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CrO_(2)单层:一种兼具高居里温度和半金属特性的二维铁磁体

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物理学报 2024年第10期73卷 278-286页

作者：刘冰心李宗良山东师范大学物理与电子科学学院济南250358

半金属铁磁体在费米能级附近具有特殊的能带结构,电子极化率可高达100%,在自旋电子学领域备受关注.但是大部分铁磁半金属材料的居里温度远低于室温,这大大限制了二维铁磁半金属材料的实际应用.因此寻找具有高居里温度的半金属铁磁体是... 详细信息

半金属铁磁体在费米能级附近具有特殊的能带结构,电子极化率可高达100%,在自旋电子学领域备受关注.但是大部分铁磁半金属材料的居里温度远低于室温,这大大限制了二维铁磁半金属材料的实际应用.因此寻找具有高居里温度的半金属铁磁体是一项具有挑战性的工作.本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法,研究了过渡金属氧化物CrO_(2)单层的晶体结构、电子特性、基态磁性和铁磁相变.形成能计算、声子谱计算和分子动力学模拟表明CrO_(2)具有动力学稳定性和热稳定性,弹性常数计算表明CrO_(2)具有力学稳定性.基于GGA+U和SCAN方法的自旋极化计算表明CrO_(2)单层的磁基态是铁磁态.采用GGA+U方法计算了CrO_(2)的电子态密度和能带结构,CrO_(2)被确认为一种宽带隙的二维铁磁半金属.运用蒙特卡罗模拟方法求解Heisenberg模型,得到CrO_(2)单层是一种居里温度超过400 K的二维本征半金属铁磁体.CrO_(2)单层的高居里温度在二维铁磁材料中并不多见,在半金属材料中更为稀少,这将使它成为制备自旋电子器件和研究自旋量子效应的理想材料.

关键词：过渡金属氧化物二维铁磁半金属居里温度第一性原理

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薄膜微盘激射性质

物理学报 2024年第8期73卷 105-114页

作者：徐宇轩姚泰宇邓莉陈诗枚徐辰尧唐文轩华东师范大学物理与电子科学学院上海200241

基于半导体变形微腔的定向激射效应,在各向同性薄膜中制备变形微腔,将为多功能、高集成光子有源芯片提供新的解决方案.利用二维波动光学理论,以Z切向掺饵铌酸锂薄膜蚶线形微盘中的TE20,1模式为例,分析了不同变形因子ε微盘的模式分布、... 详细信息

基于半导体变形微腔的定向激射效应,在各向同性薄膜中制备变形微腔,将为多功能、高集成光子有源芯片提供新的解决方案.利用二维波动光学理论,以Z切向掺饵铌酸锂薄膜蚶线形微盘中的TE20,1模式为例,分析了不同变形因子ε微盘的模式分布、品质因子Q、定向激射效果D以及庞加莱截面图.理论模拟结果显示,微盘变形过程中微盘周长与谐振波长的比值近似为一定值.当ε大于0.24时,微盘具有较好的单向激射性,Q值大于10^(5);当ε变形因子大于0.4时,庞加莱截面图几乎被混沌海区域占据,Q值低于10^(3).因此,薄膜蚶线形微盘变形因子ε在0.24—0.4之间时,微盘不仅具有高的品质因子(Q值为10^(3)—10^(5)),激射方向性也较高(D值为6.45—8.32).

关键词：蚶线形微盘模式分布品质因子定向激射

基于相位同步动力学重构网络单纯复形的相互作用

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物理学报 2024年第12期73卷 78-88页

作者：罗恺明管曙光邹勇华东师范大学物理与电子科学学院上海200241

复杂网络的高阶相互作用,如单纯复形和超边等,已经成为了研究的热点.本文提出一种基于节点同步动力学的特性来重构网络的单纯复形结构的新方法.通过分析Kuramoto-Sakaguchi模型中节点相位的时间序列同步性,建立了网络拓扑结构的解析描述... 详细信息

复杂网络的高阶相互作用,如单纯复形和超边等,已经成为了研究的热点.本文提出一种基于节点同步动力学的特性来重构网络的单纯复形结构的新方法.通过分析Kuramoto-Sakaguchi模型中节点相位的时间序列同步性,建立了网络拓扑结构的解析描述,实现了对网络结构的精确辨识.该方法的核心在于,运用理论手段推导得到了拉普拉斯矩阵与线性化Kuramoto-Sakaguchi系统相位之间的解析联系.这一联系不仅具有强大的普适性,而且能够有效地应用于识别包含任意阶单纯复形相互作用的网络结构.本文的研究进一步表明,这种解析关系能够用于鉴别网络中的对称节点,并且通过数值模拟证实了间接相互作用节点之间发生遥同步的现象与网络结构的对称性有着密切的联系.这些发现为深入理解网络的结构特性和动力学行为提供了新的理论工具和视角.

