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合肥先进光源:赋能关联电子系统研究

物理学报 2024年第19期73卷 41-49页

作者：孙喆沈大伟罗震林闫文盛中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029

合肥先进光源是一个第四代衍射极限储存环光源,计划于2028年投入运行,凭借其高亮度和高相干性X射线,将突破当前X射线技术研究关联电子系统所面临的时空分辨率瓶颈,为理解这些材料中新奇物性的本质和微观起源提供关键信息.本文介绍了合... 详细信息

合肥先进光源是一个第四代衍射极限储存环光源,计划于2028年投入运行,凭借其高亮度和高相干性X射线,将突破当前X射线技术研究关联电子系统所面临的时空分辨率瓶颈,为理解这些材料中新奇物性的本质和微观起源提供关键信息.本文介绍了合肥先进光源的主要科学目标和技术优势,重点阐述了角分辨光电子能谱、磁圆二色、相干X射线散射和相干X射线成像等核心技术在量子材料和关联电子系统研究中的应用前景.这些技术将能精细解析电子/自旋/轨道态的分布和动力学过程,揭示各种新奇量子现象,以及关联电子体系中各种序参量的涨落.合肥先进光源的建成将为解码复杂量子态和非平衡演化行为提供先进的技术支持,最终推动量子材料和关联电子系统在能源、信息等前沿领域的应用.

关键词： X射线谱学相干X射线散射相干X射线成像关联电子系统

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合肥光源飞扫控制系统研制

核技术 2024年第2期47卷 31-40页

作者：张天哲孔安博陈凯陈留国刘功发中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029

合肥光源实验站现在的扫描实验全部是基于步进扫描模式的。这种步进模式下由于运动机构存在一定的死区时间,实验耗时长,效率低。为了提高实验效率,设计了一种基于硬件触发的飞扫控制系统,可以实现实验过程的快速连续扫描。该飞扫控制系... 详细信息

合肥光源实验站现在的扫描实验全部是基于步进扫描模式的。这种步进模式下由于运动机构存在一定的死区时间,实验耗时长,效率低。为了提高实验效率,设计了一种基于硬件触发的飞扫控制系统,可以实现实验过程的快速连续扫描。该飞扫控制系统包括同步信号采集模块、同步运动控制模块以及软件控制模块,使用EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)架构实现设备控制,并基于Bluesky完成实验流程控制以及数据采集。随后在合肥光源的软X射线磁性圆二色实验站上进行了飞扫控制系统的部署和测试。测试结果表明,在满足采谱性能指标的前提下,该飞扫控制系统可将单次采谱时间从几十分钟量级降低至分钟量级,显著提高了实验效率和用户体验。

关键词：飞扫 FPGA Bluesky EPICS

组织仿体的光学特性对糖信号检测灵敏度的影响分析

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1262-1268页

作者：葛晴刘瑾韩同帅刘文博刘蓉徐可欣天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系... 详细信息

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系数和散射系数的变化,而忽视了不同部位组织本身的光学特性对灵敏度的影响,缺乏比较不同部位之间的灵敏度差异。实际上,组织本身的光学参数会通过影响光程来影响吸收变化、散射变化作用于光强变化的系数的大小,因此,综合考虑上述两方面的因素后确定出的血糖测量灵敏度是更合理的。为了探究这种综合作用,选取2%、5%、10%和20%四种浓度的intralipid溶液作为人体组织仿体,通过蒙特卡洛模拟的方法,探讨了在1000~1660 nm波段,四种溶液中糖的吸收作用、散射作用和两者综合作用下的糖灵敏度,以及各部分灵敏度与其本身光学参数的关系。结果表明,在散射系数最大的20%intralipid溶液中检测到的糖信号也最强。据此,该研究将为部位优选提供依据,以获得较大的糖灵敏度。同时,对1000~1660 nm波段内的糖信号进行分析,发现在1000~1350 nm波段,糖引起的吸收作用基本可以忽略,信号的差异主要来自于散射的变化;而在1350~1660 nm,散射和吸收共同作用,其中散射的贡献大于吸收,散射最优的测量波长在1450 nm附近;而考虑散射和吸收的共同作用时,最优的测量波长在1400 nm附近。最后,为了验证理论分析的有效性,对四种溶液进行了实验,采用了1000~1660 nm波段中的六个典型波长,结果表明四种溶液中糖信号最大的检测波长均为1409 nm,且在20%intralipid中的糖信号灵敏度最大,说明实验结果与理论分析吻合较好。综上,该研究可为人体无创血糖检测合适的测量部位、合适的波长选择提供借鉴。

关键词：近红外光谱法无创血糖测量散射介质蒙特卡洛模拟

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四路激光在合肥先进光源预准直及其布局优化

中国激光 2024年第14期51卷 153-161页

作者：丁婷王巍李笑徐蒋林张思成程竹兵吴恩辰张秋雨何晓业中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

