物理学报杂志

基于二维纳米材料的超快脉冲激光器

石墨烯以其独特的光电特性打开了二维纳米材料的大门,随后拓扑绝缘体、过渡金属硫化物、黑磷等二维材料相继被报道,这些材料由于具有良好的非线性光学特性,可用作被动饱和吸收体来产生脉冲激光.本文总结了近年来基于二维材料的光纤激光器和固体激光器的研究状况,从激光器的中心波长、脉宽、重复频率、脉冲能量和输出功率等基本参数对发展现状进...

超强磁场下中子星壳层的电导率和磁星环向磁场欧姆衰变

磁星是指主要由磁场提供辐射能量的一类脉冲星.部分宁静状态下的磁星X射线有热起源,对应的温度kT为0.2—0.6keV(1eV=1.602×10^–19J),这比转动供能的脉冲星的典型温度值高很多,并且可以用黑体谱来拟合.对磁星的观测和理论研究是当前脉冲星领域一个重要的热点.结合物态方程,本文首先计算了在超强磁场下壳层的电导率;从统计上研究了由于环向磁场衰...

形状记忆合金薄板系统全局激变现象分析

形状记忆合金在工程应用中的难点主要来自于系统在温度和外载荷作用下产生的复杂全局动力学行为.本文以形状记忆合金薄板动力系统为研究对象,分析在温度和激励振幅两个控制参数作用下系统的全局动力学.通过全局分岔图,可以观测到系统会发生复杂的激变现象,然后利用复合胞坐标系方法,获取系统的吸引子、吸引域、鞍和域边界等信息,展现系统的全局...

利用相位响应曲线解释抑制性反馈增强神经电活动

在众多实验和理论研究中已经发现自突触通过自反馈电流调节神经元电活动和网络时空行为来实现生理功能.本文通过理论研究,发现在一些合适的时滞下,抑制性自反馈电流能引起放电频率增加,这是不同于传统结果—抑制性作用引起频率降低的新发现.进一步,对于没有自反馈的神经元,发现在作用相位合适的抑制性脉冲电流的作用下,放电的相位会提前,导致放...

多个耦合星型网络的同步优化

本文讨论了星型网络中耦合Kuramoto振子的同步优化问题.分别考察具有随机频率分布叶子节点的单星型结构和多星型结构耦合网络达到同步所需的临界耦合强度.基于正弦函数的有界性导出的理论结果表明,单星型结构网络中,系统同步临界耦合强度与中心振子频率之间具有分段线性关系,而多星型结构耦合网络中,系统同步临界耦合强度与所有星型结构中心振子...

近壁区分子团聚现象的原位红外观测

对于饱和蒸气壁面凝结过程,蒸气分子在体相与过冷壁面间过渡区的微观演化机制尚不清晰,分子团聚模型认为分子到达壁面凝结前首先在体相中形成一定团簇分布,但由于观测近壁边界层微小空间中微观粒子的动态演化较为困难,对该模型的实验验证并不充分.基于团簇内部的氢键网络,利用衰减全反射傅里叶红外光谱技术,实时检测了近壁薄层内蒸气分子凝结过...

基于卷积高斯混合模型的统计压缩感知

高斯混合模型被广泛应用于统计压缩感知中信号先验概率分布的建模.利用高斯混合模型对图像的概率分布进行建模时,通常需要先对图像分块,再对图像块的概率分布进行建模.本文提出卷积高斯混合模型对整幅图像的概率分布进行建模.通过期望极大化算法求解极大边缘似然估计,实现模型中未知参数的估计.此外,考虑到在整幅图像上计算的复杂度较高,本文在...

夸克介子模型的相图和表面张力

利用有限温度场论和平均场近似的方法,在考虑夸克真空涨落的情况下,研究了两个夸克味的夸克介子模型的量子色动力学相变的相图结构,得到了当夸克化学势密度较小时,量子色动力学相变是过渡相变,而当夸克化学势密度较大的时候,量子色动力学相变是一级相变.对于一级相变的区域,基于薄壁近似,给出了当温度等于临界温度Tc时,强子相表面张力随夸克化学...

中子星对自旋相关轴矢量新相互作用的约束

众多粒子物理超标准模型中都预言了自旋有关的新相互作用存在.极化的核子间通过交换自旋为1的轴矢量玻色子可以产生额外的吸引力进而改变无穷大核物质状态方程性质.本文在相对论平均场模型的框架下加入额外的轴矢量玻色子后计算发现,当相互作用强度与玻色子质量之比达到gA^2/mZ′^2~O(10GeV^-2)时,低密处无穷大核物质的稳定性和对应的相变行为将...

给体位置和数目对四苯基乙烯衍生物双光子吸收性质的影响

在杂化密度泛函水平上,利用响应函数方法,计算了一类四苯基乙烯衍生物的双光子吸收性质.考虑了四苯基乙烯上给电子基团的位置和数目对双光子吸收性质的影响.并且,根据实验者采用的分子,通过增加分子的平面性和共轭长度,以及增强给体强度,理论设计了三种分子结构,并计算了它们的双光子吸收性质.结果表明,给体位置和数目对双光子吸收性质有重要影...