关键词：复杂网络单纯复形相位同步高阶相互作用

基于功能性状的中亚热带岩溶常绿落叶阔叶混交林物种多样性维持研究

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生态学报 2024年第10期44卷 4400-4411页

作者：李玉玲梁素周丽珠梁士楚宁钧莹莫君容李东蓉广西师范大学生命科学学院桂林541006

理解植物功能性状和功能实体在森林群落的分布,有助于探讨物种丧失对森林生态系统功能、冗余和恢复力的影响。为了解脆弱的岩溶石山森林在应对生物多样性丧失的生态系统反馈,对桂林岩溶石山两块1hm~2的常绿落叶阔叶混交林的木本植物数... 详细信息

理解植物功能性状和功能实体在森林群落的分布,有助于探讨物种丧失对森林生态系统功能、冗余和恢复力的影响。为了解脆弱的岩溶石山森林在应对生物多样性丧失的生态系统反馈,对桂林岩溶石山两块1hm~2的常绿落叶阔叶混交林的木本植物数据进行了分析。包括基于功能性状计算功能多样性、构建功能实体计算功能冗余以及采用Pearson相关分析和Mantel检验评估物种多样性指标在生态系统的维持机制。结果显示:(1)青冈+大叶榉树群落的功能多样性指标均低于鱼骨木+青冈+圆叶乌桕群落,且两个群落间功能均匀度不相关(P>0.05),功能丰富度、功能离散度和Rao′s二次熵呈现极显著相关性(P<0.001),功能分散度呈现显著相关性(P<0.05)。(2)两个群落的物种丰富度与功能冗余指标表现出相似的线性关系,即物种丰富度与功能实体等级、功能冗余、功能超冗余呈正相关,与功能脆弱性呈负相关关系。(3)不同植物功能性状间、不同功能多样性指标间和不同功能冗余指标间的相关性较强,功能多样性指标和功能冗余指标间无显著相关性,但功能性状与功能多样性指标、功能性状与功能冗余指标均存在不同程度的相关性。而在功能实体与物种多样性指标的相关性方面,呈现出同物种丰富度与物种多样性指标相似的显著度。另外,物种多度与物种丰富度、功能分散度、功能离散度、Rao′s二次熵及功能脆弱性均显著相关。总之,在岩溶石山常绿落叶阔叶混交林中,高功能多样性的群落存在高功能冗余的现象,但功能多样性和功能冗余是相互独立的因素;物种丰富度高的群落所提供的保险效应无法抵消其生态系统的脆弱性。因此,不能仅通过保护物种丰富度来维持生态系统的特有功能,还应充分考虑多度对生态系统功能的贡献,以更有效地实现对岩溶石山森林生态系统的保护。

关键词：功能多样性功能冗余岩溶石山常绿落叶阔叶混交林物种多样性

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等离子体环境中相对论效应对类氢离子光电离过程的影响

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物理学报 2024年第8期73卷 97-104页

作者：戈迪赵国鹏祁月盈陈晨高俊文侯红生嘉兴大学数据科学学院嘉兴314001 杭州师范大学物理学院杭州311121

本文在偶极近似下计算了Debye等离子体环境中C^(5+),Al^(12+)和W^(73+)离子的光电离截面,重点研究了相对论效应对势形共振、Cooper极小和虚态效应的影响.研究结果表明,相对论效应随核电荷数的增大而增大,使得精细结构劈裂越来越显著,在... 详细信息

本文在偶极近似下计算了Debye等离子体环境中C^(5+),Al^(12+)和W^(73+)离子的光电离截面,重点研究了相对论效应对势形共振、Cooper极小和虚态效应的影响.研究结果表明,相对论效应随核电荷数的增大而增大,使得精细结构劈裂越来越显著,在光电离截面中出现了双共振结构的现象,并且共振峰的大小、宽度和位置的差异都随着核电荷数的增加而越来越大;分截面出现Cooper极小位置的差异也越来越大,在总截面中叠加的极小值越来越浅;出现虚态效应的等离子体屏蔽长度以及低能区光电离截面虚态增强的截面值也存在明显差异.

