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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

温度和共混浓度对激基复合物与电致激基复合物共存体系的磁效率调控

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科学通报 2024年第4期69卷 596-605页

作者：吴雨廷朱洪强赵茜刘俊宏彭腾汪波熊祖洪西南大学物理科学与技术学院重庆400715 重庆师范大学物理与电子工程学院重庆401331

激基复合物(exciplex)和电致激基复合物(electroplex)经常同时产生于体异质结的有机发光二极管(organic light emitting diodes,OLEDs),有报道称利用这两种发射态共存的器件实现了高效率发光.器件高效率的物理机制与共存体系中自旋对态(... 详细信息

激基复合物(exciplex)和电致激基复合物(electroplex)经常同时产生于体异质结的有机发光二极管(organic light emitting diodes,OLEDs),有报道称利用这两种发射态共存的器件实现了高效率发光.器件高效率的物理机制与共存体系中自旋对态(spin-pair states)的微观过程有关,相关微观过程还有待深入研究.本文以特征的有机磁场效应(organic magnetic field effects)作为主要探测工具,通过改变器件的工作温度和给体与受体的共混比例来研究这种双发射态共存体系中自旋对态的演变过程.实验结果表明:降低发光器件的环境温度不仅会减弱从高能激基复合物到低能电致激基复合物的Dexter能量传递过程,而且因器件偏压增高还会引起电致激基复合物电荷转移(charge-transfer,CT)态的场致解离,使其数量较少,导致其CT态的反向系间窜越(reverse intersystem crossing,RISC)过程减弱.另外,增加发光层中给体的浓度会引起电荷注入更不平衡,增强过剩的空穴载流子与电致激基复合物的解离反应,这也会减弱电致激基复合物CT态的RISC过程.因此,温度降低或给体含量增多,器件的磁效率(magneto-efficiency,Mη)从原来受RISC过程主导的负磁效应转化为受系间窜越(intersystem crossing,ISC)过程主导的正磁效应.本工作有利于深入理解激基复合物和电致激基复合物共存体系中自旋对态的物理微观机制.

关键词：有机发光二极管磁效率反向系间窜越激基复合物电致激基复合物

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LHCb实验上五夸克态研究进展

科学通报 2024年

作者：张黎明傅金林蔡浩清华大学工程物理系中国科学院大学武汉大学物理科学与技术学院

在粒子物理标准模型中,强相互作用由量子色动力学(quantum chromodynamics, QCD)描述.尽管QCD在高能标下的渐进自由特性已经得到大量实验验证,但人们对QCD在低能标下的非微扰特性仍然知之甚少,而强相互作用的夸克禁闭现象长期以来一直... 详细信息

在粒子物理标准模型中,强相互作用由量子色动力学(quantum chromodynamics, QCD)描述.尽管QCD在高能标下的渐进自由特性已经得到大量实验验证,但人们对QCD在低能标下的非微扰特性仍然知之甚少,而强相互作用的夸克禁闭现象长期以来一直是世界难题.强子谱学是理解强相互作用的重要手段.五夸克态作为奇特强子态具有丰富的内部结构,为研究强相互作用提供了独特的平台.自2015年LHCb实验首次发现五夸克态以来,关于五夸克态的理论和实验研究相互促进,均得到了快速发展.本文将介绍LHCb实验在五夸克态研究中取得的进展,并展望LHCb新的运行取数和未来升级计划为五夸克态研究带来的机遇.

关键词：大型强子对撞机 LHCb实验奇特强子态五夸克态

脉冲电流作用下纯铁及RPV钢缺陷修复的正电子湮没研究

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核技术 2024年第8期47卷 15-22页

作者：文海懿全琪玮杨炫烨赵文增张思敏吴奕初刘向兵武汉大学物理科学与技术学院湖北省核固体物理重点实验室武汉430072 苏州热工研究院有限公司苏州215004

为探究电脉冲处理(Electropulsing Treatment,EPT)对金属材料缺陷的修复作用,设计了一套电脉冲处理设备和与其配套的处理方法,并对电子辐照样品与拉伸样品等含有缺陷的金属材料样品进行电脉冲处理。利用正电子谱学对原子尺度缺陷的十分... 详细信息

为探究电脉冲处理(Electropulsing Treatment,EPT)对金属材料缺陷的修复作用,设计了一套电脉冲处理设备和与其配套的处理方法,并对电子辐照样品与拉伸样品等含有缺陷的金属材料样品进行电脉冲处理。利用正电子谱学对原子尺度缺陷的十分灵敏的特点,对电脉冲处理后样品进行正电子寿命谱学等研究,获得纯铁及反应堆压力容器(Reactor Pressure Vessel,RPV)钢辐照或形变产生的缺陷及通过电脉冲处理后的部分“修复”情况。结果表明:缺陷“修复”的效果既与样品初始状态有关,又与电脉冲处理参数有关,电脉冲处理样品的正电子平均寿命和维氏硬度变化趋势一致。正电子湮没作为新的无损检测方法有望给出脉冲电流作用下材料损伤或缺陷“修复”的判据,可方便、快速及高灵敏探测实际工况部件的缺陷状态。

