料的开发和反应过程的优化这三方面聚焦,有望实现M/NPs从实验室的检测和去除转化到实际水体当中的应用.

关键词：微/纳塑料(M/NPs) 电化学检测去除影响因素

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光学斯格明子的产生与调控(特邀)

光学学报 2024年第10期44卷 77-91页

作者：周志凯王思聪李向平暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通讯重点实验室广东广州511443

传统斯格明子是一种在核物理和磁性材料中均已被证明具有拓扑稳定性的准粒子,可应用于逻辑器件、晶体管、量子计算等领域。近年来,光学斯格明子被人们所提出,并引起了拓扑光学与光场调控领域研究者们的广泛兴趣。综述了当前光学斯格明... 详细信息

传统斯格明子是一种在核物理和磁性材料中均已被证明具有拓扑稳定性的准粒子,可应用于逻辑器件、晶体管、量子计算等领域。近年来,光学斯格明子被人们所提出,并引起了拓扑光学与光场调控领域研究者们的广泛兴趣。综述了当前光学斯格明子的研究进展,详细介绍了光学斯格明子的拓扑结构分类、不同矢量构型光学斯格明子的产生与调控,并对其潜在应用进行了展望,为本领域进一步快速发展提供了参考。

关键词：物理光学斯格明子拓扑光学结构光场调控

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液相超声法制备金属及化合物量子点研究进展

激光与红外 2024年第7期54卷 1007-1015页

作者：张泰玮胡坤李国彬夏溢坪杨奥李学铭唐利斌杨培志云南师范大学能源与环境科学学院可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室云南昆明650500 昆明物理研究所云南昆明650223 云南省先进光电材料与器件重点实验室云南昆明650223

量子点(Quantum Dots,QDs)的电子结构及光学性质等与传统材料显著不同,由于其独特的尺寸效应和表面效应而受到广泛关注,除金属硫化物量子点外,其他含金属元素的量子点有Ⅴ族金属单质、Ⅱ-Ⅵ族量子点、Ⅳ-Ⅵ族量子点及碳化物量子点等。... 详细信息

量子点(Quantum Dots,QDs)的电子结构及光学性质等与传统材料显著不同,由于其独特的尺寸效应和表面效应而受到广泛关注,除金属硫化物量子点外,其他含金属元素的量子点有Ⅴ族金属单质、Ⅱ-Ⅵ族量子点、Ⅳ-Ⅵ族量子点及碳化物量子点等。液相超声法是一种制备量子点的重要手段,具有操作简单、反应速度快、产率高和粒径可控性好等优势。量子点具有可调控的光学性质、高量子效率和荧光亮度、优越的电子输运性能、良好的化学稳定性和生物兼容性等良好的特性,使其在光电子学、光催化和生物医学等领域得到了深入的研究。本文综述了超声法制备不同金属及金属化合物量子点的研究进展,并对其应用进行了归纳和总结。最后,对超声法制备金属单质及金属化合物量子点进行了展望。

关键词：量子点超声法尺寸效应金属单质金属化合物

二维材料体系激子上转换发光研究进展(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 178-199页

作者：刘海毅齐鹏飞南开大学现代光学研究所天津300350 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

上转换发光即发射光子能量高于激发光子能量的反斯托克斯过程,可以有效实现能量重整与转化,在生物成像、太阳能电池、光催化及光制冷等方面有着巨大应用前景。作为后摩尔时代战略性新材料,二维材料由于激子偶极矩强度大、线宽窄、无序... 详细信息

上转换发光即发射光子能量高于激发光子能量的反斯托克斯过程,可以有效实现能量重整与转化,在生物成像、太阳能电池、光催化及光制冷等方面有着巨大应用前景。作为后摩尔时代战略性新材料,二维材料由于激子偶极矩强度大、线宽窄、无序性低、束缚能高等优势,为实现室温高效激子上转换发光创造了有利条件,近年来吸引了研究者的广泛兴趣。本文首先介绍实现光子上转换的发光机制,包括声子辅助、双光子吸收、俄歇复合等途径,进而梳理基于六方氮化硼、单层过渡金属二硫化物、二维钙钛矿等典型二维材料体系的上转换发光效应研究,同时针对上转换发光效率低的问题,讨论对二维材料上转换发光的调控和增强方式,最后展望二维材料体系激子上转换发光效应的应用前景。

关键词：上转换发光材料二维材料激子非线性光学

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太赫兹液体光子学研究进展(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 258-273页

作者：连想张明浩王国阳张亮亮首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室北京100048

液态水是世界上最常见的物质,却具有复杂的分子网络结构以及超快的演化过程。迄今为止,我们对水的了解仍然不全面。长期以来,用液态水来产生或探测太赫兹波一直被认为是不可能的,主要原因是极性液体,尤其是液态水,表现出对太赫兹波的强... 详细信息

液态水是世界上最常见的物质,却具有复杂的分子网络结构以及超快的演化过程。迄今为止,我们对水的了解仍然不全面。长期以来,用液态水来产生或探测太赫兹波一直被认为是不可能的,主要原因是极性液体,尤其是液态水,表现出对太赫兹波的强吸收,阻碍了太赫兹液体光子学的发展。与其他物质状态相比,液体具有许多独特的性质。具体来说,液体的材料密度与固体相当,这意味着与激光脉冲相互作用的分子数量比气体多3个数量级。与固体相比,液体的流动性允许每个激光脉冲入射到介质的新区域,即使使用高重复率激光脉冲,材料损伤阈值也不是问题。液体的引入加深了目前对高能量密度等离子体、激光与物质相互作用过程中电离粒子的超快动力学的理解。太赫兹液体光子学是近年来新兴的课题,它为研究人员从液体材料中获得太赫兹辐射提供了一种选择。这一跨学科、变革性的课题应该会推动太赫兹波传感和光谱技术的发展,并将对太赫兹科学产生重大影响,包括下一代液体源、探测器和系统的开发。

关键词：太赫兹波相干探测液体等离子体四波混频

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糖动态修饰与生物识别的原位化学探测

中国科学：化学 2024年第5期54卷 716-725页

作者：胡习乐贺晓鹏华东理工大学化学与分子工程学院费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室上海200237 中国人民解放军海军军医大学国家肝癌科学中心 “肝癌分子网络调控与靶向干预”教育部重点实验室上海市肝胆肿瘤生物学重点实验室上海200438

随着人类基因组学与蛋白质组学的蓬勃发展,人类糖组学解码成为了21世纪至关重要的科学命题.然而适用于糖组学研究,尤其是能在活细胞原位精细探测糖生物学信息动态变化的高效、通用化学工具仍相对稀缺.作者团队长期致力于糖动态修饰(生... 详细信息

随着人类基因组学与蛋白质组学的蓬勃发展,人类糖组学解码成为了21世纪至关重要的科学命题.然而适用于糖组学研究,尤其是能在活细胞原位精细探测糖生物学信息动态变化的高效、通用化学工具仍相对稀缺.作者团队长期致力于糖动态修饰(生物分子糖基化与去糖基化)和糖介导生物识别(糖与凝集素或其它生物分子选择性相互作用)的原位示踪,发展了多种荧光分子探针原型,实现了上述糖生物学过程的动态探测与免标记高通量筛选.本文将系统介绍上述可用于糖生物学研究的全新化学技术原理,及其在凝集素、病毒、细菌以及哺乳动物细胞等不同结构尺度研究模型上的实用范例,最终提出该类技术方法的后续发展方向.

关键词：化学生物学糖组学荧光探针动态原位活细胞