关键词：光电离相对论效应势形共振 Cooper极小

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微腔辅助的自旋动力学特性和超辐射相变

光学学报 2024年第5期44卷 245-252页

作者：崔超冯彦林山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东济南250358

将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中,并与光学微腔系统相耦合,建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响,并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型... 详细信息

将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中,并与光学微腔系统相耦合,建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响,并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型具有重要的研究意义,且为深入研究腔量子调控提供了可行方案。

关键词：量子光学光学微腔超辐射自旋动力学玻色爱因斯坦凝聚

部分相干矢量光场研究进展:从二维光束到三维光场(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 114-138页

作者：陈亚红董震刘永雷刘琳王飞蔡阳健苏州大学物理科学与技术学院江苏苏州215006 山东师范大学物理与电子科学学院山东济南250358

回顾了光场相干与偏振联合调控的研究进展,重点介绍了具有特殊空间相干结构的二维部分相干矢量光束的表征、合成及在复杂环境中的鲁棒传输特性;结合纳米光子学的发展,将二维部分相干矢量光束推广到了三维部分相干矢量光场,给出了三维部... 详细信息

回顾了光场相干与偏振联合调控的研究进展,重点介绍了具有特殊空间相干结构的二维部分相干矢量光束的表征、合成及在复杂环境中的鲁棒传输特性;结合纳米光子学的发展,将二维部分相干矢量光束推广到了三维部分相干矢量光场,给出了三维部分相干矢量光场的相干与偏振表征,分析了部分相干紧聚焦矢量光场中的三维偏振结构,包括偏振维度、三维非寻常偏振态、自旋角动量结构等。研究表明相干性在赋予了矢量结构光场新颖自由度的同时,导致了二维矢量光束的鲁棒传输特性以及紧聚焦矢量光场新型三维偏振结构。

关键词：部分相干光场矢量光场光场调控相干与偏振光场相干结构调控

ZnO/ZnSe复合材料的制备、表征及催化特性

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1005-1010页

作者：张晓凯蒋瑞枫付晓雪刘忠民山东师范大学物理与电子科学学院山东济南250014 山东师范大学化学化工与材料科学学院山东济南250014 山东师范大学资产与实验室管理处山东济南250014

对传统的两步水合热法进行改进,采用更加经济、安全、简便的方法在室温下合成ZnO/ZnSe核壳结构。调节原料比例,实验温度,优化了制备ZnO/ZnSe核壳结构的最佳生长与修饰条件,使其具有良好的分散性,时间稳定性,良好的发光特性。研究采用醋... 详细信息

对传统的两步水合热法进行改进,采用更加经济、安全、简便的方法在室温下合成ZnO/ZnSe核壳结构。调节原料比例,实验温度,优化了制备ZnO/ZnSe核壳结构的最佳生长与修饰条件,使其具有良好的分散性,时间稳定性,良好的发光特性。研究采用醋酸锌作为锌源,硒粉作为硒源,通过调整原料比例以及实验温度制备出球形核壳结构的ZnO/ZnSe复合材料,用透射电子显微镜(TEM),X射线粉末衍射仪(XRD),紫外可见分光光度计(UV-Vis),光致发光光谱(PL),X射线光电子能谱(XPS)对晶体结构进行了表征,同时对光催化性能进行了研究。结果表明,改变实验条件,原料比例为Zn∶Se=1.6∶1,温度为80℃时生成的ZnO/ZnSe核壳结构对甲基橙溶液有较好的吸光效果。ZnSe过厚的壳层生长会阻碍复合材料对甲基橙的降解效率。实验数据结合理论分析得到了实验最佳条件。

关键词： ZnO/ZnSe核壳结构光催化透射电镜 X射线光电子能谱

光时域布里渊分布式光纤动态应变传感技术研究进展

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激光与光电子学进展 2024年第13期 121-133页

作者：韦若雪刘戈陆杭林邵来鹏唐剑胡君辉广西师范大学物理科学与技术学院

布里渊分布式光纤传感技术可以实现分布式、长距离、高精度的温度或应变传感，在大型基础设施安全监测方面具有广泛的应用前景。传统的布里渊光时域分析技术（BOTDA）和布里渊光时域反射技术（BOTDR）由于需要通过扫频测量布里渊增益谱... 详细信息

布里渊分布式光纤传感技术可以实现分布式、长距离、高精度的温度或应变传感，在大型基础设施安全监测方面具有广泛的应用前景。传统的布里渊光时域分析技术（BOTDA）和布里渊光时域反射技术（BOTDR）由于需要通过扫频测量布里渊增益谱进而获得布里渊频移，测量过程较为耗时，难以胜任动态应变的测量。针对这一问题，学者们提出了多种解决技术方案并取得了很好的研究成果。本文对光时域布里渊分布式光纤动态应变传感技术的研究进展进行了详细综述，包括斜坡辅助布里渊光时域分析技术（SA-BOTDA）和布里渊光时域反射技术（SA-BOTDR）、捷变频BOTDA/R技术、啁啾链BOTDA/R技术和光频梳BOTDA技术等。

关键词：分布式光纤传感布里渊散射动态应变布里渊光时域反射