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1 MHz,273 W掺镱棒状光纤啁啾脉冲放大系统

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物理学报 2024年第13期73卷 142-147页

作者：王栋梁史卓王井上吴洪悦张晓辉常国庆中国科学院物理研究所光物理重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 上海交通大学物理与天文学院上海200240 华南理工大学材料科学与工程学院广州510275 季华实验室佛山528200 松山湖材料实验室东莞523808

掺镱超快光纤激光器因光束质量好、输出功率高而被广泛应用于科学研究、工业加工、医疗诊断等领域.大模场面积的棒状光纤可以提供平均功率在百瓦量级的高能量飞秒脉冲输出,本文基于掺镱棒状光纤搭建了啁啾脉冲放大系统,详细研究脉冲输... 详细信息

掺镱超快光纤激光器因光束质量好、输出功率高而被广泛应用于科学研究、工业加工、医疗诊断等领域.大模场面积的棒状光纤可以提供平均功率在百瓦量级的高能量飞秒脉冲输出,本文基于掺镱棒状光纤搭建了啁啾脉冲放大系统,详细研究脉冲输入功率对脉冲放大及压缩的影响.实验结果表明,在低放大功率下(组(Pedersen M E,Johansen M M,Olesen A S,Michieletto M,Gaponenko M,Maack M D 2022 ***,475172)结果约提升了一倍.

关键词：超快光纤激光高平均功率脉冲放大

基于百太瓦级激光系统驱动的高能量13 nm波段高次谐波产生

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光学学报 2024年第2期44卷 221-228页

作者：高记星娄智远杨帆杨晓骏许毅冷雨欣郑颖辉曾志男李儒新中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049 张江实验室上海201210

利用百太瓦级激光系统在氖气(Ne)中得到基于高次谐波产生的极紫外脉冲。通过松聚焦结构在13 nm波段产生单级次单脉冲能量为13.5 nJ(13.1 nm波长)和11.1 nJ(13.5 nm波长)的高次谐波辐射,转换效率为3.6×10^(-7)和3.0×10^(-7),谐波发散... 详细信息

利用百太瓦级激光系统在氖气(Ne)中得到基于高次谐波产生的极紫外脉冲。通过松聚焦结构在13 nm波段产生单级次单脉冲能量为13.5 nJ(13.1 nm波长)和11.1 nJ(13.5 nm波长)的高次谐波辐射,转换效率为3.6×10^(-7)和3.0×10^(-7),谐波发散角的半高全宽为0.32 mrad和0.33 mrad。对含时薛定谔方程进行数值求解,得到单原子偶极发射谱,结合麦克斯韦方程组模拟传播效应,同时考虑气体对谐波的吸收效应,理论模拟得到的信号强度随气压和光强的变化趋势与实验结果基本符合。实现相位匹配的谐波光束质量很好,纵向空间分布为高斯型。结合相位匹配条件和空间分布的分析得到了目前激光参数下的最优相位匹配条件。这种基于高次谐波机制的高能量相干极紫外光源在作为自由电子激光的种子光源以及超快非线性实验和半导体工业检测等方面具有广阔的应用前景。

关键词：极紫外高次谐波相位匹配空间分布

定制电解液或隔膜实现锂离子各向异性输运从而抑制枝晶生长:相场模拟研究

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物理化学学报 2024年第3期40卷 71-72页

作者：李亚捷陈斌王依平邢辉赵伟张更施思齐上海大学材料科学与工程学院上海200444 西北工业大学超常条件材料物理与化学教育部重点实验室西安710129 西北工业大学陕西省基础学科(液体物理)研究中心西安710129 阿卜杜拉国王科技大学物理科学与工程系沙特阿拉伯图瓦23955-6900 上海大学材料基因组工程研究院上海200444 之江实验室杭州311100

电池内部不可控的枝晶生长问题严重地影响着电池的循环性能和安全性能,这对于锂金属电池的实际应用是一个严峻的挑战。尽管已有较多的实验和理论研究工作聚焦于电极间锂离子各向异性输运特性对枝晶形貌的影响,但仍有一些开放性的问题有... 详细信息

