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二维反铁材料MnPS3中磁振子输运的实验进展
近年来,磁振子电子学在信息计算和信息传输领域表现出了极具价值的应用潜力。磁振子电子学利用以磁振子为载体的电子自旋进动来实现信息处理,有望实现无热量产生、低耗散的信息传输,相比于传统意义上通过操纵电荷来实现信息的处理的微电子学具有无可比拟的巨大优势。磁振子电子学领域的进展很大程度上依赖于能够有效传输磁振子的新材料的发现,而获得长距离的磁振子输运始终是磁振子电子学研究的重中之重。与通常的三维磁性绝缘体(如Yttrium Iron Garnet)相比,二维尺度下的磁振子被理论预言有很多的新颖物理效应,例如自旋能斯特效应,拓扑磁振子,以及外尔磁振子等。 在最新的研究文章中,量子材料科学中心韩伟课题组在二维磁性体系中展开工作并取得了重要进展,观测到了二维反铁磁体系中磁振子的长距离输运。MnPS3晶体是一种层状反铁磁材料,利用机械剥离手段得到了二维的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制备了用于测量磁振子输运的非局域器件,器件结构如图A所示。器件左侧Pt电极通过热方法来注入磁振子,右侧Pt电极探测在二维MnPS3中扩散传输的磁振子。在二维反铁磁MnPS3中,实验上观测到了几微米的磁振子扩散长度。并且从图B中可以看出,随着注入端和探测端距离的增加,探测到的非局域信号表现出e指数衰减的形式,跟一维漂移扩散模型的理论模型一致。在此基础上,他们还系统研究了MnPS3厚度对磁振子弛豫性质的影响。随着MnPS3厚度从40nm降低至8nm,磁振子弛豫长度由4μm减小到1μm(图C),这可能是由较薄的MnPS3中较强的表面杂质散射效应导致的。 该文章中的结果具有重要的学术价值:二维材料中的磁振子输运实现为二维磁性材料在磁振子电子学的应用与发展奠定了基础,也有望推动磁振子在量子尺度下的新颖量子物理性质研究。图:二维反铁磁体系中磁振子输运研究。(A)二维反铁磁MnPS3中的磁振子输运测量结构示意图。(B)自旋信号R_NL^*随电极间距的依赖关系,与理论预言的e指数衰减吻合。(C)磁振子弛豫长度随MnPS3厚度的依赖关系。 该工作于2019年2月7日在线发表于物理学术期刊Physical Review X上(Phys. Rev. X 9, 011026 (2019) )。 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.011026。该工作由韩伟研究员设计和指导完成,北京大学量子材料科学中心2015级博士生邢文宇为文章第一作者,物理学院2015级本科生邱露颐为第二作者(今年9月份将去哈佛大学读博士),韩伟研究员为文章通讯作者。本工作的顺利完成得到了量子材料科学中心贾爽教授和谢心澄院士的合作帮助,以及国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的支持。
北京大学 2021-04-11
耦合分子振子同步化的能量代价及其最优设计原理的研究
北京大学物理学院/定量生物学中心欧阳颀课题组在Nature Physics发表题为“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”(文章网址:https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7)文章,揭示了互相耦合的分子振子达到同步化所需的热力学代价,表明分子振子的同步化需要额外能量耗散,并揭示了能量耗散与所能达到的最优同步化效果及耦合的最佳设计之间的关系。 振子之间的同步化现象在自然界是非常普遍的现象,许多非线性理论与实验很好地回答了很大一部分非线性振子中的同步化问题。然而,对于分子振子而言,他们的振荡节律由随机的、大噪声的生化反应所决定,与之前相对成熟的非线性理论所涉及的情况有所不同。这类分子振子的同步化规律,尤其是同步化所需的热力学代价尚不明确。 