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固体高次谐波产生:半导体布洛赫方程的进展

中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 6-19页

作者：张玉鹏李金斌于海元张明莹岳生俊杜洪川兰州大学核科学与技术学院兰州大学特殊功能材料与结构设计教育部重点实验室

高次谐波(High-Order Harmonic Generation, HHG)是强激光与物质相互作用过程中产生的一种重要的非微扰、非线性光学现象.它不仅开辟了产生极紫外光源的新途径,还被用于合成阿秒脉冲,从而开启了阿秒物理学的大门.与气体相比,固体具有更... 详细信息

高次谐波(High-Order Harmonic Generation, HHG)是强激光与物质相互作用过程中产生的一种重要的非微扰、非线性光学现象.它不仅开辟了产生极紫外光源的新途径,还被用于合成阿秒脉冲,从而开启了阿秒物理学的大门.与气体相比,固体具有更高的原子密度,高次谐波的产生机制也更为复杂.半导体布洛赫方程(Semiconductor Bloch Equations, SBEs)作为研究固体HHG的一种重要理论方法,在揭示固体HHG的物理机制、解释和预测实验现象等方面扮演着重要角色.本文综述了SBEs的理论框架和最新进展.首先总结了布洛赫基组和绝热休斯顿基组下的SBEs,并分析了它们在数值计算中的优势与局限性.针对波函数随机相位问题,探讨了平滑波函数相位的平行输运规范和扭曲的平行输运规范.最后重点介绍了规范不变形式和瓦尼尔规范SBEs.它们不仅完美地解决了随机相位问题,还为分析固体高次谐波的产生提供了新的视角.

关键词：固体高次谐波产生半导体布洛赫方程随机相位

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

激光剥离技术在柔性电子制造领域的应用研究进展

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中国激光 2020年第1期47卷 1-10页

作者：季凌飞马瑞张熙民孙正阳李鑫北京工业大学激光工程研究院北京100124 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室北京100124

激光剥离技术通过脉冲激光辐照致材料烧蚀实现器件向终端基底的转移,具有一定的材料适用性和工艺兼容性,已成为近年来柔性电子器件制造的新兴关键技术。从激光剥离技术的基本机制和工艺特点出发,对激光剥离技术在不同柔性电子器件制造... 详细信息

激光剥离技术通过脉冲激光辐照致材料烧蚀实现器件向终端基底的转移,具有一定的材料适用性和工艺兼容性,已成为近年来柔性电子器件制造的新兴关键技术。从激光剥离技术的基本机制和工艺特点出发,对激光剥离技术在不同柔性电子器件制造中的研究现状进行调研和介绍,重点阐述激光剥离技术应用中的新工艺与新理论。对激光剥离技术今后的发展方向,特别是超快激光在技术中的应用可能性进行了总结和展望。

关键词：激光技术激光材料加工激光剥离柔性电子超快激光

激光分解4H-SiC制备石墨烯层的晶面取向影响研究

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中国激光 2020年第8期47卷 44-52页

作者：孙正阳季凌飞林真源张彤许园波张犁天北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院北京100124 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室北京100124

采用KrF准分子激光辐照4H-SiC制备石墨烯层,从4H-SiC晶面取向对石墨烯生长质量影响的角度开展研究工作,分析激光能量密度、脉冲数及晶面取向对石墨烯质量的影响。当激光能量密度为1.06 J/cm^2,脉冲数为8000时,4H-SiC样品极性Si(0001)面... 详细信息

采用KrF准分子激光辐照4H-SiC制备石墨烯层,从4H-SiC晶面取向对石墨烯生长质量影响的角度开展研究工作,分析激光能量密度、脉冲数及晶面取向对石墨烯质量的影响。当激光能量密度为1.06 J/cm^2,脉冲数为8000时,4H-SiC样品极性Si(0001)面和非极性a(11`20)面上生长的石墨烯质量均达到最好。石墨烯与4H-SiC衬底极性Si(0001)面之间存在缓冲层,为石墨烯的生长提供了模板,得到的石墨烯更为有序,缺陷态更少;而非极性a(11`20)面上生成的石墨烯与衬底之间未生成缓冲层,生长的石墨烯层较为无序,对激光参数的变化更为敏感。

关键词：材料石墨烯 4H-SiC 激光辐照晶面指数

甘蓝型油菜BnaSLY1基因进化分析及功能研究

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作物学报 2025年第1期51卷 44-57页

作者：李嘉欣黄莹莹吴潞梅赵伦易斌马朝芝涂金星沈金雄傅廷栋文静华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室/国家油菜工程技术研究中心/洪山实验室湖北武汉430070