电池内部不可控的枝晶生长问题严重地影响着电池的循环性能和安全性能,这对于锂金属电池的实际应用是一个严峻的挑战。尽管已有较多的实验和理论研究工作聚焦于电极间锂离子各向异性输运特性对枝晶形貌的影响,但仍有一些开放性的问题有待进一步研究,例如,如何将枝晶生长的动态演变与电解液性质、电势分布或隔膜多孔结构诱导的锂离子各向异性输运关联起来。我们通过将锂离子在电解液中的扩散系数(D_(L))表示为二阶张量的形式并进行相场模拟,发现D_(yy):D_(xx)比值的增加,以及电势诱导的电极/电解液界面锂离子快速扩散层均可以降低界面处锂离子浓度梯度和电势梯度,从而减弱枝晶生长的驱动力。我们还发现隔膜基体与y方向之间夹角的增大也会显著促进电解质中的锂离子各向异性输运特性,以利于抑制枝晶生长。籍此本文提出设计D_(yy):D_(xx)=10:1的电解液和基体倾斜角为arctan(0.5)的隔膜用于锂金属电池。该相场研究有望为设计具有抑制枝晶能力的电解质或隔膜提供指导。

关键词：锂枝晶相场模拟电解质隔膜锂离子扩散系数

成型方向对3D打印口腔义齿基托树脂材料物理性能及力学性能的影响

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北京大学学报（医学版） 2024年第2期56卷 345-351页

作者：展新新曹露露项东汤皓夏丹丹林红北京大学口腔医学院·口腔医院材料研究室国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心北京大学口腔医学院口腔医疗器械检验中心国家药品监督管理局口腔材料重点实验室口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室口腔数字医学北京市重点实验室北京100081

目的:分析成型方向对打印件的表面特征、弹性模量、挠曲强度及断裂韧性的影响及其与受力方向之间的关系,为口腔义齿基托树脂材料的临床应用提供科学依据和指导。方法:采用3D打印技术使用义齿基托树脂材料打印义齿基托树脂试样,试样形状... 详细信息

目的:分析成型方向对打印件的表面特征、弹性模量、挠曲强度及断裂韧性的影响及其与受力方向之间的关系,为口腔义齿基托树脂材料的临床应用提供科学依据和指导。方法:采用3D打印技术使用义齿基托树脂材料打印义齿基托树脂试样,试样形状及尺寸参考目前常规义齿基托材料检测标准。检测物理性能的试样为圆柱体(直径15 mm、厚1 mm),在Z轴的不同角度方向上(0°、45°、90°)进行打印。扫描电镜观察经不同方向打印后试样的表面微观形貌;试样经色稳定仪浸水光照后观察其颜色稳定性;利用粗糙度仪分析试样表面粗糙程度;用维氏硬度计测量硬度。检测力学性能的试样为长方体(检测弹性模量和挠曲强度:长64 mm、宽10 mm、高3.3 mm;检测断裂韧性:长39 mm、高8.0 mm、宽4.0 mm),分为W、H两组,W组以长×宽为底面,平行X、Y轴平面,自下而上沿Z轴开始打印,H组以长×高为底面,平行X、Y轴平面,自下而上沿Z轴开始打印,两组成型角度均分为0°、45°和90°,通过万能力学试验机研究其弹性模量、挠曲强度和断裂韧性。采用SPSS 22.0软件对数据进行统计分析。结果:表面形貌和粗糙度与成型方向密切相关,0°、45°及90°试样之间差异具有统计学意义,0°试样表面最光滑(粗糙度3μm)。0°试样硬度最佳[(196.13±0.20)MPa],与90°试样[(186.62±4.81)MPa]比较差异具有统计学意义(P组45°试样的弹性模量、挠曲强度及断裂韧性与其他方向试样比较均为最高,差异具有统计学意义。弹性模量结果显示,H组中,45°试样弹性模量最高,与0°和90°试样比较差异具有统计学意义(P组中0°及45°试样高于90°试样(P组0°及45°试样的弹性模量均显著高于H组0°及45°试样(P组各角度试样之间差异无统计学意义,W组中90°试样强度最小,与0°及45°试样之间比较差异具有统计学意义(P组0°及45°试样的强度均显著高于H组0°及45°试样(P组各角度试样断裂韧性均低于义齿基托材料检测标准规定的1.9 MPa m1/2;W组45°试样最高,与0°及90°试样比较差异具有统计学意义(P物理性能上相对较优,而45°试样具有最优的力学性能;以长×高为底面沿Z轴不同方向打印的试样(H组)以及以长×宽为底面沿Z轴90°打印的试样(W组90°)的断裂韧性尚不满足临床要求,提示3D打印义齿基托树脂性能受打印方向影响,只有各个方向打印试样的各项性能均满足义齿基托材料检测标准的最低要求,才可用于临床。

