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双拉盖尔-高斯腔光力系统中的腔内压缩冷却研究

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光学学报 2024年第3期44卷 271-279页

作者：廖庆洪邱海燕程绍平朱泓宇曾永强南昌大学信息工程学院电子信息工程系江西南昌330031

机械振子的冷却是腔光力学研究的重要方向之一。计算光力噪声谱和稳态的最终声子数,对基于耦合光学参量放大器(OPA)的双拉盖尔-高斯腔光力系统中的腔内压缩冷却问题进行研究。在弱耦合条件下,利用微扰近似理论方法得出系统的光力噪声谱... 详细信息

机械振子的冷却是腔光力学研究的重要方向之一。计算光力噪声谱和稳态的最终声子数,对基于耦合光学参量放大器(OPA)的双拉盖尔-高斯腔光力系统中的腔内压缩冷却问题进行研究。在弱耦合条件下,利用微扰近似理论方法得出系统的光力噪声谱,基于费米黄金法则的理论计算出稳态下的最终声子数的解析表达式。利用入射泵浦光驱动腔场内耦合的OPA,使腔场内形成强烈的非线性压缩效应,量子反作用加热过程得到有效抑制,系统净冷却率得到显著提高。此外,讨论了其他系统参数对机械振子冷却的影响。最后研究了系统的稳态声子数,声子数可以在较大参数范围内小于1。该方案能有效地降低机械振子的冷却极限。

关键词：量子光学双拉盖尔-高斯腔基态冷却腔内压缩光力噪声谱

表面修饰凹凸棒土填充PBT基复合材料的力学性能

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材料导报 2024年第18期38卷 271-276页

作者：康成虎吕梁学院物理与电子信息工程系山西吕梁033001

通过水浴法,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对凹凸棒土(ATP)进行表面修饰。以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为基体,经熔融插层共混,制备PBT基ATP复合材料。研究了ATP的晶型结构、表面形貌以及分散特性。通过拉伸性能、缺口... 详细信息

通过水浴法,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对凹凸棒土(ATP)进行表面修饰。以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为基体,经熔融插层共混,制备PBT基ATP复合材料。研究了ATP的晶型结构、表面形貌以及分散特性。通过拉伸性能、缺口冲击强度测试对复合材料的力学性能进行评估,并分析了复合材料的拉伸断口形貌,探讨了ATP对PBT基体的增强机制。结果表明:ATP为典型的纤维棒状结构,表面凹凸不平,直径为30 nm左右,基于ATP表面存在的羟基,经脱水缩合KH-560成功接枝到ATP表面,并促使ATP晶面间距增大,晶粒度发生细化,使其分散特性得到改善,表面改性剂与PBT分子链之间相互渗透,形成具有一定厚度的柔性界面层,两相之间的界面黏附特性增强。对于3%(除特殊说明外,均为质量分数)酸洗后的ATP和KH-560表面修饰的ATP填充的PBT基复合材料,它们的拉伸强度分别为58.1 MPa与61.4 MPa,相对于纯PBT分别提升了13.3%与19.7%。

关键词：凹凸棒土聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料表面修饰力学性能

电磁感应下分数阶神经网络动力学行为分析及应用

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物理学报 2024年第10期73卷 59-71页

作者：丁大为王谋媛王金杨宗立牛炎王威安徽大学电子信息工程学院合肥230601

忆阻器可以用来模拟生物神经突触和描述电磁感应效应.为了探索电磁感应作用下异构神经网络的动力学行为,本文首先使用双局部有源忆阻器耦合一个Hindmarsh-Rose (HR)和两个FitzHugh-Nagumo (FN)神经元,构成忆阻电磁感应下分数阶异构神经... 详细信息

忆阻器可以用来模拟生物神经突触和描述电磁感应效应.为了探索电磁感应作用下异构神经网络的动力学行为,本文首先使用双局部有源忆阻器耦合一个Hindmarsh-Rose (HR)和两个FitzHugh-Nagumo (FN)神经元,构成忆阻电磁感应下分数阶异构神经网络.然后利用相图、分岔图、李雅普诺夫指数谱和吸引盆等动力学分析方法,对该网络进行数值研究.结果表明该神经网络表现出丰富的动力学行为,包括共存行为、反单调现象、瞬态混沌和放电行为等,为研究人脑放电行为提供支持,随后进一步利用时间反馈控制方法实现了双稳态的控制.最后,在嵌入式硬件平台上实现了该神经网络,验证了仿真结果的有效性.

