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C_(60)超原子近自由电子能带

科学通报 2024年第10期69卷 1327-1342页

作者：崔兴霞苑青娄灿灿李亚菲丰敏武汉大学物理科学与技术学院人工微纳结构教育部重点实验室武汉430072 武汉大学高等研究院武汉430072

从传统观念理解,有机分子及其固体的光电特性主要由前线轨道及其相互作用决定.本文以C_(60)为例,展示新的分子轨道和相互作用及其在有机半导体中产生的类金属近自由电子能带.一类是C_(60)超原子分子轨道:超原子分子轨道广泛存在于具有... 详细信息

从传统观念理解,有机分子及其固体的光电特性主要由前线轨道及其相互作用决定.本文以C_(60)为例,展示新的分子轨道和相互作用及其在有机半导体中产生的类金属近自由电子能带.一类是C_(60)超原子分子轨道:超原子分子轨道广泛存在于具有中空结构的体系,如层状、管状、笼状结构甚至芳香性分子中.其波函数模的平方在空间上非常弥散,因此在范德华固体中也能杂化生成近自由电子能带.另一类是C_(60)类共价准键相互作用:在黑磷表面被压缩的C_(60)单层中,C_(60)像超原子一样通过被基底模板化的π-π堆叠类共价准键相互作用,生成近自由电子能带.同传统观点相比,前者是利用能量更高、空间更扩展的镜像态在较远距离下生成近自由电子能带;而后者则是通过能量更低、更束缚的前线分子轨道在更短的距离中获得.两者均体现了以整个分子为超原子来相互作用的超原子材料制造思想.基于这一思想,有望构筑具有超高载流子迁移率的新型范德华有机半导体.

关键词： C_(60) 范德华间距超原子分子轨道类共价准键近自由电子能带载流子迁移率

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一维合成维度水基声子晶体

物理学报 2024年第10期73卷 221-226页

作者：胡晨阳梁家洛郑日翌陆久阳邓伟胤黄学勤刘正猷华南理工大学物理与光电学院广州510640 武汉大学物理科学与技术学院人工微纳结构教育部重点实验室武汉430072

水下声学在水下通信、水下定位和导航等方面具有广泛的应用.借助拓扑物理的概念,研究水基声子晶体中的拓扑态为水下声波的创新性调控提供了一种全新的手段,既有基础研究价值,又有重要的应用前景.本文设计了一种一维的双层铁栅水基声子晶... 详细信息

水下声学在水下通信、水下定位和导航等方面具有广泛的应用.借助拓扑物理的概念,研究水基声子晶体中的拓扑态为水下声波的创新性调控提供了一种全新的手段,既有基础研究价值,又有重要的应用前景.本文设计了一种一维的双层铁栅水基声子晶体,通过把层间的相对横向平移量等效成一个合成维度,实现了合成二维狄拉克点.相对平移量的改变导致二重简并能带打开带隙.伴随着带隙的打开、闭合以及再次打开,能带发生翻转,也就是发生拓扑相变,从一种能谷相变化到另一种能谷相.在不同能谷相声子晶体构成的界面处,能谷陈数保证界面态的确定性存在.数值仿真与实验测量结果吻合良好,都展示了不同能谷相声子晶体的体能带以及它们之间的界面态色散.本文提出的水基声子晶体结构简单,借助合成维度的概念,为在低维实空间体系中研究高维体系拓扑特性提供了一种有效的途经,有望为拓扑功能性水声器件的设计提供新思路.此外,可以把实空间体系拓展到二维甚至是三维,并引入更多的合成维度,用于研究更高维度体系的拓扑态及其输运特性.