关键词： 3D打印义齿基托树脂物理性能力学性能

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基于各向异性界面的深纳米尺度电磁边界条件

北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 468-475页

作者：李卓阳王兆娜北京师范大学物理与天文学院北京师范大学应用光学北京市重点实验室北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室北京

以各向异性介质所构成的界面为基础构建了光学参数渐变的过渡界面模型;利用积分形式麦克斯韦方程组,同时引入了6个反映过渡区域电磁场量变化情况的界面响应函数,并经推导获得了适用于深纳米尺度的电磁边界条件.依据麦克斯韦方程组及材... 详细信息

以各向异性介质所构成的界面为基础构建了光学参数渐变的过渡界面模型;利用积分形式麦克斯韦方程组,同时引入了6个反映过渡区域电磁场量变化情况的界面响应函数,并经推导获得了适用于深纳米尺度的电磁边界条件.依据麦克斯韦方程组及材料本构关系,阐明了界面响应函数的物理意义;提出了与过渡界面模型等效的突变各向异性界面模型,其界面分布着电偶极矩和磁偶极矩,并经推导获得了界面偶极矩的纳米电磁边界条件.结果表明,各向异性界面模型的纳米电磁边界条件在界面响应函数可忽略的情形下,退化为传统电磁边界条件.本工作可为深纳米尺度各向异性界面的光学或电磁学性质的研究提供理论基础及物理图像.

关键词：麦克斯韦方程组纳米电磁理论边界条件各向异性界面界面响应函数界面偶极矩

富含氧空位的由多金属氧簇辅助的银基异质结用于高效电催化固氮

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第7期62卷 209-218页

作者：陈昕煜赵聪聪任静李波刘倩倩李葳杨帆陆思琦赵宇飞颜力楷臧宏瑛东北师范大学化学学院功能材料化学研究所纳米生物传感分析吉林省高等学校重点实验室多酸与网格材料化学教育部重点实验室吉林长春130024 北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室北京100029 衢州资源化工创新研究院浙江衢州323000

目前工业产氨主要依赖传统的Haber-Bosch工艺,然而该工艺条件苛刻,需要高温(350-550℃)和高压(150-250bar),每年消耗全球能源供应的2%,同时排放4.5亿吨二氧化碳(占全球总排放量的1.6%).近年来,科研工作者致力于开发高效率、高选择性的... 详细信息

目前工业产氨主要依赖传统的Haber-Bosch工艺,然而该工艺条件苛刻,需要高温(350-550℃)和高压(150-250bar),每年消耗全球能源供应的2%,同时排放4.5亿吨二氧化碳(占全球总排放量的1.6%).近年来,科研工作者致力于开发高效率、高选择性的固氮电催化剂,但是由于析氢反应的强烈竞争,目前已报道的氮还原催化剂仍然受到低法拉第效率和低氨产率的限制.因此,开发活性位点丰富、氮气吸附能力强、催化性能优异的氮还原电催化剂成为当务之急.贵金属催化剂由于其纳米结构中富含活性位点,并且金属表界面处具有较好的导电性,因此表现出较高的法拉第效率.而分子催化剂因可调的电子结构和明确的构效关系引起了广泛关注.多金属氧簇是一种典型的金属聚阴离子团簇,由氧原子连接的含氧多面体组成,且具备优异的氧化还原性能.因此,本课题组尝试将多金属氧簇分子引入到氮还原催化剂中,并探究其催化机理.本文选取了一个多金属氧簇为前驱体,在溶剂、还原剂和诱导剂共存时,通过一锅法合成了富含氧空位的AgPW_(11)/Ag纳米方块电催化剂.实验结果表明,富含氧空位的AgPW_(11)/Ag异质结催化剂在-0.2 V(***)电位时表现出高达46.02±1.03μg h^(-1)mg^(-1)_(cat).的氨产率和34.07±0.16%的法拉第效率,催化反应能够稳定运行32h且性能未见衰减,显著优于银催化剂.随后系统地研究了AgPW_(11)/Ag催化剂的氮还原活性位点,发现异质结中的银单质为催化反应提供了高导电性的支持,而催化剂中的银氧簇具有较好的电子得失能力,有利于促进氮还原反应中的六电子转移过程.丰富的氧空位利于吸附氮气,也能协同提升AgPW_(11)/Ag对电化学氮还原的催化活性.密度泛函理论计算结果表明,在还原后的银氧簇中,银原子d轨道与氮气π*轨道之间的强相互作用激活了吸附的氮气,促进了第一个质子化过程:*N_(2)向*N-NH的转化(电化学决速步).综上,本工作建立了异质结催化剂的催化性能与其分子结构之间的构效关系,为开发多金属氧簇及其衍生物作为电催化剂提供了依据和思路.