为提高磁铁单元预准直精度和工作效率,基于合肥先进光源设计了一套四路激光系统进行磁铁预准直。由于在实际布设四路激光系统时难以满足设计的角度和距离要求,针对影响四路激光布局精度的因素,着重分析了角度和距离对布局精度的影响规律... 详细信息

为提高磁铁单元预准直精度和工作效率,基于合肥先进光源设计了一套四路激光系统进行磁铁预准直。由于在实际布设四路激光系统时难以满足设计的角度和距离要求,针对影响四路激光布局精度的因素,着重分析了角度和距离对布局精度的影响规律,采用拟合误差指标和USMN (Unified spatial metrology network)权重分配优化平差方法进行四路激光系统的布局优化。通过优化USMN功能参数降低角度权重来提高磁铁单元预准直精度和工作效率;在定量分析粒子束的位置时,相比于其他指标,拟合误差比PDOP (Position dilution of precision)更能反映横向精度的变化,在粒子加速器准直测量领域更具优势。根据布局优化结果分析,直角正三棱锥为最佳布局,该布局的磁铁单元横向精度为7.5μm,满足合肥先进光源对磁铁单元预准直精度为10μm的要求。布局的角度会影响误差分布,且不同方向上的距离对精度的敏感程度有差异。所提设计对于四路激光系统实际布设具有一定的指导意义。

关键词：合肥先进光源四路激光空间联合精密控制网拟合误差布局

D0_(22)相强化型Ni_(2)CoCrFeNb_(0.15)高熵合金的变形机理

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中国有色金属学报 2024年第2期34卷 412-421页

作者：何峰林美卢健麟王志军李俊杰王锦程西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜的背散射电子衍射及电子隧道衬度成像技术研究了D0_(22)相强化型Ni_(2)CoCrFeNb_(0.15)高熵合金在单轴拉伸变形过程中的织构演化、变形亚结构特征、位错与析出相交互作用以及断裂行为。结果表明:位... 详细信息

采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜的背散射电子衍射及电子隧道衬度成像技术研究了D0_(22)相强化型Ni_(2)CoCrFeNb_(0.15)高熵合金在单轴拉伸变形过程中的织构演化、变形亚结构特征、位错与析出相交互作用以及断裂行为。结果表明:位错的平面滑移主导了该合金的单轴拉伸变形,D0_(22)超点阵相是促进位错平面滑移的主要因素。因位错的平面滑移模式产生的平面滑移带随着应变量的增加,其密度随之增加,平均间距随之减小。变形过程中先形成{001}织构,然后{111}织构增强,最终获得典型的{001}和{111}拉伸织构。当合金在单独拉伸变形过程中达到最大应力时,晶界处萌生裂纹并扩展为断裂主裂纹,导致塑性变形失稳。

关键词：变形机制多主元合金析出强化超点阵相

Au(111)表面WS_(2)成核控制的理论研究

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物理学报 2024年第13期73卷 111-120页

作者：胡艺山袁清红华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200241

二维二硫化钨(WS_(2))作为一种具有层依赖的电子和光电特性的半导体材料,在光电器件领域展现出极具潜力的应用前景.当前,晶圆级单层WS_(2)薄膜的制备是推动其在先进晶体管和集成电路中应用的关键挑战.化学气相沉积(CVD)能够实现大尺寸... 详细信息

二维二硫化钨(WS_(2))作为一种具有层依赖的电子和光电特性的半导体材料,在光电器件领域展现出极具潜力的应用前景.当前,晶圆级单层WS_(2)薄膜的制备是推动其在先进晶体管和集成电路中应用的关键挑战.化学气相沉积(CVD)能够实现大尺寸、高质量的单层WS_(2)薄膜合成,但其生长过程的复杂性导致了WS_(2)生长效率低,质量参差不齐.为指导实验上减少WS_(2)晶界,提高薄膜质量以增强其电子性能和机械稳定性,本文基于第一性原理的理论计算,深入探讨了WS_(2)在CVD生长过程中的成核机制.通过引入化学势这一变量,分析了不同实验条件下WS_(2)的生长能量曲线,发现调整前驱体钨源和硫源的温度或压强能有效控制WS_(2)的成核速率.特别是当钨源温度为1250 K时,成核速率达到最大,而提高硫源温度或降低硫源压强则能降低成核速率,从而提高单层WS_(2)的结晶度和均匀性.这些理论计算结果为实验中根据需求精确调整成核速率提供了坚实的理论依据,并为如何通过优化实验参数来提高单层WS_(2)薄膜的结晶度和均匀性提供了理论指导,有望推动WS_(2)材料在各类高性能电子器件中的应用发展,对未来材料科学和工业应用具有重要意义.