关键词：正电子湮没脉冲电流缺陷修复纯铁

基于Fortran语言的地球外辐射带电子三维数据同化建模

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1285-1298页

作者：罗陶荣曹兴马新付松倪彬彬王晓宇雷源武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072

开发地球电子辐射带的数据同化模型,对于理解辐射带电子的动态演化过程和辐射带空间天气预报具有重要意义.结合范阿伦卫星的辐射带电子观测数据和外辐射带三维扩散模型,采用卡尔曼滤波算法,本文开发了基于Fortran语言的外辐射带电子三... 详细信息

开发地球电子辐射带的数据同化模型,对于理解辐射带电子的动态演化过程和辐射带空间天气预报具有重要意义.结合范阿伦卫星的辐射带电子观测数据和外辐射带三维扩散模型,采用卡尔曼滤波算法,本文开发了基于Fortran语言的外辐射带电子三维数据同化模型(Three-dimensional Data Assimilative Model of Outer Radiation belt Electrons,简称TDAMORE),实现对L^(*)=3~7、能量范围为0.1~5 MeV、投掷角范围为5°~90°的外辐射带电子时空变化过程的三维重构.通过对2018年8月期间外辐射带电子通量演化过程的重构,证实TDAMORE模型可以较好地重现不同能量和不同投掷角电子通量在磁暴前后的演化特征.通过分析电子通量的观测和同化结果之间的相关系数、平均误差、平均绝对误差和均方误差,发现对于能量低于4 MeV的电子,观测与同化结果之间的相关系数基本大于0.8且误差相对较低.而对于更高能量的电子,观测与同化结果之间的误差相对较高,这可能是同化模型忽略了电磁离子回旋波对电子的散射损失导致的.

关键词：地球外辐射带电子通量三维数据同化范阿伦卫星 Fortran语言

哨声模合声波对辐射带电子扩散系数的多维建模及损失时间尺度建模研究

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1679-1698页

作者：张琼月马新郭德宇付松倪彬彬武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072

哨声模合声波是地球内磁层中一种典型的等离子体电磁波动,对辐射带电子动态演化起着至关重要的作用.合声波可以与外辐射带电子发生相互作用,将电子散射至损失锥进而沉降至大气;此外合声波也能将几十keV的电子加速到几MeV,是辐射带相对... 详细信息

哨声模合声波是地球内磁层中一种典型的等离子体电磁波动,对辐射带电子动态演化起着至关重要的作用.合声波可以与外辐射带电子发生相互作用,将电子散射至损失锥进而沉降至大气;此外合声波也能将几十keV的电子加速到几MeV,是辐射带相对论电子的重要来源.因此,快速准确地计算合声波对辐射带电子的扩散系数,对于优化地球辐射带动理学建模并深入理解电子通量的演化机制具有重要作用.本研究利用Full Diffusion Code(FDC)定量计算了典型合声波波模对辐射带电子的弹跳平均投掷角、能量和交叉扩散系数,并建立了地球内磁层空间中L为2~7、背景环境参数α^(*)为1~13,投掷角α_(eq)为0°~90°、能量Ek为10 eV~10 MeV的电子散射系数矩阵数据库.在此基础上通过线性插值方法可以快速得到不同L和α^(*)参数条件下的合声波对辐射带电子的扩散系数,并计算相对误差验证应用线性插值方法的合理性和准确性.基于扩散系数矩阵数据库,本研究还计算了合声波散射辐射带电子的损失时间尺度,建立了以L、α^(*)和Ek为输入参数的电子损失时间尺度经验模型,从而可以快速获取合声波散射电子的损失时间尺度.结果表明,扩散系数矩阵数据库构建和线性插值方法的使用大幅度减少了获取不同L和α^(*)对应的扩散系数所需时间,同时建立的三维损失时间尺度经验模型可快速得到不同L、α^(*)和Ek所对应合声波散射辐射带电子的损失时间尺度,这些结果提高了地球辐射带动理学建模效率,对于空间天气预报具有重要意义.