关键词：多酸金属氧簇电催化氮还原氧空位密度泛函理论异质结

可见光氧化还原钴催化立体发散性合成1,4-二烯

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 291-300页

作者：任行宇刘佳俊张士启李彦霖崔坤李静顾正洋夏纪宝盐城工学院化学化工学院和纺织服装学院江苏盐城224003 中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室甘肃兰州730000 杭州师范大学材料化学与化工学院教育部有机硅化学与材料技术重点实验室浙江杭州311121

1,4-二烯是一类重要的烯烃化合物,其分子骨架广泛存在于药物和天然产物中.由于1,4-二烯分子在有机合成中具有重要作用,目前其合成方法已被广泛研究,包括1,3-二烯的氢烯基化、炔烃的氢烯丙基化、乙烯基和烯丙基试剂的交叉偶联等.然而,由... 详细信息

1,4-二烯是一类重要的烯烃化合物,其分子骨架广泛存在于药物和天然产物中.由于1,4-二烯分子在有机合成中具有重要作用,目前其合成方法已被广泛研究,包括1,3-二烯的氢烯基化、炔烃的氢烯丙基化、乙烯基和烯丙基试剂的交叉偶联等.然而,由于1,4-二烯的热力学稳定性,现有的合成方法主要倾向于生成E-立体选择性的产物,而Z-异构体的生成则相对困难.值得注意的是,通过同一组底物同时构建1,4-二烯的Z和E异构体的立体发散性合成策略鲜有报道.因此,发展新型催化体系,以同时构建1,4-二烯的Z和E异构体具有十分重要的意义和应用前景.本文报道了一种高效的可见光光致氧化还原/钴协同催化策略,该策略以联烯与炔烃为原料,通过调控反应溶剂即可实现立体发散性地构建Z,E-和E,E-1,4-二烯化合物.该反应在室温下,以2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈(4CzIPN)作为光敏剂,4,6-双(二苯基膦基)-10H-吩噁嗪为配体,H_(2)O和DIPEA作为氢源,实现了1,4-二烯的高效合成.值得一提的是,通过简单地调控溶剂可以直接控制产物的立体选择性,即以乙腈为溶剂时可得到Z,E-1,4-二烯产物,而使用2-MeTHF作为溶剂时,则得到E,E-1,4-二烯产物.此外,该反应对炔烃底物具有良好的兼容性,包括乙基、硅醚、羟基和环丙基等非对称的芳基烷基内炔,均能与联烯有效偶联,以较高收率得到目标产物.此外,芳基上带有各种富电子和缺电子基团的炔烃也能很好地参与反应.联烯底物研究结果表明,联烯上的酯基对反应效率有显著影响,具有较小酯取代基的联烯,如甲基和乙基,反应活性较低,相应的产物收率较低;而具有较大酯基的联烯,如异丙基、苄基和叔丁基,则能获得更高的产率.此外,当使用苯基、酸酐、二苯基氧化膦或磺酰基等其他官能团取代的联烯时,反应无法发生.通过氘代实验、荧光猝灭实验等一系列控制实验以及密度泛函理论计算,揭示了该反应机制.反应过程涉及五元钴环戊烯中间体的分解,并通过光催化的能量转移过程实现了E,E-1,4-二烯的E→Z异构化,最终实现Z,E-1,4-二烯的立体选择性合成.综上所述,本文提出了一种新的钴催化炔烃-联烯的选择性还原偶联反应.通过结合可见光光致氧化还原与钴协同催化策略,在温和的条件下,以H_(2)O和DIPEA作为氢源,实现了具有良好区域选择性和立体选择性的Z,E-和E,E-1,4-二烯的立体发散性合成.通过控制反应溶剂来实现立体选择性,本研究为立体发散性合成1,4-二烯化合物提供了一种简单有效的新途径.

