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量子金属态的证实
量子材料与量子相变是本世纪凝聚态物理与材料领域的研究热点。量子相变与传统的热力学相变不同,是在绝对零度下调节非热力学参量而发生的相变,相变点附近量子涨落而非热涨落起了重要作用。作为量子相变的经典范例,二维超导-绝缘体相变以及超导-金属相变研究获得了2015年美国凝聚态物理最高奖巴克利奖。在量子相变过程中,除超导基态和绝缘基态外,量子金属态是否存在于二维超导体系一直是理论与实验上争论的焦点(Rev. Mod. Phys.91, 11002 (2019))。根据安德森标度理论,由于量子干涉效应以及相位相干长度在零温下发散的特性,载流子在趋于绝对零度时会表现出局域化效应,因此理论上不存在二维量子金属基态。尽管实验上在各种二维电子体系发现了量子金属态的可能迹象,但受低临界温度的制约以及外界高频噪声的影响(Science Advances 5, 3826 (2019)),二维量子金属态的存在与否仍存在着巨大争议,是近三十年来国际学术界一直悬而未决的重要物理问题。 最近,北京大学物理学院量子材料中心王健教授、博雅博士后刘易与合作者在高温超导纳米多孔薄膜中首次完全证实了量子金属态的存在。通过调节反应离子刻蚀的时间,研究团队在高温超导钇钡铜氧(YBCO)多孔薄膜中实现了超导-量子金属-绝缘体相变。量子金属态存在的直接证据是体系的电阻随着温度降低表现出饱和特性,在高温超导体YBCO薄膜中,该电阻饱和温度高达5K,这一温度相比于传统超导体系提高了1-2个数量级,大大提升了量子金属态的稳定性和实验结果的可信度。通过高频滤波器极低温对照实验表明,是否添加滤波器对体系的电阻在低温下的饱和规律没有明显的作用,有效地排除了外界高频噪声对实验的影响,为量子金属态的存在提供了可靠的实验证据。实验还揭示了量子金属态的霍尔电阻为零欧姆,意味着量子金属态具有与超导体类似的粒子空穴对称性(particle-hole symmetry)。 此外,实验表明量子金属态在低温下满足欧姆定律且具有巨磁阻效应,这些发现也与理论上对量子金属态的预期吻合。 研究团队通过系统的极低温电输运测试发现,超导,金属与绝缘这三个量子基态都有与库珀电子对相关的h/2e周期的超导量子磁通振荡,这表明量子金属态与传统金属不同,是玻色金属态,揭示了库珀对玻色子对量子金属态的形成起到了主导作用。(注:传统金属中导电是电子,也即费米子)实验发现,对于超导态的样品,量子振荡振幅随温度的降低迅速增加而发散; 对于绝缘态的样品,振幅随温度的降低先迅速增加然后在低温下衰减; 而对于量子金属态的样品,振幅随温度的降低先迅速增加然后在低温下饱和。进一步分析揭示出振荡振幅饱和对应于相位相干长度饱和,是量子金属形成的一种可能机制。有意思的是通过调控正常态电阻仅两个数量级,量子振荡振幅从超导态样品到最绝缘的样品变化了九个数量级,这意味着多孔高温超导体系具备很好的相位相干调控性。 该工作于2019年11月14日在线发表于学术期刊《Science》上。(DOI: 10.1126/science.aax5798;https://science.sciencemag.org/content/early/2019/11/13/science.aax5798)。北京大学王健教授、布朗大学James M. Valles Jr 教授、电子科技大学熊杰教授是本文的共同通讯作者,电子科技大学博士生杨超和北京大学博士后刘易为文章共同第一作者,北京大学为第一通讯作者单位。这一工作的主要合作者还包括布朗大学Jimmy Xu教授,北京大学林熙研究员,北京师范大学刘海文研究员,清华大学姚宏教授,电子科技大学李言荣院士等。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费、量子物质科学协同创新中心、中科院卓越创新中心、低维物理国家重点实验室开放基金、北京市自然科学基金、北京市交叉科学与技术基金、博士后科学基金等支持。 