欧阳颀课题组与美国IBM T. J. Waston 研究中心/北京大学定量生物学中心杰出访问教授的涂豫海教授展开合作研究,首次在理论上阐明了实现分子振子同步化所需的热力学代价。该研究提出一个简单而普适的随机理论模型,假设不同的分子振子之间被一些额外的分子间化学反应耦合起来从而使彼此的相位相互靠近,用以描述一般的可产生同步化振荡的分子振子。在这个理论模型中,研究者们找到了单分子稳定振荡状态的概率密度的解析解,由此计算了不同条件下的能量耗散,并通过平均场近似得到了该振荡出现同步化现象的条件。通过比较不同条件下的能量耗散,研究者发现,若要实现分子振荡的同步化,除去驱动单个分子振荡的能量以外,还必须要有一部分不为零的额外的能量耗散。除此以外,当外界条件给定能量耗散的大小时,虽然可以通过调整模型中的参数达到各种不同的同步化效果,但是可以达到的最优的同步化效果由给定的能量耗散所限制。当能量耗散小于一个临界值时(这个临界值大于驱动单个分子振荡的能量)同步化是不可能的,给定的能量耗散越大,所能达到的最优同步化效果越好。该结论具有一定的普适性。随后研究者在蓝藻的生物钟系统中检验了该理论,验证了生物体内的分子振荡体系确实需要额外的能量来实现同步化。 北京大学物理学院博士生,欧阳颀课题组的张东良为该文章的第一作者,涂豫海教授为通讯作者,合作者包括欧阳颀教授和美国加州圣地亚哥分校的博士后曹远胜博士。
北京大学 2021-04-11
能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备
本发明公开了一种能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备,该装备包含工作舱体、工作平台、成形缸组件、铺粉组件、振镜组合、移动式分区烟尘净化组件、保护气氛调控组件和控制系统;移动式分区烟尘净化组件与振镜组合分别包含 M(M≥1)组抽送气口和 M 列振镜队列,每组抽送气口均与一列振镜队列相配套,使得每组抽送气口都可在与其对应的面积较小的辐照区域上方产生稳定、均匀的气流,从而保证整个金属粉末层上方的烟尘均能被及时、
华中科技大学 2021-04-14
高纯度无铁离子的聚合氯化铝的制备
聚合氯化铝主要用于自来水和工业污水的净化。此外,聚合氯化铝还可用于造纸、制药、化妆品。在制药行业,聚合氯化铝可用来作防冻剂和化妆品。在造纸行业,用聚合氯化铝代替硫酸铝进行中性施胶。 在制药和造纸行业中对聚合氯化铝的颜色和质量要求都比较高,特别是对铁离子的含量要求更严。因此,制备高纯度无铁聚合氯化铝具有实际意义。 该方法利用有机络合物与聚合氯化铝溶液中的铁离子络合,然后用活性炭吸附除去铁离子,是一种行之有效的除铁方法。其特点是用量少,反应时间短,操作方便,原料易得,价格低廉。在常温和高温条件下都能有效地除去聚合氯化铝溶液中的铁离子,适应温度范围广,无须降温升温操作,有利节省能量。除铁后,聚合氯化铝中的铁离子含量低于15ppm。
武汉工程大学 2021-04-11
环保型高性能Sn-Zn基无铅焊料
本项目在Sn-9Zn的基础上进行性能改进,重点解决了以往Sn-Zn基焊料润湿性差,抗氧化性差及外观不良等问题,并针对波峰焊和手工焊等工艺,进行了产品生产工艺实验,自主研制了如下系列产品:/line(1)Sn-Zn基无铅焊料合金丝(焊丝);/line(2)波峰焊用Sn-Zn基焊料抗氧化添加剂。/line成果的主要技术指标:/line(3)润湿性:润湿力及润湿时间等指标超过国外Sn-8Zn-3Bi;/line(4)抗氧化性:260℃空气中保温3h无明显氧化物,和Sn-Cu-Ni等市售主要波峰焊无铅焊料相比,外观光亮无明显差别。
东南大学 2021-04-10
无铬多金属纳米配合鞣剂的产业化
