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关于单层FeSe/SrTiO3高温超导机理的研究系列进展
北京大学量子材料中心王健研究组与合作者在钛酸锶(SrTiO3)衬底上外延生长的单原胞层厚(0.55 nm)铁硒(FeSe)薄膜中观测到了具有磁激发迹象的玻色模式和强非磁性杂质诱导的准粒子束缚态。两项发现为超导机制备受争议的单原胞层铁硒薄膜提供了异号配对的重要实验证据,表明在该体系中尽管界面电–声耦合被认为可以增强超导特性,自旋涨落对于库珀对的配对有着不可忽略的作用,或对铁基高温超导机理的统一理解提供重要参考。 提升超导转变温度和理解库珀配对机制是超导领域两个最重要的研究方向。在以往的铁基超导研究中,基于电子–空穴费米口袋嵌套的s±波配对被广泛接受。然而对于AxFe2−ySe2 (A = K, Rb, Cs, Tl)、(Li1−xFex)OHFe1−ySe,尤其是单原胞层 FeSe/SrTiO3等一系列重电子掺杂铁硒化合物,重电子掺杂会导致费米能级上移,进而导致布里渊区中心Γ点的空穴费米口袋降至费米能级以下,使得电子–空穴费米口袋嵌套理论失效。因而,铁基超导中的s±配对图像受到严峻挑战。 钛酸锶衬底上外延生长的铁硒薄膜具有铁基超导家族最简单的分子结构和最高的超导转变温度(能隙闭合温度的典型值为65 K),自2012年被清华大学薛其坤团队发现以来在国际凝聚态物理领域掀起了研究热潮。前期,北京大学王健研究组与薛其坤研究组合作采用电输运和抗磁性测量首次报道了单层铁硒中高温超导的直接证据(Chin. Phys. Lett. 31, 017401 (2014),被Science编辑选择文章Science 343, 230 (2014)报道)。然而,其中的超导配对机制,一直存在争议,始终悬而未决。 为了揭示单层铁硒中的超导配对机制,王健研究组开展了一系列系统的实验。实验中的单层铁硒超薄膜采用分子束外延技术生长于钛酸锶衬底。通过原位超高真空(~10−10 mbar)原位扫描隧道谱探测,研究组发现超导能隙外存在由电子–玻色子耦合导致的鼓包(hump)结构。系统的扫描隧道谱实验揭示以该鼓包为特征的玻色模式更接近磁激发信号(图1),极有可能是充当配对媒介、且连接布里渊区近邻角落(M点)电子费米口袋的(π,π)自旋涨落。超导序参量作为复数,其在费米面上的分布存在同相位(保号:sign-preserving)与反相位(异号:sign-reversing)两种情形。杂质散射作为一种相位敏感技术,已广泛应用于以往超导配对研究。其中非磁性杂质尤为特殊,其选择性地局域破坏s±波、d波等异号配对,实验上表现为诱导超导能隙内的束缚态,而对传统保号s波配对无明显效应,因此可用于区分异号和保号配对图像。王健研究组采用沉积于单层铁硒表面的强非磁性杂质铅(Pb)吸附原子作为散射中心,实验中发现相对于正常超导谱形,铅原子在超导带隙边界附近诱导出电子型谱权重增强,同时超导能隙减弱(图2)。该特征是‘隐’束缚态的典型信号。系统的势散射强度调节(图2(d))等实验也印证了这一观点,有力地说明单层铁硒超导能隙函数存在异号。同时,基于异号配对图像,如扩展s±波(图2(e)),南京大学王强华教授与南京师范大学高绎教授理论上定性复现了非磁性杂质诱导的超导谱形重构。上述的玻色模式与非磁杂质散射两项研究成果一致支持单层铁硒中存在以自旋涨落为媒介的异号配对,为最终澄清单层铁硒的界面高温超导机制奠定了重要基础,同时也预示具有不同费米面构型的铁基高温超导体或存在统一解释。图1. 单原胞层 FeSe中具有磁激发迹象的玻色模式。(a) 单原胞层 FeSe的扫描隧穿谱,显示超导能隙外由电子–玻色子耦合导致的鼓包结构;(b) Ω/2Δ1与Δ1的统计负关联(Ω:玻色模式能量;Δ1:内超导能隙)。图2. 单原胞层 FeSe中强非磁性杂质诱导的准粒子束缚态。(a) Pb吸附原子的STM形貌图;(b) Pb吸附原子和正常单原胞层 FeSe的扫描隧穿谱,显示9.5 mV处存在‘隐’束缚态;(c) 跨Pb吸附原子的扫描隧穿线谱;(d) 101组Pb吸附原子扫描隧穿谱(黑实线下方)与无吸附原子时的扫描隧穿谱(黑实线上方)对比;(c) 扩展s±波图像下非磁性杂质的模拟局域态密度谱。 两项工作分别于2019年5月22日和2019年7月15日发表于Nano Letters(Nano Lett. 19, 3464−3472 (2019))、Physical Review Letters(Phys. Rev. Lett. 123, 036801 (2019))。论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00144、https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.036801。 其中Nano Letters文章北京大学博士生刘超飞为第一作者,北京大学王健教授为通讯作者;Physical Review Letters文章,北京大学博士生刘超飞、王子乔和南京师范大学高绎教授为共同第一作者,北京大学王健教授和南京大学王强华教授为共同通讯作者。 以上工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、量子物质科学协同创新中心、中科院卓越创新中心、北京市自然科学基金、江苏省自然科学基金等经费的支持。王健特别感谢谢心澄、王垡、徐莉梅、任泽峰以及量子物质科学协同创新中心在北大超高真空分子束外延与低温扫描隧道显微镜实验室搭建过程中给予的支持。