赤霉素调控植物表皮细胞增长、茎叶伸长以及株型建成。拟南芥SLY1属于F-box蛋白,它通过靶向泛素化赤霉素信号转导路径的负向调控因子——DELLA蛋白来影响植物生长发育,然而油菜中BnaSLY1的基因功能尚未揭示。本研究对BnaSLY1进行了表达... 详细信息

赤霉素调控植物表皮细胞增长、茎叶伸长以及株型建成。拟南芥SLY1属于F-box蛋白,它通过靶向泛素化赤霉素信号转导路径的负向调控因子——DELLA蛋白来影响植物生长发育,然而油菜中BnaSLY1的基因功能尚未揭示。本研究对BnaSLY1进行了表达特征和进化树分析,利用CRISPR/Cas9技术创制了BnaSLY1不同拷贝数的突变体,结合RNA-Seq技术对BnaSLY1的生物学功能及其对油菜生长发育的影响进行了研究。结果表明,甘蓝型油菜Westar中有2个SLY1同源拷贝***1和***1,它们表达模式基本相同,为组成型表达基因,其蛋白定位在细胞核,且在不同的油菜品种及十字花科植物间序列保守。与对照相比,单突bnaa01sly1和bnaa06sly1开花时间推迟,株高显著降低,而双突bnasly1还表现出深绿色光叶表型,叶片厚度增加,开花期比单突进一步推迟,株高也进一步降低。RNA-Seq结果显示,双突与Westar之间的差异表达基因显著富集在生长素信号转导路径以及蜡质合成通路,多个开花时间相关基因表达也发生显著变化。本研究表明, BnaSLY1除影响植物株高和开花时间等生长发育进程,还影响表皮蜡质合成,为探索赤霉素信号转导路径在甘蓝型油菜生长发育中的重要作用奠定了理论基础。

关键词：甘蓝型油菜 BnaSLY1 赤霉素株型蜡质合成开花时间 RNA-Seq

基于荧光光谱法探究柿原花青素与黏蛋白的相互作用机制

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食品工业科技 2025年第1期46卷 130-137页

作者：葛珍珍赵玉翔胡乔乔刘泽龙聂荣祖纵伟敬思群郑州轻工业大学食品与生物工程学院河南郑州450001 冷链食品加工与安全控制教育部重点实验室(郑州轻工业大学) 河南郑州450001 广东省粤北食药资源利用与保护重点实验室广东韶关512005

为了解黏蛋白(Mucin)对柿原花青素肠道消化释放的影响,借助激光粒度仪、差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱、荧光光谱等技术对柿原花青素-黏蛋白复合物的理化特征及两者相互作用机制进行分析。结果表明:复合物的粒径、电位绝对值与柿原花... 详细信息

为了解黏蛋白(Mucin)对柿原花青素肠道消化释放的影响,借助激光粒度仪、差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱、荧光光谱等技术对柿原花青素-黏蛋白复合物的理化特征及两者相互作用机制进行分析。结果表明:复合物的粒径、电位绝对值与柿原花青素及其结构单元(ECG、EGCG)的浓度呈正相关关系;柿原花青素酚羟基的引入使得黏蛋白的热稳定性、表面疏水性随其浓度的增加而减少;红外光谱显示,氢键及游离的氨基参与两者反应;柿原花青素及其结构单元可以有效猝灭黏蛋白的内源荧光,以静态猝灭为主;根据Van’t Hoff方程获得的热力学参数∆G<0,∆H<0,∆S<0,表明柿原花青素及其结构单元与黏蛋白的结合是吉布斯自由能减少的自发反应,主要由氢键及范德华力驱动。综上所述,柿原花青素及其结构单元的添加诱导黏蛋白结构发生变化,其与黏蛋白主要通过氢键和范德华力发生强烈的相互作用,该研究为设计提高柿原花青素在肠道中生物利用率的智能递送系统提供参考依据。

关键词：柿原花青素黏蛋白理化特征相互作用荧光猝灭

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自然骨曲面对激光诱导空泡演化行为规律的影响

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中国激光 2023年第9期50卷 110-117页

作者：李学坤季凌飞张犁天张洪龙北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院北京100124 北京工业大学跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室北京100124

液体辅助红外激光消融硬生物组织的准确性和兼容性均优于机械工具,而在骨科手术中往往会遇到骨组织自然曲面位置的钻切需求。系统研究了波长约为2μm的中红外激光诱导空泡在自然骨曲面边界附近的演化行为规律,总结了不同无量纲距离(γ)... 详细信息