成果描述:无铬多金属配合鞣剂是采用低毒/无毒的锆、铝、钛等金属盐经配伍、复合、喷雾干燥、高能球磨精制而成,是一种具有环境友好、反应能力强、结构与性能稳定、分子尺寸可调控的高性能、环保型新型鞣剂,主要用于皮革、毛皮鞣制,用以替代目前在制革工业中占据统治地位的、对人体和环境有害的铬鞣剂。无铬多金属配合鞣剂的全面推广应用,将会彻底消除重金属铬对环境的污染,彻底改变制革工业的落后面貌,引发制革工业的新的技术革命。 本项目产品可以广泛地应用于制革、毛皮工业的预鞣、主鞣和复鞣等重要工序。目前,制革工业因普遍采用铬鞣剂鞣革,造成了严重的重金属污染,对环境和人体产生危害。由于治理铬污染的难度很大,成本很高,使制革工业难以摆脱铬污染的困扰。本项目产品可以全面替代铬鞣剂,从而彻底消除铬污染。本产品现有市场需求总量30-35万吨,潜在市场需求50-55万吨。市场前景非常广阔。市场前景分析:1.应用领域:制革、毛皮工业的预鞣、主鞣和复鞣等重要工序。 2.市场需求分析:从目前铬鞣剂的使用量来看,世界铬鞣剂的总用量为260万吨/年,我国铬鞣剂用量约占世界总用量的23%,我国的用量为60万吨/年。本产品市场占有率按若2%计,则年需要量为1.2万吨。以每吨1.1万元计,则年销售总额约1.32亿元。此外,从目前我国的发展现状来看,鞣剂市场每年将以10%的速度增长,当市场容量达到100万吨/年,方达到饱和。由于本产品是唯一能够全面替代铬鞣剂的理想鞣剂,因此其市场前景十分诱人。与同类成果相比的优势分析:外观:白色粉末状固体; 粒径:50-100nm; 氧化物含量(以金属氧化物计):≥20%; 水不溶物(%):≤0.5; pH值:2.0-3.0。 国际领先。
四川大学 2021-04-11
无醛生物质胶黏剂制造与应用技术
项目采用豆粕、棉粕等植物蛋白为主要原料,开发出蛋白质活化、降粘、增强及快速固化等技术,创新植物蛋白胶黏剂施胶设备,解决了蛋白胶黏剂工业化应用的一系列难题,获国家发明专利12项。 黏剂产品具有涂布性能好、预压性好、固化温度低(110-120℃)固化速度快、耐水胶合强度高、成本低等优点,可用于单板类人造板生产。人造板产品力学性能表现优异,12小时水煮不开胶,无甲醛,胶黏剂产品成本与环保型三聚氰胺改性脲醛树脂相当,具有较好的性能与成本优势。
北京林业大学 2021-05-09
无辅料生活污泥自动控制堆肥成套技术与设备
本技术成果针对传统污泥堆肥需要添加大量辅料的难题,筛选、培养和生产了专门用于污泥发酵与除 臭兼备的复合菌种,用复合菌种代替辅料,无需添加辅料,节省了辅料成本和辅料占地,缩短了发酵周期(15-20天)30%以上,提高堆肥效率约50%,抑制了恶臭的产生,实现了堆肥过程自动监测和控制。在污泥堆肥领域中,本研究开发的无辅料、高效发酵、无恶臭和自动测控的污泥堆肥技术,取得了重大突破。 本技术成果建立了处理量为30 吨/日的生活污泥堆肥示范工程,整个堆肥生产过程运行成熟稳定,已经稳 定运行一年多时间。
中山大学 2021-04-10
可穿戴式无创性迷走神经调控系统
已有样品/n心血管病患病人数2.9 亿,死亡率高居疾病死亡构成首位,自主神经失衡,尤其交感神经过度激活在多种心血管疾病的发生发展中起着重要作用,迷走神经和交感神经共同组成自主神经系统,两者之间相互拮抗,形成动态平衡。该项目提出通过刺激迷走神经抑制交感神经过度激活,促进自主神经再平衡,抑制心血管疾病的发生发展。成果的先进性或独特性:1.可穿戴、无创、非药物、非手术2.更为安全、方便、有效3.
武汉大学 2021-01-12
一种无磷汽车清洗液及其制备方法
本发明公开了一种无磷汽车清洗液及其制备方法。所述清洗液 按重量比包括 6.5%至 48.0%的表面活性剂、4.2%至 26.0%的洗涤助剂、 1.0%至 15.0%的渗透剂和 0.05%至 1.0%的流平成膜剂,余量为去离子 水。所述方法包括以下步骤:(1)将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠与增溶 剂混合,再加入去离子水;(2)再与配方中其他表面活性剂、无磷金 属螯合剂、渗透剂和流平成膜剂混合;(3)将上述混合物与抗再沉积 剂
华中科技大学 2021-01-12
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