关键词：水基声子晶体合成维度狄拉克点界面态

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具有层级结构集体影响力的多数投票模型

物理学报 2024年第2期73卷 38-48页

作者：陈奕多韵雨婷关剑月吴枝喜兰州大学物理科学与技术学院兰州730000 兰州理论物理中心兰州730000 兰州大学量子理论及应用基础教育部重点实验室兰州730000

多数投票模型是观点动力学研究中的常用模型,本文在多数投票模型的基础上引入了具有层级结构的集体影响力,以节点周边层级结构上的节点的度衡量中心节点的观点权重,即为集体影响力参数.通过蒙特卡罗模拟,研究了具有集体影响力的多数投... 详细信息

多数投票模型是观点动力学研究中的常用模型,本文在多数投票模型的基础上引入了具有层级结构的集体影响力,以节点周边层级结构上的节点的度衡量中心节点的观点权重,即为集体影响力参数.通过蒙特卡罗模拟,研究了具有集体影响力的多数投票模型在ER(Erdos and Rényi)随机网络与无标度网络上观点的演化,发现系统观点均出现了有序-无序相变,且相比原始多数投票模型更容易趋于无序,即相变临界点更小.原因是考虑具有层级结构的集体影响力时,系统的集体影响力参数值整体减小,且分布数目随着参数值的增大而减少,呈“长尾”趋势,占少数的高影响力个体使周围节点的观点产生跟随现象,随着噪声参数的增大,当少数的高影响力个体趋于无序时,整个系统也会趋于无序,即系统更容易达到无序状态.最后通过有限尺寸标度法,发现无论在ER随机网络或在无标度网络中,具有集体影响力的多数投票模型的相变均为Ising模型普适类.

关键词：多数投票模型集体影响力复杂网络相变

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40~90 nm波段极紫外多层膜研究进展

光学精密工程 2024年第9期32卷 1293-1306页

作者：来搏蒋励齐润泽王占山同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

极紫外多层膜反射镜在许多科学与技术领域,如极紫外光刻、天体物理学、等离子体诊断、阿秒物理和自由电子激光等方面有重要应用。多层膜使极紫外波段反射镜在正入射条件下具有高反射率和窄带宽成为可能。多层膜反射镜是极紫外成像和光... 详细信息

极紫外多层膜反射镜在许多科学与技术领域,如极紫外光刻、天体物理学、等离子体诊断、阿秒物理和自由电子激光等方面有重要应用。多层膜使极紫外波段反射镜在正入射条件下具有高反射率和窄带宽成为可能。多层膜反射镜是极紫外成像和光谱应用的重要器件,多层膜构成的极紫外成像系统已成功完成多个太阳单一谱线的成像观测。本文综述了40~90 nm波段最有前景的多层膜的研究进展。首先简要介绍了多层膜的基本原理,叙述了40~90 nm波段材料光学常数的测量,总结了Mg基、Sc基和镧系材料以及其他材料组成多层膜的进展,给出了目前达到的最佳反射率和带宽,阐明了多层膜的时间稳定性,从而为40~90 nm波段多层膜制备提供了技术指导。

关键词：光学薄膜极紫外多层膜窄带高反射

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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

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不同部位鱼腥草多糖的结构表征与生物活性

中国食品学报 2024年第3期24卷 276-286页

作者：和梦瑶董泽宇张兰兰吴婷潘思轶徐晓云华中农业大学食品科学技术学院、环境食品学教育部重点实验室果蔬加工与品质调控湖北省重点实验室武汉430070

鱼腥草是我国传统的药食同源植物,其富含的多糖已被证明具有多种生物活性。目前,关于鱼腥草多糖的研究多集中在全株或地上部分,不同部位鱼腥草多糖结构与活性的差异鲜有报道。本研究对鱼腥草的地下茎、茎和叶3个部位的多糖分别进行提取... 详细信息

鱼腥草是我国传统的药食同源植物,其富含的多糖已被证明具有多种生物活性。目前,关于鱼腥草多糖的研究多集中在全株或地上部分,不同部位鱼腥草多糖结构与活性的差异鲜有报道。本研究对鱼腥草的地下茎、茎和叶3个部位的多糖分别进行提取分离,并测定其结构、体外抗氧化活性和α-葡萄糖苷酶抑制活性,旨在探究鱼腥草多糖结构与生物活性的关系。结果表明,鱼腥草3个部位的多糖均为酸性多糖,均由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖醛酸以及少量的岩藻糖、甘露糖、木糖和葡萄糖醛酸组成,但比例各不相同;分子质量范围是4.11×10^(4)~1.20×10^(6)u;红外结构基本相同;叶多糖具有较多的甲酯基和乙酰基基团,其含量分别为0.95%和1.05%;3种多糖的表面形态均为光滑平整的片状结构;叶多糖不具有三螺旋结构而地下茎多糖和茎多糖存在三螺旋结构。叶多糖的体外抗氧化活性与α-葡萄糖苷酶抑制活性最强。试验发现不同部位鱼腥草多糖的结构和生物活性存在差异,研究结果为鱼腥草多糖的构效关系研究提供了理论依据,并为鱼腥草多糖的开发和利用提供理论参考。

