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高电荷态原子物理:电荷交换及其在X射线天文建模中的应用

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中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：魏宝仁张瑞田复旦大学大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室中国科学院近代物理研究所中国科学院大学核科学与技术学院

高电荷态离子与中性原子分子碰撞是一个多原子中心的量子态跃迁过程,具有强库仑场、多通道、高激发态等动力学基本特征.电荷交换过程研究不仅有助于理解原子尺度强库仑场下量子态的跃迁动力学,对极端条件下量子散射理论的检验和高温等... 详细信息

高电荷态离子与中性原子分子碰撞是一个多原子中心的量子态跃迁过程,具有强库仑场、多通道、高激发态等动力学基本特征.电荷交换过程研究不仅有助于理解原子尺度强库仑场下量子态的跃迁动力学,对极端条件下量子散射理论的检验和高温等离子体的诊断与建模同样具有重要意义.本文围绕高电荷态离子与原子分子电荷交换过程实验和理论研究发展的历史、现状和面临的挑战,综述了动力学相关的电荷交换总截面的绝对测量、量子态选择截面及伴随X射线发射的谱学研究,最后以彗星大气X射线起源为例,讨论了电荷交换在天体环境冷-热流非平衡态等离子体X射线天文观测建模中的重要性.

关键词：高电荷态离子电荷交换绝对截面态选择截面 X射线发射天文建模

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用瞬态光谱技术研究苯快速反应的微观机理

河南教育学院学报（自然科学版） 2009年第3期18卷 13-16页

作者：吴旌贺赵先林河南教育学院理论物理重点学科组河南郑州450046

以激波管作为加载工具、利用研制的瞬态谱测试技术,对苯在冲击波作用下的快速反应光谱及微观机理进行研究.研究表明:苯在冲击条件下,分子高温分解反应是从C-H键开始的,而不是C-C键.C-H键在温度达到一定值时首先断裂,进行C6H6+(M)→C6H5+... 详细信息

以激波管作为加载工具、利用研制的瞬态谱测试技术,对苯在冲击波作用下的快速反应光谱及微观机理进行研究.研究表明:苯在冲击条件下,分子高温分解反应是从C-H键开始的,而不是C-C键.C-H键在温度达到一定值时首先断裂,进行C6H6+(M)→C6H5+H+(M)的反应.此外,苯在冲击条件下及易发生高温分解反应,对此提出了一种防止杂色光误触发的新方法.

关键词：瞬态谱快速反应微观机理

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热电材料低维化的研究进展

河南教育学院学报（自然科学版） 2011年第3期20卷 25-28页

作者：吴旌贺史小波赵先林河南教育学院理论物理重点学科组河南郑州450046

热电材料是一种能够实现电能与热能之间直接转换的功能材料,它可提供一种既清洁又安全的发电和制冷方式,具有广泛的应用前景.近年来的理论和实验研究表明,低维化和小尺度化是热电材料研究和开发极具前景的发展方向.低维结构大大提高了... 详细信息

热电材料是一种能够实现电能与热能之间直接转换的功能材料,它可提供一种既清洁又安全的发电和制冷方式,具有广泛的应用前景.近年来的理论和实验研究表明,低维化和小尺度化是热电材料研究和开发极具前景的发展方向.低维结构大大提高了费米面附近的态密度,提高了Seebeck系数;将材料的晶粒细化到纳米级别,可以增加对载流子和声子的散射,降低热导率,最终提高了材料的热电性能.对低维热电材料的研究进展进行介绍和简要评述,并对影响低维热电材料的热电性质的因素进行了讨论.

关键词：低维热电材料量子点超晶格纳米线纳米管纳米复合材料

部分典型量子材料中准粒子超快动力学的第一性原理研究

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中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 34-52页

作者：周亚梅关梦雪北京理工大学物理学院先进光电量子结构与测量教育部重点实验室

准粒子作为对单粒子激发背后复杂多体现象的有效描述,在理解量子材料的宏观性质中扮演着重要角色.近年来,结合超快激光技术与各类探测手段,实现了对量子态及其动力学过程的高精度监测和操纵.这不仅加深了对准粒子激发机制的理解,还有助... 详细信息

准粒子作为对单粒子激发背后复杂多体现象的有效描述,在理解量子材料的宏观性质中扮演着重要角色.近年来,结合超快激光技术与各类探测手段,实现了对量子态及其动力学过程的高精度监测和操纵.这不仅加深了对准粒子激发机制的理解,还有助于驱动物质进入非平衡态,从而揭示出新的物理现象,促进新型功能材料的设计和应用开发.基于实时演化含时密度泛函理论(rt-TDDFT)的计算方法,可以超越线性响应理论的限制,第一性地模拟强耦合准粒子在非平衡状态下的动力学响应,揭示由强激光诱导的高度非线性现象及其物理机制,为优化光电器件性能提供了重要的理论支持.本文通过介绍基于rt-TDDFT的Ehrenfest动力学方法的理论基础和激光激发条件下多种准粒子演化的案例研究,展示了超快激光在量子材料物性探索和操控中的巨大潜力,同时凸显了动力学模拟在非平衡态及其时域性质研究方面的关键作用.