二维高温超导体系中量子玻色金属态的证实是王健研究组与合作者继量子格里菲斯奇异性发现以来(Science 350, 509 (2015)); Nature Communications 10, 3633 (2019)),在二维超导量子相变领域的又一重要突破。该工作为国际上争论了三十多年的量子金属态的存在提供了有力的证据,并为研究量子金属态提供了新思路。该工作也得到了美国科学院院士斯坦福大学Steven A. Kivelson教授的高度评价,评论文章发表在Journal Club for Condensed Matter Physics(凝聚态物理期刊俱乐部)上。Kivelson教授指出:“这一工作对量子材料的理解具有基础性的重要意义”。图一, 钇钡铜氧(YBCO)纳米多孔薄膜中的超导-量子金属-绝缘体量子相变。(A)用多孔氧化铝(AAO)模板蚀刻法制备YBCO纳米多孔薄膜的工艺示意图。(B) YBCO纳米多孔薄膜扫描电镜(SEM)图像。(C) YBCO纳米多孔薄膜的几何结构示意图。(D)不同刻蚀时间下YBCO纳米多孔薄膜的电阻对温度的依赖关系。超导态(SC)、反常金属态(AM1)、过渡态(TS)和绝缘态(INS)四种典型薄膜的电阻温度曲线用黑色表示。图二,量子金属态证据。(A)量子金属态薄膜和超导薄膜的输运曲线。其中低温下电阻的饱和行为为量子金属态的特征。(B) 量子金属态薄膜极低温输运曲线。是否采用高频滤波器并不改变量子金属态饱和电阻的特征。插图: 量子金属态薄膜的I-V曲线,符合欧姆定律,亦为量子金属态的证据。(C)典型量子金属态薄膜的霍尔电阻和纵向电阻随温度的变化图。霍尔电阻(Rxy)在低温下趋于零,而纵向电阻不为零,表现出量子金属态的特征。插图: 量子金属态薄膜不同温度下的霍尔电阻(Rxy)。(D) 量子金属态薄膜的巨磁阻效应,与理论上对量子金属态的预期相符。图三,库柏对在量子相变过程中的相干性衍变 (A)超导态、(B) 量子金属态、(C)绝缘态的磁导振荡图。 (D) 不同温度下,所有YBCO薄膜的磁导振荡的振幅。对于量子金属态薄膜,磁导振荡的振幅随温度的降低在5 K左右而饱和。而超导态薄膜磁导振荡的振幅在低温下发散,绝缘态薄膜磁导振荡的振幅随着温度降低先增加后减小。(E) 通过相位相干的近似模型,计算得到量子金属态的相位相干长度在低温下饱和。揭示了量子金属形成的一种可能机制。
北京大学 2021-04-11
关于金属锂保护的研究
近年来,锂离子电池已广泛应用于人类生活的多个方面,并在新能源产业特别是电动汽车领域展现出诱人的应用前景。然而传统商用的基于插层化学的锂离子电池很难满足动力电池高能量密度的需求,开发新型高容量、长寿命锂电池体系迫在眉睫。与传统石墨负极相比,锂金属负极具有高理论比容量( 3860 mA h g -1 )、低密度( 0.59 g cm -3 )和低电极电势( -3.04V vs. H + /H 2 )的优势,一直被认为是下一代的理想电池负极材料。然而,金属锂的安全性和稳定性却让人们望而却步,其不均匀的锂沉积和在充放电循环中不断产生的锂枝晶可能刺穿隔膜导致电池失控,引发安全问题。研究表明, 采用三维集流体与锂金属复合的策略和 调控电解液与金属锂负极之间的界面是抑制锂不均匀沉积,减缓锂枝晶问题的关键。
北京大学 2021-04-11
HCV的DNA疫苗及其应用
小试阶段/n该项目开发了一种丙型肝炎病毒的DNA疫苗及其制备方法,属于分子生物学和感染免疫领域。本发明的DNA疫苗是HCV-E2的第2个N-糖基化位点产生突变,即N423RT突变为D423RT。在E2基因两端引入CpG序列,并将突变的片段构建到真核表达载体上即得到能产生E2突变体的DNA疫苗。本发明方法简便,成本低,克服了糖基化蛋白质在表达上的困难,制备的DNA疫苗可诱导产生比野生型HCV-E2更强的特异性细胞免疫和中和性抗体,特异性的杀伤性CD8+T活性增强,并能够引起较强的IFN-γ、IL4释放
武汉大学 2021-01-12
天然气的室温转化
已有样品/n甲烷是天然气的主要成分。但由于甲烷的极高惰性,其活化往往比较困难, 甲烷的活化与转化被公认为催化乃至整个化学研究领域最具挑战性的研究方向之 一。苛刻条件下(高温、高压)甲烷转化(转化为酒精和汽油)对于商业生产带来极大困 难,具有较高的转化成本,尤其是甲烷碳氢键的断裂、重组以及由(C1)生成高碳有机物的机理。利用原位固体 13C NMR 实验发现,甲烷在室温下裂解生成表面锌甲基(Zn-CH3,-20ppm 信号)及大量表面甲氧基(-OCH3,58ppm 信号)物种。分子筛表面甲氧基物种被认
