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基于GPU加速的投影后变分壳模型计算

原子能科学技术 2024年第2期58卷 272-278页

作者：陆晓连占江高早春中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413

为进一步拓展投影后变分(VAP)壳模型计算应用核区范围,需提升VAP的计算效率。为此,利用OpenACC并行编程指令,首次将VAP程序从传统的CPU平台移植到了高性能GPU计算平台上。在角动量投影的每个积分格点上实现了数目庞大的各独立转动矩阵元... 详细信息

为进一步拓展投影后变分(VAP)壳模型计算应用核区范围,需提升VAP的计算效率。为此,利用OpenACC并行编程指令,首次将VAP程序从传统的CPU平台移植到了高性能GPU计算平台上。在角动量投影的每个积分格点上实现了数目庞大的各独立转动矩阵元的GPU并行化计算。经验证,采用GPU加速后的VAP程序计算得到的结果与原来的OpenMP并行化程序计算得到的结果完全相同,而计算效率得到了数倍的提升。借助于GPU加速技术,首次计算了变形重核^(178)Hf的基带能谱,打开了VAP壳模型方法应用于变形稀土重核之门。

关键词：壳模型投影后变分 GPU OpenACC

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液态金属催化裂解甲烷制氢动力学研究

高等学校化学学报 2024年第2期45卷 97-103页

作者：廖加术刘建星王思蜀陈波陈建军韦建军叶宗标芶富均四川大学原子核科学技术研究所成都610064 四川大学原子与分子物理研究所成都610064

液态金属催化甲烷热解是一种高效生产氢气且无二氧化碳排放的新兴技术.本文开发了一个液态金属裂解反应器催化甲烷热解的数值模型,在实验室自主搭建的液态金属制氢平台上得到的实验数据与模型预测结果吻合良好.该模型是基于甲烷在气液... 详细信息

液态金属催化甲烷热解是一种高效生产氢气且无二氧化碳排放的新兴技术.本文开发了一个液态金属裂解反应器催化甲烷热解的数值模型,在实验室自主搭建的液态金属制氢平台上得到的实验数据与模型预测结果吻合良好.该模型是基于甲烷在气液界面发生的催化热解、气泡内部发生的非催化热解过程和气泡上升过程中的流动行为,耦合了催化和非催化反应动力学和流体力学所建立的.使用气体体积流速、压力、气体成分、温度和液态金属性质(密度、黏度和表面张力)预测气泡尺寸和熔体中的气含率.该模型较好地预测了液态铜铋合金(Cu_(0.45)Bi_(0.55))催化甲烷热解实验中不同温度、不同甲烷进气流量和液态金属高度下的甲烷转化率,得到了催化甲烷热解过程中的气含率、表观气体速率和压力沿液态金属高度的分布.实验数据与模型预测结果的高度吻合证明了模型的可靠性,该模型未来将有助于反应器优化和氢产率提高.

关键词：液态金属反应动力学流体力学催化甲烷热解

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光学微腔磁传感器(特邀)

光子学报 2024年第5期53卷 125-137页

作者：刘健飞胡志刚高艺萌李贝贝北京凝聚态物理国家研究中心中国科学院物理研究所北京100190

磁场传感在基础物理研究及生物医疗、航空航天、军事、工业等领域的应用方面都发挥着重要作用。在过去的几十年间,研究人员已发展出超导量子干涉器件磁力仪、光学原子磁力仪、金刚石氮空位色心磁传感器等诸多高灵敏度磁传感器。光学微... 详细信息

磁场传感在基础物理研究及生物医疗、航空航天、军事、工业等领域的应用方面都发挥着重要作用。在过去的几十年间,研究人员已发展出超导量子干涉器件磁力仪、光学原子磁力仪、金刚石氮空位色心磁传感器等诸多高灵敏度磁传感器。光学微腔由于其品质因子高,模式体积小,因此可显著增强传感的灵敏度,近年来被广泛应用于高灵敏磁传感器的研究。本文对这种新兴的光学微腔磁传感器进行了全面介绍。光学微腔磁传感器根据工作原理的不同,大致可分为磁致伸缩磁传感器、扭矩磁传感器和磁光效应磁传感器这三类。本文介绍了这三类微腔磁传感器的工作原理和发展现状,并总结了多种提升磁场探测灵敏度的手段,最后对微腔磁传感器的发展方向和应用前景进行了展望。

关键词：光学微腔磁传感器高灵敏度小型化回音壁模式光学微腔

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含碳三原子分子结构与电子亲和能的计算

物理学报 2024年第10期73卷 88-95页

作者：单石敏连艺徐海峰闫冰中北大学半导体与物理学院太原030051 吉林大学原子与分子物理研究所长春130012

本文分别采用单、双和微扰处理三激发耦合簇方法与自旋非限制的开壳层耦合簇方法对CO_(2),OCS,CS_(2)及其对应阴离子CO_(2)^(-),OCS^(-),CS_(2)^(-)进行高精度的从头算研究.我们计算了这些分子在一系列相关一致基组aug-cc-pV(X+d)Z (X=T... 详细信息

