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密度泛函理论研究AlN几何结构，芳香性和光谱性质

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重庆大学学报 2024年

作者：郭雅晶李秀燕太原师范学院物理系太原理工大学物理学院

通过密度泛函理论(DFT)结合B3LYP/6-31g(d)基组对Al24N24团簇的几何电子结构进行全面优化和物理化学性质模拟分析. 研究结果表明，Al24N24团簇的四种基态稳定结构点群依次为S4、C2、S8、O；四种Al24N24团簇气相下既非p型输运材料，亦非... 详细信息

通过密度泛函理论(DFT)结合B3LYP/6-31g(d)基组对Al24N24团簇的几何电子结构进行全面优化和物理化学性质模拟分析. 研究结果表明，Al24N24团簇的四种基态稳定结构点群依次为S4、C2、S8、O；四种Al24N24团簇气相下既非p型输运材料，亦非n型输运材料，也不存在双极性传递性质，但是这些团簇有利于空穴传输；在优化好的Al24N24团簇气相结构下，研究了它们的核独立化学位移值(NICS)，由NICS值得出四种同分异构体均具有芳香性；此外，还研究了它们的红外和拉曼分子振动谱，各分子内部振动模式对IR和Raman振动峰值的分布具有重要的影响，随着体系内八元环数量的增多，IR谱出现轻微蓝移现象，Raman谱中未观测到此现象；特别是对称性为O的Al24N24分子，内部含有六个八元环，这也导致它的振动谱不同于其他三者.

关键词：芳香性光谱性质密度泛函理论

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时间、信息与人工智能

物理 2024年第6期53卷 357-367页

作者：祁晓亮斯坦福大学物理系路径积分科技有限公司

近年来，人工智能(AI)大语言模型取得了突飞猛进的发展，将人工智能对人类社会的影响也拓宽到了前所未有的范围。文章将从与物理学有关的两个角度——信息和时间尺度，来谈谈作者对大语言模型带来的人工智能革命的一些不成熟的见解。文... 详细信息

近年来，人工智能(AI)大语言模型取得了突飞猛进的发展，将人工智能对人类社会的影响也拓宽到了前所未有的范围。文章将从与物理学有关的两个角度——信息和时间尺度，来谈谈作者对大语言模型带来的人工智能革命的一些不成熟的见解。文中首先回顾大语言模型的基本原理和近期发展，再讨论从信息的动力学和复杂度的角度如何看待大语言模型的意义。基于人工智能模型和人类认知系统的比较，也会探讨人工智能的下一步发展方向，以及AI智能体方面的探索和发展。

关键词：大语言模型人工智能信息复杂性系统1 系统2

元素周期表中的电子亲和势及砷电子亲和势的测量示例（英文）

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期 1-12页

作者：闫帅廷陆禹竹张瑞宁传刚清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室

基于先前对原子的电子亲和势和原子负离子的分析工作[*** 51,021502 (2022)],本篇综述提供了一个关于原子的电子亲和势的简要概述.本文简要描述和对比了三种常用的测量电子亲和势的实验方法,以凸显它们各自的优缺点.为了阐明目前研究中... 详细信息

基于先前对原子的电子亲和势和原子负离子的分析工作[*** 51,021502 (2022)],本篇综述提供了一个关于原子的电子亲和势的简要概述.本文简要描述和对比了三种常用的测量电子亲和势的实验方法,以凸显它们各自的优缺点.为了阐明目前研究中所使用的慢电子速度成像法的特点,本文对砷元素(As)的电子亲和势以及其负离子(As-)的激发态进行了测量.测得As元素的电子亲和势为6488.61(5) cm-1或0.804485(6) eV.实验清晰地分辨了As-的精细结构,其激发态3P1能量比基态3P2的能量高出1029.94(18) cm-1或0.12770(3) eV;激发态3P0能量比基态3P2的能量高出1343.04(55) cm-1或0.16652(7) eV.

关键词：元素周期表电子亲和势砷元素慢电子速度成像

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X射线CT引导的小鼠皮下肿瘤精准照射

核电子学与探测技术 2024年第2期44卷 214-222页

作者：吴其蔚郑澄陈家豪杨益东中国科学技术大学物理学院工程与应用物理系合肥10358

临床前小动物放射治疗是探索放射生物学机制和开发新的癌症治疗方法的重要手段。传统的小动物放疗研究由于缺乏图像引导,剂量递送误差较大,影响治疗效果和实验效率。为了克服这一限制,本研究基于实验室自主研制的小动物精准放射治疗研... 详细信息