关键词：波粒相互作用合声波辐射带电子扩散系数损失时间尺度

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初始大扰动条件下双流系统的粒子相空间振荡

地球物理学报 2024年第1期67卷 1-11页

作者：焦鹿怀付松倪彬彬张援农武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072

双流系统产生的不稳定性过程是近地空间中常见的等离子体不稳定性现象.地球磁尾、等离子体片边界层、地球弓激波、太阳风、极隙区和极光加速区观测到的静电孤立波被认为是由双流不稳定性产生.地球空间环境并非均匀稳态,因此对双流系统... 详细信息

双流系统产生的不稳定性过程是近地空间中常见的等离子体不稳定性现象.地球磁尾、等离子体片边界层、地球弓激波、太阳风、极隙区和极光加速区观测到的静电孤立波被认为是由双流不稳定性产生.地球空间环境并非均匀稳态,因此对双流系统演化过程的研究往往需要考虑初始的扰动.利用所建立的动理论粒子云模型方法,我们研究了初始大扰动下双流系统的不稳定性现象,发现初始大扰动条件下粒子相空间产生振荡现象,且振荡频率与初始扰动的空间波数有关,电场与电场能量也存在该频率成分.通过线性理论,求解出了粒子相空间振荡频率.它与粒子云模拟得到的频率一致.该频率为朗缪尔振荡频率的基础之上叠加一个与初始扰动的空间波数有关的频率偏移量.我们改变等离子体频率,进一步验证了上述结论.该研究结果表明初始扰动能够对双流系统的不稳定性现象产生重要影响,对于加深理解地球磁层中双流系统的演化过程有重要参考意义.

关键词：双流不稳定性粒子云模拟初始扰动线性理论

面向城区的基于图去噪的小区级RSRP估计方法

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计算机应用 2024年第3期44卷 855-862页

作者：郑毅廖存燚张天倩王骥刘守印华中师范大学物理科学与技术学院武汉430079

移动通信系统网络的规划、部署和优化都不同程度依赖于参考信号接收功率(RSRP)估计的准确性。传统上,基站覆盖小区内某信号接收点的RSRP可由对应的无线传播模型估计。在城市环境中,不同小区的无线传播模型需要使用大量RSRP实测数据校正... 详细信息

移动通信系统网络的规划、部署和优化都不同程度依赖于参考信号接收功率(RSRP)估计的准确性。传统上,基站覆盖小区内某信号接收点的RSRP可由对应的无线传播模型估计。在城市环境中,不同小区的无线传播模型需要使用大量RSRP实测数据校正。由于不同小区环境存在差异,经过校正后的模型只适用于对应小区,且小区内的RSRP估计精度低。针对上述问题,将RSRP估计问题转化为图去噪问题,并通过图像处理与深度学习技术得到小区级无线传播模型,不仅能实现小区整体的RSRP估计,且能适用于相似环境小区。首先,通过随机森林回归器逐点预测每个接收点的RSRP,得到整个小区的RSRP估计图;然后,将RSRP估计图和实测RSRP分布图之间的损失视为RSRP噪声图,提出基于条件生成对抗网络(CGAN)的图去噪RSRP估计方法,通过电子环境地图反映小区的环境信息,有效地降低不同小区的RSRP。实验结果表明,在无实测数据的跨小区RSRP预测场景下,所提方法预测RSRP的均方根误差(RMSE)为6.77 dBm,相较于基于卷积神经网络的RSRP估计方法EFsNet下降2.55 dBm;在同小区RSRP预测场景下,相较于EFsNet,模型参数量减小80.3%。

关键词：条件生成对抗网络机器学习参考信号接收功率无线传播模型图去噪

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小单元多丝漂移室探测器系统研制

原子能科学技术 2024年第1期58卷 218-224页

作者：黄鑫杰尹小豪何周波马朋胡荣江邹海川邱天力何志轩秦智秦雨浩魏向伦杨贺润鲁辰桂李蒙杨远胜李志杰段利敏中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049 兰州大学核科学与技术学院甘肃兰州730000 清华大学物理系北京100084

为精确测量CSR外靶终端靶前入射粒子的径迹,研制了多套小单元多丝漂移室探测器,该探测器灵敏面积为80 mm×80 mm,每套探测器包括x、x′、y、y′4个探测电极面,每个电极面引出16个阳极丝信号。前端电子学采用基于SFE16芯片的放大器,数据... 详细信息

为精确测量CSR外靶终端靶前入射粒子的径迹,研制了多套小单元多丝漂移室探测器,该探测器灵敏面积为80 mm×80 mm,每套探测器包括x、x′、y、y′4个探测电极面,每个电极面引出16个阳极丝信号。前端电子学采用基于SFE16芯片的放大器,数据读出系统采用基于HPTDC芯片的数据采集卡。采用两套小单元多丝漂移室对400 MeV/u的^(16)O束流位置进行了测试,探测器的工作气体为Ar(80%)+CO_(2)(20%),阳极丝电压为+900 V,场丝与阴极丝均接地,拟合得到的单层电极的位置分辨(拟合残差)为105.9μm,探测效率为99.3%,该指标可以满足现阶段CSR外靶终端大部分核物理实验对反应靶点的定位要求。

关键词：小单元多丝漂移室位置分辨探测效率

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