本文分别采用单、双和微扰处理三激发耦合簇方法与自旋非限制的开壳层耦合簇方法对CO_(2),OCS,CS_(2)及其对应阴离子CO_(2)^(-),OCS^(-),CS_(2)^(-)进行高精度的从头算研究.我们计算了这些分子在一系列相关一致基组aug-cc-pV(X+d)Z (X=T,Q,5)以及完全基组极限下的基态平衡几何结构,并研究了芯-价电子相关与标量相对论效应的影响,计算结果与已有文献报道结果吻合较好.基于计算的几何结构,获得了中性分子CO_(2),OCS,CS_(2)的绝热电子亲和能,系统考察了不同基组以及零点能修正对这些分子电子亲和能的影响,给出了考虑各种修正下3种分子准确的电子亲和能.本文将丰富含碳三原子分子的光谱常数和电子亲和能等分子参数的信息,可为实验光谱研究提供重要参考.

关键词：耦合簇方法含碳三原子分子平衡几何结构电子亲和能

类氦C离子诱发不同金属厚靶原子的K-X射线

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物理学报 2024年第4期73卷 136-143页

作者：梅策香张小安周贤明梁昌慧曾利霞张艳宁杜树斌郭义盼杨治虎咸阳师范学院离子束与光物理实验室咸阳712000 中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413 中国科学院近代物理研究所兰州730000

利用中国原子能科学研究院HI-13MV串列加速器上提供的动能为15—55 MeV的类氦C离子分别轰击Fe,Ni,Nb和Mo金属厚靶,采用HpGe探测器测量了K-X射线,获得了相应的K-X射线的发射截面.本文中由于各个靶原子外壳层电离度的不同,类氦C离子与Fe,N... 详细信息

利用中国原子能科学研究院HI-13MV串列加速器上提供的动能为15—55 MeV的类氦C离子分别轰击Fe,Ni,Nb和Mo金属厚靶,采用HpGe探测器测量了K-X射线,获得了相应的K-X射线的发射截面.本文中由于各个靶原子外壳层电离度的不同,类氦C离子与Fe,Ni靶原子相互作用发射的K_(β)与K_(α)X射线的分支强度比随入射离子动能增加而减小,而Nb,Mo靶原子发射的K-X射线分支强度比变化不明显.利用厚靶截面公式计算了靶原子K-X射线的发射截面,并与不同的理论模型及质子的结果进行了对比.结果表明随类氦C离子动能的增大,Fe,Ni靶原子发射的K_(β)与K_(α)X射线的总产生截面与考虑多电离的两体碰撞近似修正模型最为符合Nb,Mo靶原子发射的K_(β)与K_(α)X射线的总产生截面与平面波恩近似模型的理论值最为接近.质子与单核子C离子能量相同时,质子比类氦C离子激发不同靶的K-X射线产生截面约小3个数量级.

关键词： X射线粒子束截面两体碰撞近似平面波恩近似

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含旋轨耦合的耦合簇方法中的基组选择

化学学报 2024年第6期 604-612页

作者：易书禾王繁四川大学原子与分子物理研究所

相对论小核能量一致赝势是流行的相对论效应处理方法,但是除dhf-nZVPP-2c基组外,针对此赝势开发基组时都没考虑旋轨耦合效应(SOC),而dhf-nZVPP-2c的可靠性也主要在密度泛函计算中进行了验证.本工作采用以标量相对论Hartree-Fock波函数... 详细信息

相对论小核能量一致赝势是流行的相对论效应处理方法,但是除dhf-nZVPP-2c基组外,针对此赝势开发基组时都没考虑旋轨耦合效应(SOC),而dhf-nZVPP-2c的可靠性也主要在密度泛函计算中进行了验证.本工作采用以标量相对论Hartree-Fock波函数为参考态的SOC-CCSD(T)方法结合此类赝势,考察5s5p电子及各种基函数对第六周期闭壳层双原子分子性质,特别是SOC效应的影响.结果显示,要可靠计算SOC效应,在SOC-CCSD(T)计算中要考虑5s5p电子. cc-pVnZ-PP基组和dhf-nZVPP基组不能得到可靠的SOC效应,而dhf-nZVPP-2c和cc-pwCVnZ-PP基组则能合理描述这些体系的SOC效应.这两套基组对重元素体系性质的误差与相应基组中基函数数目一致,顺序为:dhf-TZVPP-2c,cc-pwCVTZ, dhf-QZVPP-2c, cc-pwCVQZ, cc-pwCV5Z.对这些重元素体系,要用dhf-QZVPP-2c基组才能得到高精度的键长和谐振频率,但是对于解离能,即使cc-pw CVQZ基组仍有一定误差.