中国科学院大学 2021-01-12
Navitoclax的合成新工艺
成果简介: Navitoclax(研发编号ABT263)是一种有效的,可口服的 Bcl-2
南京工业大学 2021-01-12
FDP系列金属盐的制备
成果简介: 本项目所开发的FDP系列金属盐包括1,6-二磷酸果糖钠盐、钙盐、镁盐、锶盐等。FDP是一种重要的细胞内代谢产物,可以调节糖代谢中若干酶的活性和恢复、改善细胞代谢水平。其产品作为微量元素补充剂广泛应用于食品及饲料添加剂、医药中间体等领域。国内需求额近5亿,国际需求额近30亿。鉴于其功效显著,近年来以20%的速度递增。设计并发现的新化合物——果糖
南京工业大学 2021-01-12
基于 GPRS 的供水 SCADA 系统
本成果是一个新型的供水信息遥测与监控(SCADA)系统,其主要特点如下: 1.基于 GPRS 和 Internet 技术,实现无限监控站点的数据并发采集、传输、处理与 贮存,监控站设置在水厂或管网中,无范围限制; 2.当 GPRS 或 Internet 故障时,自动转备用的 SMS 短信通信; 3.采用双向通信,具备定时、请求和事件三种数据触发方式,上位机可对各站点进 行远程配置、校验、诊断等透明管理; 4.具有数据缓存补调、双通道互备、平滑滤波、线性变换、温度补偿、线性补偿、 超限报警、异动报警、死值报警等众多实用功能; 5.数据采用文字、图、表、动画、曲线等丰富多彩的表达方式; 监控站采用抗干扰与低功耗设计,可选交、直流(电池)供电。
同济大学 2021-04-13
关于多灶肝癌的研究
课题组对六例多灶肝癌患者共34个病灶进行了高深度全外显子测序,发现多灶肝癌大部分来源于肝内转移,共享部分突变;进一步的进化树分析显示每个病灶又呈现出相对独立的克隆进化模式,且仅有20%靶向药物的作用靶点位于进化树的树干,即为所有病灶所共有,其中,仅有一位患者的索拉非尼敏感靶点位于进化树的树干,提示该患者所有病灶理论上可对索拉非尼治疗产生应答,从而揭示了多灶肝癌因克隆进化引起的药物靶点分布不均的特点,为预防多灶肝癌患者术后复发的精准靶向治疗提供了理论依据。       同时,该研究通过转录组测序数据首次分析了多灶肝癌免疫微环境的差异,发现即使是同一患者,不同病灶浸润的免疫细胞成分及数量均存在明显差异。基于特征性免疫相关基因的表达水平进行无监督聚类分析,可将病灶分为高免疫和低免疫两种亚型,并观察到高免疫性肿瘤同时伴有PD1等抑制性免疫分子的高表达,提示此类患者更可能从PD1单抗治疗中获益,为肝癌免疫治疗获益人群的筛选提供了依据。
中山大学 2021-04-13
抗血小板聚集的药物
【发 明 人】  卞慧敏 ; 张启春 ; 赵越 ; 彭国平【技术领域】本发明涉及一种药物组合,是一种抗血小板聚集的药物【摘要】 本发明涉及一种抗血小板聚集的药物,包括药物的有效组分和辅料,其特征在于,药物中的有效组分为苹果酸、丁二酸和柠檬酸组成,所述的有效组分的重量比例为苹果酸2~4份、丁二酸1~3份和柠檬酸1~3份。
南京中医药大学 2021-04-13
显示广告信息的室外灯箱
本实用新型提供了显示广告信息的室外灯箱,包括有H形的支撑架和安装在支撑架上的灯箱本体,支撑架的端部开设有若干个安装槽且安装槽外设置有可转动启闭的盖板,安装槽内安装有配重模组,配重模组包括有盒体和装在盒体内的圆盘砝码,砝码安放在盒体的容置槽内,容置槽底部开设有与圆盘砝码滑动配合的限位槽,盒体一侧设置有L形连接板,盒体另一侧设置有固定板且固定板上开设有固定开口,多个配重模组首尾相接的安装在安装槽内,相邻配重模组的连接板与固定开口滑动配合。使用了传统的圆盘状砝码作为具体的配重方式,将其整合到配重模组内,配重模组可根据情况实现多个之间的组合。
青岛农业大学 2021-04-13
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