临床前小动物放射治疗是探索放射生物学机制和开发新的癌症治疗方法的重要手段。传统的小动物放疗研究由于缺乏图像引导,剂量递送误差较大,影响治疗效果和实验效率。为了克服这一限制,本研究基于实验室自主研制的小动物精准放射治疗研究平台,针对小鼠皮下肿瘤模型开发了一种图像引导放射治疗的方法。本方法在保证肿瘤控制的同时,可以最大限度减少对健康组织的损伤,更好地满足动物皮下肿瘤照射的需求。

关键词：放射治疗图像引导动物皮下肿瘤

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携带横向轨道角动量的时空局域波包的传输特性(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 294-300页

作者：张年佳曹前 Chong Andy 詹其文上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 釜山国立大学物理系韩国釜山46241

光学轨道角动量(OAM)可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束中,或以横向OAM的形式存在于时空光涡旋波包中。与涡旋光束不同,时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响,造成波包在时空域内的展宽,并且时空光涡旋波包携带... 详细信息

光学轨道角动量(OAM)可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束中,或以横向OAM的形式存在于时空光涡旋波包中。与涡旋光束不同,时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响,造成波包在时空域内的展宽,并且时空光涡旋波包携带的横向OAM也会在传播过程中分裂。这两点限制了横向OAM在其他研究领域的应用。本文引入并研究了携带横向OAM的三维时空局域波包,此波包可以同时克服衍射与色散效应造成的时空域三维变化。在传播过程中,该时空局域波包的时空域分布不变,且在遇到障碍物后也能快速重新恢复到原有的状态,具有传播不变以及自恢复的特性。本文对时空局域波包的传播过程以及经过障碍物后的恢复过程进行了数值模拟仿真,证实了其传播不变特性和自恢复特性。这种携带横向OAM的三维时空局域波包为横向OAM未来的利用提供了新的机遇,有望应用于光通信、量子光学、光学成像等领域。

关键词：横向光学轨道角动量三维时空局域波包传播不变自恢复

带空气狭缝倒置结构的脊型硫系光波导后向受激布里渊散射研究

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物理学报 2024年第1期73卷 201-210页

作者：杨熙飞尚磊邹林儿沈云南昌大学物理与材料学院南昌330031

受激布里渊散射效应具有光谱线宽窄、频率稳定和增益方向敏感等优点,常用于激光器,慢光产生和微波光子滤波器等.本文基于As_(2)S_(3)硫系玻璃、以SiO_(2)为衬底设计了一种亚微米尺寸的带空气狭缝倒置结构脊型波导结构,具有高达8.22×10^... 详细信息

受激布里渊散射效应具有光谱线宽窄、频率稳定和增益方向敏感等优点,常用于激光器,慢光产生和微波光子滤波器等.本文基于As_(2)S_(3)硫系玻璃、以SiO_(2)为衬底设计了一种亚微米尺寸的带空气狭缝倒置结构脊型波导结构,具有高达8.22×10^(4)W^(–1)·m^(–1)的后向受激布里渊散射增益系数.研究显示在该结构的同种光学和声学模式下,更小的声光场有效模场面积具有更高的后向受激布里渊散射增益系数.还分析了硫系玻璃的光学损耗对后向受激布里渊散射的影响,发现当波导长度超过最优值后,斯托克斯光波功率开始下降,而增大泵浦光功率不仅可以提高斯托克斯光波功率的极大值,同时还会增大波导长度的最优值.当所输入的泵浦光功率为20 mW时,受激布里渊散射增益达到100 d B波导长度仅需要2 cm,这非常有利于光子器件的片上集成.

关键词：受激布里渊散射硫系光波导有效模场面积光学损耗

重离子储存环CSRe上类钠Kr^(25+)离子的双电子复合精密谱学实验研究

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物理学报 2024年第12期73卷 147-158页

作者：邵林黄忠魁汶伟强汪书兴黄厚科马万路刘畅汪寒冰陈冬阳刘鑫周晓鹏赵冬梅张少锋朱林繁马新文华南师范大学物理学院量子调控工程与材料重点实验室广州510006 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究,不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义,而且可以作为一种新的精密谱学工具,用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等.在兰州重离子储存环CSRe上... 详细信息

高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究,不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义,而且可以作为一种新的精密谱学工具,用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等.在兰州重离子储存环CSRe上,安装了专门用于电子-离子复合精密谱学实验的电子束能量调制系统,质心系下电子-离子碰撞能量的调制范围达到0—1 keV.在CSRe电子冷却器下游安装了自主研制的塑料闪烁体探测器和多丝正比探测器,用于探测复合离子.在此基础上,使用Kr^(25+)离子在CSRe上进行了首次双电子复合测试实验,实验测量了质心系能量0—70 eV的双电子复合速率系数.为了更好地理解实验测量结果,利用FAC(flexible atomic code)程序计算了Kr^(25+)离子的双电子复合速率系数,并与实验做了细致对比,整体符合很好,而且发现3s→41(△n=1)的共振跃迁对实验谱线有很大的贡献.实验结果表明,CSRe双电子复合实验平台具有非常好的稳定性和可重复性,能够为下一步开展更高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验、检验强场量子电动力学效应以及原子核性质精密测量等前沿实验提供支持.