关键词：基函数旋轨耦合效应耦合簇理论相对论效应电子相关

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高熵过渡金属二硼化物的高温高压合成

高压物理学报 2024年

作者：龙海东陈杰肖雄彭放四川大学原子与分子物理研究所

高熵过渡金属二硼化物因其优异的力学性能及热物理性能受到了人们的广泛关注。然而，过去通过高温固相反应合成的效率较低。为此，通过高温高压固相反应，在5.5 GPa、2 300℃的温压条件下合成了以VB2、NbB2、TaB2为基底的6类高熵过渡金... 详细信息

高熵过渡金属二硼化物因其优异的力学性能及热物理性能受到了人们的广泛关注。然而，过去通过高温固相反应合成的效率较低。为此，通过高温高压固相反应，在5.5 GPa、2 300℃的温压条件下合成了以VB2、NbB2、TaB2为基底的6类高熵过渡金属二硼化物。高压提高了高温下的固相反应效率，促进了高熵过渡金属二硼化物的合成。通过X射线衍射和能量色散X射线光谱仪表征并确认了6类高熵过渡金属二硼化物均由纯相组成，不存在氧化物杂质或第二相，且元素分布均匀，不存在元素偏析，证明了高温高压合成高熵过渡金属二硼化物的有效性和普适性。

关键词：高熵过渡金属二硼化物固相反应高温高压高压合成

B-C-N-Ti四元超硬复合材料的高压烧结

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高压物理学报 2024年

作者：黄鸿东于晓辉贺端威四川大学原子与分子物理研究所中国科学院物理研究所

以金刚石、立方氮化硼（cBN）和钛（Ti）为初始材料，通过高温高压反应烧结制备了B-C-N-Ti四元超硬复合材料。结果表明：在高温高压下，Ti与金刚石及cBN反应生成TiC0.7N0.3和TiB2;TiC0.7N0.3作为黏结相以键合金刚石和cBN晶粒，适量Ti的... 详细信息

以金刚石、立方氮化硼（cBN）和钛（Ti）为初始材料，通过高温高压反应烧结制备了B-C-N-Ti四元超硬复合材料。结果表明：在高温高压下，Ti与金刚石及cBN反应生成TiC0.7N0.3和TiB2;TiC0.7N0.3作为黏结相以键合金刚石和cBN晶粒，适量Ti的加入可以有效地提高烧结体的韧性；反应生成的TiC0.7N0.3和TiB2等陶瓷相以及cBN对金刚石晶粒的包裹提高了烧结体的抗氧化性。当金刚石、cBN和Ti的摩尔比为2∶1∶0.10时，在压力为12 GPa、温度为2 000℃、保温5 min的条件下得到的烧结样品性能较好，其维氏硬度达到（49.0±1.2） GPa，韧性为（14.2±0.6） MPa·m1/2，空气氛围下的起始氧化温度为921℃。

关键词：金刚石立方氮化硼钛超硬复合材料高温高压烧结

用于柔性电子器件的有机/无机薄膜封装技术研究进展

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表面技术 2024年第3期53卷 101-112页

作者：冯尔鹏董茂进韩仙虎蔡宇宏冯煜东王毅马敏王冠秦丽丽马凤英兰州空间技术物理研究所兰州730010

有机/无机薄膜封装技术被广泛用于有机发光二极管(OLED)、量子点显示及有机光伏等领域,是一种新型的柔性封装技术。综述近年来有机/无机薄膜封装技术的发展趋势,首先概述了传统硬质盖板封装方式与薄膜封装方式的发展及其优缺点。其次,... 详细信息

有机/无机薄膜封装技术被广泛用于有机发光二极管(OLED)、量子点显示及有机光伏等领域,是一种新型的柔性封装技术。综述近年来有机/无机薄膜封装技术的发展趋势,首先概述了传统硬质盖板封装方式与薄膜封装方式的发展及其优缺点。其次,系统地总结了有机/无机薄膜的制备方法,如原子层沉积、等离子体化学气相沉积等,详细阐述了不同制备方法的原理及其应用。再次,讨论了薄膜的微观缺陷、内应力,以及材料界面工程对有机/无机薄膜封装性能的影响,分析总结了有机/无机封装薄膜制备的技术要点,如采用基底表面预处理、引入中性层、调节层间应力等方式获得优质的封装薄膜。最后,探究了有机/无机封装薄膜的内在阻隔机理,提出气体在有机/无机薄膜中的传输方式以努森扩散为主,并总结了提高薄膜封装的策略,即延长气体扩散路径、“主动”引入阻隔基团及薄膜表面改性。提出了未来薄膜封装技术面临的问题,拟为柔性电子器件封装技术的发展提供一定参考。

关键词：柔性电子有机/无机薄膜封装界面内应力阻隔机制