关键词：忆阻电磁感应分数阶神经网络吸引子共存反单调性

电子在自旋-轨道耦合调制下磁受限半导体纳米结构中的传输时间及其自旋极化

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物理学报 2024年第11期73卷 377-384页

作者：温丽卢卯旺陈嘉丽陈赛艳曹雪丽张安琪桂林理工大学物理与电子信息工程学院桂林541004

通过考虑构筑在半导体GaAs/Al_(x)Ga_(1–x)As异质结上的磁受限半导体纳米结构中的塞曼效应和自旋-轨道耦合,本文采用理论分析和数值计算相结合的方法研究了电子的传输时间与自旋极化.利用矩阵对角化和改进的转移矩阵方法,数值求解电子... 详细信息

通过考虑构筑在半导体GaAs/Al_(x)Ga_(1–x)As异质结上的磁受限半导体纳米结构中的塞曼效应和自旋-轨道耦合,本文采用理论分析和数值计算相结合的方法研究了电子的传输时间与自旋极化.利用矩阵对角化和改进的转移矩阵方法,数值求解电子的薛定谔方程;采用***理论求电子的居留时间,并计算自旋极化率.由于塞曼效应与自旋-轨道耦合,电子的居留时间明显地与其自旋有关,因此可在时间维度上分离自旋、实现半导体中电子的自旋极化.因为半导体GaAs的有效g-因子很小,电子自旋极化主要源于自旋-轨道耦合,大约为塞曼效应引起的自旋极化的4倍.由于电子的有效势与自旋-轨道耦合的强度有关,电子的居留时间及其自旋极化可通过界面限制电场或应力工程进行有效调控.这些有趣的结果不仅对半导体自旋注入具有参考价值,而且还可为半导体自旋电子学器件应用提供时间电子自旋分裂器.

关键词：半导体自旋电子学磁调制半导体纳米结构自旋-轨道耦合居留时间

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冗余驱动并联机构受力特性的控制方法研究

机床与液压 2024年第8期52卷 46-53页

作者：邱炎儿吕梁学院物理与电子信息工程系山西吕梁033001

针对冗余驱动并联机构的驱动力优化,提出冗余驱动并联机构的位移协调模型,该模型考虑了各驱动臂的弹性变形和执行机构的位移。研究全位置控制、混合位置/力控制和全力控制3种控制方法在冗余驱动并联机构的力学特性,分析每种控制方法中... 详细信息

针对冗余驱动并联机构的驱动力优化,提出冗余驱动并联机构的位移协调模型,该模型考虑了各驱动臂的弹性变形和执行机构的位移。研究全位置控制、混合位置/力控制和全力控制3种控制方法在冗余驱动并联机构的力学特性,分析每种控制方法中驱动力/力矩、作动器位移、外载荷和驱动臂刚度之间的相关性,揭示了不同控制方法下输入位移和驱动臂刚度对力分布的影响规律。最后通过冗余驱动并联机构的实验平台,对3种控制方法进行了验证,并探讨了3种控制方法在不同工况下的应用。

关键词：并联机构位移协调冗余驱动力控制

基于双模态高效特征学习的高分辨率遥感图像分割

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遥感学报 2024年第2期28卷 481-493页

作者：张银胜吉茹童俊毅杨宇龙胡宇翔单慧琳无锡学院电子信息工程学院无锡214105 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

遥感图像因具有丰富的语义信息和空间信息,增加了语义分割的难度。然而已有提取双模态特征的分割方法采用相同的主干网络,没有考虑互补特征的差异,存在特征提取、特征融合和上采样恢复细节信息不足等问题,无法准确高效的学习高分辨率遥... 详细信息