可移动三维主动减振系统及其在原子干涉重力仪上的应用

振动极大地影响着许多精密仪器的灵敏度和稳定性,对于冷原子干涉重力仪尤其如此.针对可移动的原子干涉仪建立了一套易于搬运的三维主动减振系统用来有效隔除地面的振动,从而提高可移动原子干涉仪的测量灵敏度,并能做到迅速部署迅速恢复工作.通过实施我们设计的综合反馈算法,本装置在三个维度的宽频带范围上实现了非常好的振动压制效果.本系统取...

Ga液滴沉积速率对GaAs/GaAs(001)量子双环形貌的影响

采用液滴外延法在GaAs(001)衬底上制备同心量子双环(concentric quantum double rings,CQDRs),利用原子力显微镜表征其表面形貌,并研究Ga液滴沉积速率对CQDRs的影响.研究结果发现,随着Ga液滴沉积速率的增加,CQDRs的密度增加,内外环半径均降低.根据成核理论中最大团簇密度和Ga液滴沉积速率之间的关系拟合出临界成核原子数目为5,表明在Ga液滴形成...

利用脉宽10fs偏振控制脉冲获得孤立阿秒脉冲

利用强场近似理论开展了具有较长脉宽的偏振控制脉冲与氦原子相互作用产生高次谐波和阿秒脉冲发射的理论研究.研究发现,当具有10 fs脉冲宽度的偏振控制脉冲被用作驱动脉冲时,只要恰当地调整两束反向旋转圆偏振脉冲峰值之间的时间延迟和强度比,即使不附加二次谐波脉冲,仍然可以得到效率较高且规则分布的高次谐波平台结构,傅里叶变换后得到了175 a...

Fe,Co,Ni掺杂GaSb的电子结构和光学性质

运用第一性原理LDA+U方法(考虑了交换关联项的Hubbard U修正的局域密度近似方法)研究了过渡族金属X (X=Fe, Co, Ni)掺杂GaSb的电子结构和光学性质.研究结果表明:X掺杂均能提升GaSb半导体材料对红外光区光子的吸收幅度,并能有效提高GaSb材料的光催化性能;过渡金属X在GaSb材料中主要以X替代Ga缺陷(X@Ga)的形式存在, X的电荷布居和键布居表明, X的...

超声背散射骨质评价中的频散衰减测量与补偿

基于多层声速模型的合成孔径超声皮质骨成像

由于皮质骨和软组织间较大的声速差异,采用固定声速的传统超声波束形成方法无法重建皮质骨图像,同时皮质骨中较大的衰减也限制了信号信噪比.为了实现皮质骨超声成像,本文提出一种采用合成孔径超声提高成像分辨率及信噪比,利用压缩感知计算延时参数并构建多层声速模型的成像方法.本文结合时域有限差分仿真方法分析了理想情况下皮质骨成像结果,并...

高Z烧蚀等离子体的运动规律研究

填充低密度低Z物质的黑腔孔隙漏光是一类典型的高Z烧蚀等离子体在烧蚀及压力动态平衡下的运动问题.本文利用简化的一维平面模型模拟了孔隙侧壁烧蚀金等离子体在CH泡沫约束作用下的运动行为,展示了轻重物质界面在物质压和辐射压共同作用下运动的物理图象.提出金等离子体从扩张到折返的过程对应于孔隙从收缩到打开的过程,并给出折返时间和折返距离...

非平衡感应耦合等离子体流场与电磁场作用机理的数值模拟

以航天领域中研究再入飞行器热防护系统的感应耦合等离子体(inductively coupled plasma, ICP)风洞为研究对象,通过流场-电磁场-化学场-热力场-湍流场多场耦合求解研究ICP 风洞流场与电磁场的分布特性及其相互作用机理.数值模拟中,基于热化学非平衡等离子体磁流体动力学模型准确模拟了空气ICP 的高频放电、焦耳加热、能量转化、粒子内能交换等过...

收集极释气对相对论返波管影响的粒子模拟

相对论返波管被认为是最具有应用潜力的高功率微波器件之一.随着输出微波功率的进一步提高,相对论返波管内部包括收集极处的击穿现象越来越严重,最终导致脉冲缩短,成为器件向高功率、高能量方向发展中的最大障碍,也是目前制约其发展的重要问题之一.本文基于自主研发的2.5 维粒子模拟软件UNIPIC-2D,采用动态释气模型研究了不同释气系数下相对论返...

电子的非广延分布对等离子体鞘层中二次电子发射的影响

Weibel不稳定性自生电磁场对探针质子束的偏转作用研究

Weibel不稳定性的自生电磁场对于等离子体能量输运、无碰撞冲击波形成等物理过程具有关键的影响.实验上往往采用质子束照相来诊断其电磁场结构.一般认为,探针质子束的轨迹偏转主要来自于磁场,而自生电场的作用被认为可忽略不计.本文利用三维粒子模拟程序研究了典型参数下的Weibel不稳定性发展过程,并使用径迹追踪法评估了Weibel不稳定性的质子束...