关键词：鱼腥草多糖结构抗氧化 α-葡萄糖苷酶

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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

NaCl,NaCl:Al与NaCl:Ca热释光峰值温度偏移特性

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物理学报 2024年第13期73卷 309-316页

作者：杨俊赵修良陈瑞达侯佳斌侯玉苗贺三军周超刘丽艳南华大学核科学技术学院衡阳421001 南华大学先进核能技术设计与安全教育部重点实验室衡阳421001

为深入地了解纯NaCl本身及其Al和Ca掺杂变体的热释光峰值温度偏移特性,通过第一性原理计算与热释光实验的结合方法,探讨了掺杂如何影响晶体的电子结构,并进一步分析热释光峰值温度的偏移机制.计算结果显示掺杂Al后NaCl的带隙略有增加至5... 详细信息

为深入地了解纯NaCl本身及其Al和Ca掺杂变体的热释光峰值温度偏移特性,通过第一性原理计算与热释光实验的结合方法,探讨了掺杂如何影响晶体的电子结构,并进一步分析热释光峰值温度的偏移机制.计算结果显示掺杂Al后NaCl的带隙略有增加至5.20 eV,掺杂Ca则导致带隙显著减小至0 eV,这些掺杂不仅改变了带隙宽度,还引入了不同的缺陷形成能,这可能导致热释光峰值温度在较低温度出现,且会随实验条件的变化而偏移.通过热释光实验对理论预测结果进行了验证,结果显示在加热速率增加时,所有样品的热释光峰值温度均有所增加,且NaCl:Al的变化最为显著,从276 K增至340 K;而在1—25 mGy剂量范围内随着辐照剂量的增加,热释光峰值温度的增长变化较小,尤其是NaCl:Ca仅从195 K增至202 K.基于第一性原理的计算及热释光峰值温度偏移特性的实验研究对于不同掺杂材料的应用具有重要参考意义.

关键词：热释光特性 NaCl掺杂第一性原理电子结构

用于刑侦检测的日盲紫外折衍混合变焦光学系统设计

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光学学报 2024年第4期44卷 273-282页

作者：宋逸辰唐玉凤赖涛袁沛琦丁骁炜毛珊赵建林西北工业大学物理科学与技术学院光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室陕西省光信息技术重点实验室陕西西安710129

基于ARTCAM-407UV-WOM型紫外探测器,结合光学系统成像性能要求和光学元件成像特性,提出一种基于Qcon非球面和衍射表面的日盲紫外折衍混合变焦光学系统设计方法。所设计的系统仅由5块透镜组成,采用氟化钙和熔融石英两种材料,工作波段为0.... 详细信息

基于ARTCAM-407UV-WOM型紫外探测器,结合光学系统成像性能要求和光学元件成像特性,提出一种基于Qcon非球面和衍射表面的日盲紫外折衍混合变焦光学系统设计方法。所设计的系统仅由5块透镜组成,采用氟化钙和熔融石英两种材料,工作波段为0.24~0.27μm,连续变焦范围为40~100 mm。分析结果显示,该系统在整个变焦范围内,奈奎斯特空间频率在11 lp/mm处的调制传递函数值均高于0.7,全视场畸变小于0.06%,表明该设计方法能够满足日盲紫外连续变焦系统结构简单、体积小、像质优良、像面稳定等设计和刑侦检测使用要求,对此类光学系统的设计具有一定借鉴意义。

关键词：光学设计混合光学系统 Q型非球面日盲紫外光变焦光学系统