遥感图像因具有丰富的语义信息和空间信息,增加了语义分割的难度。然而已有提取双模态特征的分割方法采用相同的主干网络,没有考虑互补特征的差异,存在特征提取、特征融合和上采样恢复细节信息不足等问题,无法准确高效的学习高分辨率遥感图像信息。因此,本文提出基于双模态高效特征学习的高分辨率遥感图像分割算法。首先,针对不同模态的遥感图像设计合适的编码器,高效的提取双模态特征,并通过交互加强模块减少不同路径特征之间的差异。其次,提出双模态特征聚合模块和深层特征提取模块进一步融合和提取双模态特征,使网络能够充分学习互补信息。最后,提出多层特征上采样模块,利用语义信息丰富的高层特征对细节信息丰富的低层特征进行加权操作,逐步上采样实现特征高效恢复,提升分割性能。实验结果表明,所提算法在ISPRS Potsdam和Vaihingen数据集上的总体精度分别达到了94.52%、90.45%,能够高效的提取并融合高分辨率遥感图像的双模态特征,提高遥感图像分割的准确率。

关键词：遥感图像分割高效特征提取交互融合双模态特征聚合深层特征提取多层特征上采样

InGaAs阱簇复合纳米结构的能带填充规律

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光学学报 2024年第13期44卷 199-205页

作者：王茹葛兴盛泓瑜杨舒婷王新宇许世航曾蕙明于庆南无锡学院电子信息工程学院江苏无锡214105

为了探究InGaAs阱簇复合(WCC)纳米结构的能带填充规律和波长调谐能力,通过收集实验样品两侧辐射的光致发光(PL)光谱,结合材料增益和电子-空穴的准费米能级,分析WCC结构在不同非平衡载流子注入水平(9.0×10^(17)~9.6×10^(17)cm^(-3))下... 详细信息

为了探究InGaAs阱簇复合(WCC)纳米结构的能带填充规律和波长调谐能力,通过收集实验样品两侧辐射的光致发光(PL)光谱,结合材料增益和电子-空穴的准费米能级,分析WCC结构在不同非平衡载流子注入水平(9.0×10^(17)~9.6×10^(17)cm^(-3))下电子和空穴的能带填充规律。与传统InGaAs/GaAs量子阱结构相比,WCC纳米结构特有的非对称阶梯能带特征使其具有更高的能带填充水平以及更宽的有效辐射能级,可显著增大激光器的光谱带宽以及提高波长调谐能力。InGaAs WCC纳米结构具有超宽的辐射光谱以及较强的波长调谐能力,对研制新一代宽可调谐激光器具有重要的参考价值。

关键词：材料阱簇复合纳米结构能带填充水平准费米能级波长调谐能力

基于Au@4-ATP@Au凸多面纳米颗粒的多菌灵表面增强拉曼散射检测

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1843-1851页

作者：严霞胡聪聪杨智远赵航史晓凤马君吕梁学院物理与电子信息工程系山西吕梁033000 中国海洋大学光学光电子实验室山东青岛266100

表面增强拉曼散射(SERS)技术在农药残留的检测方面具有很大的潜力,但在痕量和定量分析方面仍存在局限性。提出了一种基于Au@4-ATP@Au凸多面纳米颗粒(NCPs-Au@4-ATP@Au)为增强基底的农药检测方法。XRD结果表明,由于探针分子对金前驱的选... 详细信息

表面增强拉曼散射(SERS)技术在农药残留的检测方面具有很大的潜力,但在痕量和定量分析方面仍存在局限性。提出了一种基于Au@4-ATP@Au凸多面纳米颗粒(NCPs-Au@4-ATP@Au)为增强基底的农药检测方法。XRD结果表明,由于探针分子对金前驱的选择性和诱导性,NCPs-Au@4-ATP@Au纳米颗粒与球形金纳米颗粒晶面结构信息有明显差异,具体体现在(200)处的强反射峰。结合扫描电镜与吸收光谱可以确定,NCPs-Au@4-ATP@Au同时具备球形与多面体结构特征。吸收峰较球形金纳米颗粒有明显红移,更加接近激发光波长,这在理论上更有利于SERS信号的增强。实验证明,以表面包覆高指数晶面,同时内嵌4-ATP作为探针分子的NCPs-Au@4-ATP@Au为增强基底,农药多菌灵(CBZ)的检测限(LODs)达到0.66 nmol·L^(-1)。通过对CBZ分子的拉曼与SERS光谱位移分析可以初步确定,CBZ分子是通过NH键和CO键吸附于金纳米颗粒上。Au@4-ATP@Au利用多凸面结构体提高灵敏度的同时,以4-ATP作为定标信号,归一后光谱稳定性和时效性也得到改善。内标峰强度矫正后光谱稳定性的相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)低至7.03%,半个月内信号强度仅降低5.87%,RSD为2.94%。结果表明,NCPs-Au@4-ATP@Au提高了SERS在农药检测方面的痕量和定量检测能力,该基底有望推动SERS在实际中的应用。