关键词：第一性原理计算生长机制化学气相沉积二维二硫化钨

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水热-烧结法制备Cr^(2+):ZnSe/ZnSe核壳结构纳米孪晶

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无机材料学报 2024年第4期39卷 409-415页

作者：张婷婷王方园刘长友张国荣吕佳辉宋宇晨介万奇西北工业大学材料学院凝固技术国家重点实验室西安710072

Cr^(2+)掺杂ZnSe纳米晶是一种重要的中红外材料,核壳结构的ZnSe基半导体纳米晶表现出优异的光学、电学与催化性能。纳米晶的缺陷可以影响其性能,如具有孪晶结构的纳米晶拥有更高的强度和硬度。为了提高掺杂纳米晶的综合性能,本工作以可... 详细信息

Cr^(2+)掺杂ZnSe纳米晶是一种重要的中红外材料,核壳结构的ZnSe基半导体纳米晶表现出优异的光学、电学与催化性能。纳米晶的缺陷可以影响其性能,如具有孪晶结构的纳米晶拥有更高的强度和硬度。为了提高掺杂纳米晶的综合性能,本工作以可溶性Zn盐为Zn源,以新制NaHSe溶液为Se源,以Cr(AC)_(2)为掺杂源,通过两次水热过程制备了核壳结构Cr^(2+):ZnSe/ZnSe,在氩气保护或高真空下分别于400和800℃烧结获得了室温下化学性质稳定的纳米晶。结构和形貌表征结果显示,纳米晶尺寸主要集中在20~30 nm之间,壳体厚度约为2.6 nm,纳米晶具有层错缺陷,并由此发展成为孪晶。分析可知孪晶面为(111),相邻两晶面夹角为70.02°,误差在±0.5°以内。随着样品结晶度提高,孪晶密度增大,表明释放晶格畸变能为层错和孪晶的形成提供驱动力,孪晶的形核与长大符合位错诱导机制。XPS分析表明,Cr元素以+2价存在于纳米晶中;反射光谱测试结果分析发现,烧结的纳米晶在1775 nm附近存在吸收带,表明所制纳米孪晶具有潜在的中红外发光性能。

关键词： Cr^(2+):ZnSe 核壳结构纳米孪晶孪晶机制烧结

基于氧化应激和线粒体功能障碍的伏马毒素B1诱导线虫神经毒性机制

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食品与生物技术学报 2024年第3期43卷 26-35页

作者：叶永丽张晓娟唐莉莉王加生张银志孙秀兰江南大学食品学院江苏无锡214122 美国佐治亚大学公共卫生学院佐治亚雅典30602

为研究线粒体功能和氧化应激在伏马毒素B1(fumonisin B1,FB1)诱导神经毒性中的作用,以秀丽隐杆线虫为模型,对FB1处理后的线虫行为表型以及包括氧化应激和线粒体功能相关指标变化进行分析。结果表明,20~200μg/mL的FB1暴露24 h以剂量依... 详细信息

为研究线粒体功能和氧化应激在伏马毒素B1(fumonisin B1,FB1)诱导神经毒性中的作用,以秀丽隐杆线虫为模型,对FB1处理后的线虫行为表型以及包括氧化应激和线粒体功能相关指标变化进行分析。结果表明,20~200μg/mL的FB1暴露24 h以剂量依赖方式诱导细胞色素氧化酶、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)相关基因(cyp35A2、sod-1、sod-3、ctl-2和ctl-3)的异常表达。此外,100~200μg/mL的FB1处理降低了线虫线粒体密度,并显著降低了三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)水平和线粒体膜电位(P<0.05)。200μg/mL的FB1处理显著抑制了线虫线粒体呼吸链复合物I和Ⅴ的表达,提高了线粒体分裂基因drp-1的表达水平。相关性分析显示,氧化应激和线粒体功能相关指标的表达与线虫行为学表型具有显著相关性。综上,FB1可能通过参与线虫氧化应激、线粒体呼吸链和线粒体动力学过程诱导神经毒性。

关键词：伏马毒素B1 秀丽隐杆线虫氧化应激线粒体功能障碍神经毒性

用于预测键解离能的图神经网络在数据集间的迁移

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期37卷 51-58,I0118页

作者：霍姚远江俊中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026

基于机器学习的方法如神经网络已经广泛在化学研究中被用于对化学性质的快速估算.生成高精度的机器学习模型需要高质量的数据集.本文从不同的数据集训练了图神经网络,并验证了模型在数据集间的迁移.结果表明跨数据集的模型预测可以给出... 详细信息

基于机器学习的方法如神经网络已经广泛在化学研究中被用于对化学性质的快速估算.生成高精度的机器学习模型需要高质量的数据集.本文从不同的数据集训练了图神经网络,并验证了模型在数据集间的迁移.结果表明跨数据集的模型预测可以给出精度较低,但相关度良好的结果,其中的误差主要来自系统误差.迁移预测所得的值域与训练集的值域高度相关.不同的键型在迁移预测中的误差大小有所区别,其中C-H键一致地体现出最小的迁移误差.

关键词：机器学习图神经网络模型迁移