关键词：双电子复合储存环CSRe 电子冷却器多丝正比探测器

Ag/g-CN复合光催化剂的制备及其光解水产氢性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：王瑞富笑男郭叶飞张进峰陈蓉沈凡博河南工业大学物理学院上海大学理学院物理系

通过光沉积法制备了银含量不同的银/石墨相氮化碳(Ag/g-C3N4)复合光催化剂。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等对其表面形貌、结构、化学组成及光学性能进行了表征和测试。结果表明：Ag/g-C... 详细信息

通过光沉积法制备了银含量不同的银/石墨相氮化碳(Ag/g-C3N4)复合光催化剂。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等对其表面形貌、结构、化学组成及光学性能进行了表征和测试。结果表明：Ag/g-C3N4复合光催化剂主要由不规则的大块颗粒和许多大小、形状不一的小颗粒组成；Ag纳米颗粒的引入没有改变g-C3N4的晶体结构，Ag纳米颗粒以零价金属形式存在；Ag/g-C3N4复合光催化剂紫外区光吸收性能显著提高；Ag纳米颗粒的引入有效地抑制了光生电子-空穴对的复合，同时也促进了电荷的迁移。光解水产氢实验表明，Ag 含量不同的Ag/g-C3N4复合光催化剂的产氢速率相比于g-C3N4都明显提升，且1%Ag/g-C3N4的产氢速率最佳，达到了636.71 μmol/（g·h），是g-C3N4的 8.9倍。

关键词：石墨相氮化碳银纳米颗粒光解水产氢催化剂

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亮氨酸与异亮氨酸太赫兹光谱的振动模式分析

光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1255-1261页

作者：刘晓松赵国忠屈媛首都师范大学物理系北京市太赫兹波谱与成像重点实验室教育部太赫兹光电子重点实验室北京100048 内蒙古大学物理科学与技术学院内蒙古呼和浩特010021

氨基酸是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物,是构成蛋白质的基本单位,其种类,数量和排列直接影响蛋白质的生物功能,对维持机体功能有重要意义。氨基酸分子间振动模式(扭转,氢键和集体振动)大部分处于太赫兹(THz)波段,表现出独特的吸... 详细信息

氨基酸是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物,是构成蛋白质的基本单位,其种类,数量和排列直接影响蛋白质的生物功能,对维持机体功能有重要意义。氨基酸分子间振动模式(扭转,氢键和集体振动)大部分处于太赫兹(THz)波段,表现出独特的吸收特征,因此,对氨基酸进行THz光谱研究,能够更全面了解生物特性。总结前人实测的亮氨酸与异亮氨酸位于0.2~2.6 THz波段的吸收谱,同时,利用量子化学计算方法解释其形成机理。使用Gaussian09软件对单分子构型模拟计算,模拟方法为半经验法(PM6),从头计算法(HF,MP2)和密度泛函理论(B3LYP,M06-2X)结合6-311+G(d,p)高斯型基组;使用Materials Studio 2019软件对晶胞构型模拟计算,模拟方法为广义梯度近似的PBE,PBEsol,RPBE和WC等四种密度泛函结合平面波基组。结果表明:单分子构型模拟均缺少吸收峰位,不同方法对同一振动模式的峰位计算不同,因此,对分子间相互作用较强的结构,进行单一方法的该构型模拟,很大程度不能正确匹配振动模式,且受原子轨道线性组合方法影响,与输入结构相比,输出结构由COO^(-)和NH_(3)^(+)基团变为COOH和NH_(2),无法体现实际振动模式;晶胞构型模拟对分子内和分子间振动模式描述,吸收峰位与实测值匹配较好,不存在质子转移情况,较好指认实测峰位的振动模式。亮氨酸与异亮氨酸使用PBEsol泛函计算结果最接近实测值,说明模拟计算需充分考虑结构与泛函的匹配性,即对结构交换关联能的描述,也说明同一泛函对异构体的普适性,此外,不能以结构优化后差异作为判断泛函是否适用的标准。晶胞构型计算结果包含分子间振动模式,是单分子构型无法得到的结果,且数据进行半峰全宽拟合,导致两种构型结果在某一实测峰位处的振动模式存在差异。

关键词：太赫兹吸收谱氨基酸量子化学计算振动模式异构体