关键词：表面增强拉曼散射多菌灵凸多面纳米颗粒定量分析内定标

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 111-134页

作者：王凯琪何益明浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江金华321004

压电催化技术是一种新兴的催化方法,能够有效地将清洁、丰富的机械能(如水流动能、潮汐能和风能)转化为化学能,在化学催化领域展现出显著潜力,为环境修复和能源管理提供可持续的解决方案.金属钛酸盐因其良好的压电响应、环保特性和成本... 详细信息

压电催化技术是一种新兴的催化方法,能够有效地将清洁、丰富的机械能(如水流动能、潮汐能和风能)转化为化学能,在化学催化领域展现出显著潜力,为环境修复和能源管理提供可持续的解决方案.金属钛酸盐因其良好的压电响应、环保特性和成本效益,在压电催化领域备受关注.然而,压电催化活性的不足限制了其实际应用.为克服这一挑战,提高机械能响应效率和减少能量转换过程中的损失成为关键.研究人员通常从两个核心策略出发:一是优化压电性能,二是调控载流子传输.深入理解这些策略在提高压电催化活性中的核心作用,对于设计高效压电催化剂并推动压电催化技术发展具有重要意义.本文系统地总结了金属钛酸盐的分类、合成方法和设计策略.首先,根据其在压电催化中的应用,将金属钛酸盐分为单金属钙钛矿钛酸盐、多金属钙钛矿钛酸盐和层状类钙钛矿钛酸盐,并从结构角度揭示了其压电特性的起源.其次,概述了金属钛酸盐的主要制备方法,包括水热法、固态反应法、熔盐法和静电纺丝法,并从提升催化性能角度比较了它们的优缺点.在金属钛酸盐的设计策略部分,探讨了构建准同型相界、应变工程、居里点控制、外场诱导极化和定向晶体生长等方法对改善压电性能的可行性.特别是,构建准同型相界和采用外场诱导极化,可以分别降低极化旋转的能垒和诱导宏观极化,在提升金属钛酸盐压电催化性能方面表现出显著效果.此外,还强调了助催化剂负载、碳材修饰和半导体异质结构在促进载流子分离中的重要作用.其中,空间分离的助剂修饰能够较大程度地提高载流子的分离效率,进而显著增强压电催化性能.最后,本文对基于金属钛酸盐的压电催化剂的技术发展进行了展望,旨在推动压电催化剂的合理设计和实际应用.具体建议包括:(1)规范压电催化性能评价体系,以实现不同系统间催化剂性能的统一、合理评价;(2)综合评估影响压电催化的因素,寻求最优解,并加强多种策略的耦合设计;(3)加强有限元模拟和密度泛函理论等理论支撑,开发应用原位技术,以深入探究压电效应在催化过程中的具体贡献,加深对压电催化机理的理解;(4)发展基于低速搅拌、水冲洗、机械刷等微弱动力的压电催化技术,并设计对低频机械能敏感的新型催化剂,以适应自然界的能量条件;(5)研究宏观支撑的压电催化剂设计,以提高在应力条件下的稳定性,同时增强可持续利用性;(6)耦合其他先进的氧化工艺,以加速活性物质的生产.综上,本文聚焦环境修复和能源应用,深入分析了从压电特性改善和载流子运输调节两个角度出发的多种策略在提升金属钛酸盐压电催化性能中的关键作用,并对该领域的未来发展趋势和面临的挑战进行了展望.本文旨在为高效压电催化剂的设计提供参考和借鉴.

关键词：压电催化金属钛酸盐增强策略压电响应载流子传输