液体辅助红外激光消融硬生物组织的准确性和兼容性均优于机械工具,而在骨科手术中往往会遇到骨组织自然曲面位置的钻切需求。系统研究了波长约为2μm的中红外激光诱导空泡在自然骨曲面边界附近的演化行为规律,总结了不同无量纲距离(γ)空泡的非球形演变规律和空泡脉动周期的时间长度的变化趋势,并对空泡收缩过程进行了数值模拟分析。发现了空泡演化行为受骨曲面边界影响的机制,自然骨曲面边界的不对称性使空泡收缩时两侧泡壁处的压力梯度和移动速度不同,导致空泡在收缩时质心与两侧泡壁向自然骨曲面边界较高的一侧发生偏移,并引起空泡微射流向相同方向偏移。给出了用于补偿微射流作用点定位误差的光纤预置偏移量,得到了自然骨曲面附近0.2≤γ≤0.6的空泡产生的微射流速度。

关键词：激光技术空泡演化微射流骨组织消融

脉冲电流对AZ91镁合金温挤压过程中动态析出和微观组织的影响

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金属学报 2025年第1期 129-142页

作者：王彬杉徐光任睿张强单召辉樊建锋太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原理工大学材料科学与工程学院太原理工大学镁基材料山西省重点实验室太原理工大学物理与光电学院

脉冲电流辅助成形工艺具有提高成型能力及细化微观组织等优点，被广泛用到各种塑性变形过程中。然而，关于脉冲电流在动态挤压变形过程中的作用尚不明确。本工作利用脉冲电流辅助挤压（EPAE）技术，研究了脉冲电流对于AZ91镁合金挤压过... 详细信息

脉冲电流辅助成形工艺具有提高成型能力及细化微观组织等优点，被广泛用到各种塑性变形过程中。然而，关于脉冲电流在动态挤压变形过程中的作用尚不明确。本工作利用脉冲电流辅助挤压（EPAE）技术，研究了脉冲电流对于AZ91镁合金挤压过程中动态析出和微观组织的影响。结果表明，在能够完全动态再结晶（DRX）的临界变形条件下，EPAE工艺可以降低AZ91镁合金挤压过程中β-Mg17Al12相的体积分数并促使其发生球化，同时能够促进平均晶粒尺寸和最大基面织构强度的增加，且峰值电流密度越高，效果越明显。与常规热挤压相比，峰值电流密度为6.4×10～7 A/m2的EPAE工艺促使AZ91镁合金中β-Mg17Al12相的体积分数从76.9%降低至16.5%，平均晶粒尺寸从1.07μm增加至3.54μm，最大织构强度从3.39增加至5.92。在不均匀分布的β-Mg17Al12相的钉扎作用下，最终EPAE态AZ91镁合金内部形成双峰组织。实验及理论分析表明，脉冲电流中热效应和非热效应的共同作用所导致的AZ91镁合金挤压过程中的Gibbs自由能变化量和原子扩散通量的提高是上述实验现象发生的主要原因，在促进了β-Mg17Al12相的溶解及其附近Al溶质原子均匀分布的同时提高了晶界迁移速率。同时，脉冲电流可以通过其漂移电子对基面滑移的加速作用促进β-Mg17Al12相颗粒贫乏区中晶粒的旋转。

关键词： AZ91镁合金脉冲电流辅助挤压 β-Mg17Al12相动态析出晶粒长大

飞秒贝塞尔光束直写铌酸锂高深径比光子晶体结构

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中国激光 2022年第10期49卷 143-151页

作者：孙伟高季凌飞郑锦灿温亚楠王冠强北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院北京100124 北京工业大学跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室北京100124

具有深微孔结构的铌酸锂晶体可以成为具有优良光波选择性调制功能的光子晶体器件。然而,目前使用的聚焦离子束刻蚀、化学刻蚀或常规激光制孔等方法很难获得光子晶体所需的高深径比微孔。本文基于飞秒脉冲高峰值功率、超短脉宽的基本特点... 详细信息

具有深微孔结构的铌酸锂晶体可以成为具有优良光波选择性调制功能的光子晶体器件。然而,目前使用的聚焦离子束刻蚀、化学刻蚀或常规激光制孔等方法很难获得光子晶体所需的高深径比微孔。本文基于飞秒脉冲高峰值功率、超短脉宽的基本特点,通过对光束进行贝塞尔整形以及对光束与铌酸锂晶体的相互作用进行调控和研究,用飞秒单脉冲在铌酸锂晶体内部一步制备出深径比约为700∶1的大面积均匀微孔阵列。测试结果表明,设计并制备的高深径比微孔阵列光子晶体结构对450~510 nm波长范围内的光束具有明显的选择透过性。

关键词：激光技术超快激光贝塞尔光束铌酸锂深径比光子晶体