关键词： 1,4-二烯钴催化光氧化还原还原偶联炔烃联烯

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多焦点超快激光并行加工单晶金刚石

中国激光 2024年第16期51卷 243-252页

作者：付强钱静王关德苏大帅封鑫赵全忠中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 上海飞机制造有限公司上海201324

金刚石表面的周期性微纳结构具有增透减反、提高量子运输效率等功能,在航空航天、生物医学、集成光子学器件等领域被广泛应用。传统的电子束曝光、离子刻蚀等加工方法涉及较多步骤,对环境要求高,加工效率远远无法满足使用需求。为了解... 详细信息

金刚石表面的周期性微纳结构具有增透减反、提高量子运输效率等功能,在航空航天、生物医学、集成光子学器件等领域被广泛应用。传统的电子束曝光、离子刻蚀等加工方法涉及较多步骤,对环境要求高,加工效率远远无法满足使用需求。为了解决这些问题,超快激光微加工技术被引入,其因具有低热效应、高精度和高度可控的可设计性而备受关注。然而,单光束激光无法实现快速高效加工。为了提高加工效率,本课题组利用空间光调制器对飞秒激光光束进行5×5阵列分光,对金刚石进行了多焦点并行加工,实现了圆柱、球形、金字塔、圆锥等三维阵列结构的高精度、高效率加工。拉曼光谱结果显示,激光加工区域未发现明显的石墨化G带和激光热影响区,这说明多焦点超快激光并行加工后金刚石不会产生明显的物性改变。超快激光多焦点并行加工单晶金刚石对于开发高速、高精度的金刚石加工新技术具有重要意义。

关键词：激光技术单晶金刚石空间光调制器超快激光并行加工周期性微结构

He-Hutchinson模型在连续陶瓷纤维增韧陶瓷基复合材料研究中的应用

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材料导报 2024年第3期38卷 90-96页

作者：马昕刘海韬姜如孙逊国防科技大学空天科学学院新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室长沙410073 湖南科技大学物理与电子科学学院湖南湘潭411201 湖南科技大学智能传感器与先进传感器材料湖南省重点实验室湖南湘潭411201

基于裂纹扩展的能量释放率准则,He-Hutchinson(H-H)模型可以预判连续陶瓷纤维增韧陶瓷基复合材料(CMCs)的基体裂纹在界面处的传播路径,对CMCs的增韧设计有着重要的指导价值,但目前尚未见H-H模型在CMCs研究领域的系统性综述文献。本文首... 详细信息

基于裂纹扩展的能量释放率准则,He-Hutchinson(H-H)模型可以预判连续陶瓷纤维增韧陶瓷基复合材料(CMCs)的基体裂纹在界面处的传播路径,对CMCs的增韧设计有着重要的指导价值,但目前尚未见H-H模型在CMCs研究领域的系统性综述文献。本文首先介绍了H-H模型的力学基础以及应用于CMCs中的必要简化过程,得出基于材料组元断裂能和弹性失配系数的裂纹偏转判据。基于目前形成的材料微观力学参数测量方法,结合CMCs脆性、微观结构复杂的特点,系统总结归纳了适用于CMCs的原位弹性模量、材料断裂能以及界面脱粘能的测量方法及优缺点。基于原位微观力学参数,重点综述与讨论了H-H模型在多孔基体CMCs和含界面相CMCs中的应用进展,最后指出了H-H模型目前存在的主要问题,并对其后续发展提出了建议。

关键词： H-H模型陶瓷基复合材料微观力学裂纹偏转