关键词：准粒子含时密度泛函理论量子材料物性调控

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古往今来之超导

科学中国人 2017年第8X期 159-161页

作者：王三军谭玉婷河南教育学院理论物理重点学科组郑州大学物理工程学院

从汞、锡到高温氧化物、多元化合物及合金,甚至有机超导材料,从低温技术到高压技术、薄膜技术、极快速冷却以及非晶无序技术,人类对超导电性的探索和认识从未停下过脚步。基于零电阻效应、迈斯纳效应、同位素效应、超导能隙、动量凝聚... 详细信息

从汞、锡到高温氧化物、多元化合物及合金,甚至有机超导材料,从低温技术到高压技术、薄膜技术、极快速冷却以及非晶无序技术,人类对超导电性的探索和认识从未停下过脚步。基于零电阻效应、迈斯纳效应、同位素效应、超导能隙、动量凝聚等概念,BSC理论问世,科学家们开始建立起比较完善的超导理论,随后开始了对超导技术应用阶段的准备阶段并最终爆发了超导技术开发时代。

关键词：超导发展史技术应用展望

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宇宙中的暗物质

河南教育学院学报（自然科学版） 2013年第1期22卷 7-9页

作者：乔庆鹏张向丹河南教育学院理论物理重点学科组河南郑州450046 新乡学院物理系河南新乡453003

对当前高能物理与宇宙学的研究热点之一暗物质进行了系统的介绍.介绍了暗物质的发展历史、分类、研究现状和研究方式.

关键词：宇宙学暗物质直接探测间接探测

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频率域电磁法电场梯度视电阻率研究

石油地球物理勘探 2025年

作者：罗志亮汤井田周聪肖晓有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学) 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室中南大学地球科学与信息物理学院东华理工大学地球物理与测控技术学院

频率域可控源电磁法（Controlled Source Electromagnetic Method,CSEM）相比大地电磁法具有抗干扰能力强、观测场值强度大等优势，在矿产资源、工程勘查等领域应用广泛。定义适当的视电阻率公式能更直观地反映地下介质的综合电性变化... 详细信息

频率域可控源电磁法（Controlled Source Electromagnetic Method,CSEM）相比大地电磁法具有抗干扰能力强、观测场值强度大等优势，在矿产资源、工程勘查等领域应用广泛。定义适当的视电阻率公式能更直观地反映地下介质的综合电性变化，视电阻率定义的研究一直是电磁法理论研究的重要课题之一。文中基于水平电偶极子在均匀大地表面产生的电场的解析式，推导了水平电场分量Ex的频率梯度和空间梯度解析式，用其计算均匀大地表面场值梯度响应；同时，基于加权外推法计算一维电磁响应，并采用三次样条插值算法计算场值的差分值。将电场梯度解析值与电场差分值进行对比，验证了频率梯度和空间梯度解析式的正确性。基于均匀半空间场值梯度等效层状介质场值梯度，采用数值迭代的二分法求解非线性方程得到电场梯度视电阻率。计算结果表明：文中所定义的视电阻率计算公式可以反映地电结构变化，用差分值代替场值梯度进行视电阻率计算能够达到精度要求；水平电场的空间梯度视电阻率可以像广域视电阻率一样在近区和远区分别收敛于一个接近模型底层和顶层电阻率的值，符合理论预期，但是频率梯度视电阻率测深曲线不收敛，无法正确反映地下介质的电性变化，不具备测深能力。

关键词：可控源电磁法场值梯度广域视电阻率频率梯度视电阻率空间梯度视电阻率

五边形石墨烯双层电子性能及磁性调控的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2025年第5期42卷 67-71页

作者：吴旌贺丁雅妮郭梦雨陈卫光王美娟史金磊河南财政金融学院创新创业学院郑州450046 郑州师范学院物理与电子工程学院郑州市低维纳米材料重点实验室郑州450044

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们研究了五边形石墨烯双层结构表面氢氟化对其电子结构及磁性的调控.计算结果表明,氢氟化的五边形石墨烯双层可以在价带顶和导带底出现自旋极化态,从而诱导出磁性且有效降低带隙.基于这一特性,... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们研究了五边形石墨烯双层结构表面氢氟化对其电子结构及磁性的调控.计算结果表明,氢氟化的五边形石墨烯双层可以在价带顶和导带底出现自旋极化态,从而诱导出磁性且有效降低带隙.基于这一特性,我们进一步发现通过调控氢氟化覆盖度能够有效调节体系带隙及磁矩,并且随着覆盖度增加实现了五边形石墨烯双层从半导体-金属-半导体的转变.

关键词：五边形石墨烯双层电子结构和磁性调控第一性原理计算

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五边形石墨烯氧气吸附与解离特性研究

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 40-44页

作者：吴旌贺丁雅妮郭梦雨陈卫光史金磊河南财政金融学院创新创业学院郑州450046 郑州师范学院物理与电子工程学院郑州市低维纳米材料重点实验室郑州450044

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了O_(2)在五边形石墨烯(PG)上的吸附与解离动力学行为.研究结果表明,PG并不能有效地激发O_(2),形成稳定的氧吸附结构需要克服约0.54 eV势垒,并且吸附的O_(2)分解需要克服约0.82 eV势垒.然而,O... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了O_(2)在五边形石墨烯(PG)上的吸附与解离动力学行为.研究结果表明,PG并不能有效地激发O_(2),形成稳定的氧吸附结构需要克服约0.54 eV势垒,并且吸附的O_(2)分解需要克服约0.82 eV势垒.然而,O_(2)分解后的PG衬底结构却能使后续吸附的O_(2)分子自动分解,破坏C-C键,以致PG在空气中难以稳定存在.基于此,为了避免PG结构在空气中被氧化,我们进一步提出将过渡金属原子吸附PG,使得O_(2)更容易被过渡金属原子吸附与激发,从而避免了PG被氧化.

关键词：五边形石墨烯 O_(2)吸附与解离第一性原理计算

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