碳纳米管与氮化硼纳米管内铝纳米线的形成及其复合结构抗压特性的模拟研究

采用分子动力学方法分别对管内充以铝原子碳纳米管(CNT)与氮化硼纳米管(BNNT)进行了结构性能研究.优化结果显示:(5,5)CNT和BNNT内均能形成一束一维铝纳米线(AlNW);(10,10)管内形成的是多束AlNW,其中(10,10)CNT内形成的是11束高度轴对称一维AlNW,而(10,10)BNNT内形成的是5束螺旋结构形状的AlNW.进一步分析表明:CNT内的AlNW具有比BNNT内的AlNW较大...

异质弱相依网络鲁棒性研究

传统研究认为网络间相依边的引入使网络鲁棒性大幅降低,但现实相依网络的鲁棒性往往优于理论结果.通过观察现实相依网络的级联失效过程,发现节点不会因相依节点失效而损失所有连接边,且由于网络节点的异质性,每个节点的连接边失效概率也不尽相同.针对此现象,提出一种异质弱相依网络模型,与传统网络逾渗模型不同,本文认为两个弱相依节点的其中一...

纳米尺度硼烯与石墨烯的相互作用

硼烯作为一种性能优异的二维材料,其界面动力学行为值得探讨.本文采用解析法研究了石墨烯与六方氮化硼(h-BN)以及一种硼烯之间的相互作用.结果表明,石墨烯在六方氮化硼上滑动时,C原子和B原子之间的相互作用弱于C原子和N原子之间的相互作用.石墨烯与硼烯界面间的势能起伏明显小于石墨烯和六方氮化硼之间的势能起伏,表明其界面摩擦力可能更小.此外...

Ga,Ge,As掺杂对锂离子电池正极材料Li2CoSiO4的电化学特性和电子结构影响的第一性原理研究

由于硅酸盐类正极材料Li2CoSiO4具有较高的理论放电容量而受到广泛关注,但其较高的放电平台使得现有电解液无法满足使用要求而限制了其进一步的应用和发展.本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,结合Hubbard修正的广义梯度近似(GGA+U),系统地研究了Ga,Ge和As掺杂对Li2CoSiO4晶体结构、电化学特性和电子结构的影响.计算结果表明Ga...

石墨炔/石墨烯异质结纳米共振隧穿晶体管第一原理研究

石墨烯和石墨炔的化学相容性表明它们能够以不同形式组合在一起,从而构建新型超高频纳米晶体管.通过石墨烯-石墨炔-石墨烯异质结纳米带构建双极器件模拟了两种新型纳米共振隧穿晶体管,根据基于密度泛函理论的第一原理和非平衡格林函数方法对该晶体管的电子结构和量子输运特性进行了理论计算.电子透射谱和电流-电压曲线的计算结果证明该晶体管的...

矩形纳米狭缝超表面结构的近场增强聚焦调控

为了实现对入射光的近场亚波长增强聚焦,设计了一种由内部矩形纳米狭缝圆环阵列和外部多圆环狭缝构成的超表面结构,得到了该结构激发的表面等离激元电场表达式,并从物理机理上解释了该结构中心聚焦及增强聚焦的原理.利用时域有限差分方法仿真研究了该超表面结构在不同偏振态入射光下的激发场聚焦特性.根据理论推导与仿真结果可得,该结构在波长为...

掺杂在GaAs材料中Be受主能级之间的跃迁

通过远红外吸收谱、光致发光光谱和拉曼散射光谱,对均匀掺杂在GaAs材料中Be受主能级之间的跃迁进行了研究.实验中使用的GaAs:Be样品是通过分子束外延设备,生长在半绝缘(100) GaAs衬底之上的外延单层.在4.2 K温度下,对样品分别进行了远红外吸收光谱、光致发光光谱、Raman光谱的实验测量.在远红外吸收光谱中,清楚地观察到了从Be受主1S3/2Γ8基态到...

镍层间掺杂多层石墨烯的电子结构及光吸收特性研究

采用密度泛函理论计算分析镍原子层间掺杂对多层石墨烯电子结构和光吸收性能的影响.计算结果表明,掺杂镍原子后的石墨烯电子结构发生了改变,双层和三层石墨烯的带隙均可打开,最大带隙为0.604eV;镍原子掺杂后的石墨烯d轨道电子的态密度在费米能级处产生尖峰效应,体系等离子能量增强;介电常数虚部和消光系数均增大,吸光性能提高.相关工作对深入探...

局域交换场和电场调控的锗烯纳米带自旋过滤效应

基于非平衡格林函数方法,理论研究了Z轴方向局域交换场和电场对锗烯纳米带中电子自旋极化输运性质的影响.结果表明对锗烯的边缘区域施加强度大于其2倍有效自旋轨道耦合强度的交换场,可使自旋向上和向下电子的能带在不同的能量区间产生带隙,从而实现对不同自旋取向电子的100%过滤.提出了一种利用电场辅助降低自旋过滤效应所需阈值交换场强度的方...