北京大学 2021-04-11
高超声速转捩边界层气动加热机理研究
高超音速飞行器是本世纪正在研发的前沿科技新项目,它又被称作“近空间高超音速飞行器(NSHV)”。从科技的角度分析,高超音速飞行器同时融合了航天和航空的诸多前沿技术,这些前沿技术与传统飞行器技术比较,主要有以下几方面特点:复杂的气动特性;使用超燃冲压发动机;飞行器机体与发动机一体化;飞行器机体与推进系统和飞行器结构动态之间耦合强;飞行器模型非线性度高;飞行器飞行高度、速度跨度大;飞行环境复杂,瞬息万变;气动特性和气热特性变化剧烈;控制精度高,末制导难度大。
北京大学 2021-02-01
高速离心泵进口空化抑制机理的研究及应用
针对高速离 心泵内流速高, 进口段容易引起回流璇涡、叶轮中存在二
西华大学 2021-04-14
透明防伪材料—光变色薄膜
根据多层膜光学干涉的原理,当光线照射到薄膜,在进入各膜层时由于各膜层的光 学性质不一样使得有些光相干相长,有些光相干相消,随着观察者视角的变化薄膜呈现 不同的颜色。早在 1973 年加拿大国家研究院的 J.A.Dob-railski 等人就预见了变色薄 膜在防伪领域中的应用前景,并于 1987 年首次应用于 50 圆的货币上。稍后美国人也研 制出有金色变到绿色的全介质变色薄膜。再以后又有人与瑞士 SICPA 公司合作将变色薄 膜作为颜料掺入到油墨中,研制成光变色油墨。现在许多国家的护照、签证和货币上都 用上了光变色油墨。 光变色薄膜的光变色功能来自于多层膜的复合特性,光变色效果与组成该薄膜的各 膜层的材料性质、厚度以及膜层之间的组合有关。薄膜多采用金属膜与金属氧化物介质 组合,用物理方法(如热蒸发、电子束或离子镀、磁控溅射等)镀制薄膜。金属氧化物 介质膜用物理方法镀制质量控制比较困难,效率低,成本也比较高。同济大学课题组用 气凝胶或有机材料替代金属氧化物,材料性能稳定,可进行大面积快速涂膜,效率大大 提高,成本也很低。
同济大学 2021-04-11
光伏逆变器关键技术
研制了 5kW 至 500kW 不同功率等级的单相、三相光伏并网逆变器,掌握了主电路、控制系统、系统集成等关键技术。
北京交通大学 2021-02-01
光变色聚合物材料
光致变色聚合物具有光学各异性的晶体所特有的双折射性,在某个温度范围内兼有液体和晶体二者特性,也称为流动的晶格。具有变色聚合物的多数物质呈现螺旋状分子结构的有机化合物构成,多数为液晶聚合物,通常螺距(P)在可见光范围内,当螺距为可见光区某一波长时,就显示对应的色彩,如红、绿、蓝色,三基色是显示各种颜色的基础,三基色按照不同的比例合成产生千万种颜色的变化。自发现100多年了,在几度至几十度,能达到宽温100℃以上的变色材料很少,特别是变色聚合物研究起步晚,变色区间窄而不稳定,东北大学制备的变色聚合物宽达250℃以上,最高达300℃以上,居国际领先,宽温变色物质为应用提供技术基础。变色聚合物具有下列独特性能: 1.修复功能,表明材料可以在高低温之间反复使用。 2.光致变色性能。选择反射与选择透过:在外界光源照射下,垂直于观察绿色聚合物膜时,看到绿色,即反射绿光,而透过光为红光,即选择透过;Bragg反射:斜观察绿板为蓝色或蓝紫色,取决于观察角度。这种独特性能是其它物质不具有的。以上性能性能用于防伪具有原创性。 本项目经过十几年的理论与技术创新研究,发明并研制出具有选择反射的光功能高分子材料,实验研究表明,它具有独特的光学、电学和热学性能,除可用作不可复制的防伪材料(它是集一级、二级和三级防伪于一身的防伪材料)外,还可以在光学(如光学开关、屏蔽材料)、轻工(如服装、装饰、涂层、纺织)、信息(新型大容量信息存储材料)等领域获得奇特的应用。 从表中可见彩色聚合物无论在研究与生产都具有原创性与先进性   获7项专利,核心技术获得国家技术发明二等奖。
东北大学 2021-04-11
光伏逆变器关键技术
研制了5kW至500kW不同功率等级的单相、三相光伏并网逆变器,掌握了主电路、控制系统、系统集成等关键技术。 技术特点:    具有效率高、输出电流谐波含量低、输入电压范围宽等特点,具有孤岛检测和低电压穿越功能。  主要技术指标: 1500kW光伏并网逆变器参数说明: 输入参数:推荐最大太阳电池阵列功率550kWp 直流电压范围(MPPT)450~820V 允许最大直流电压880V 最大阵列电流2 x 611A MPP跟踪快速、精确MPP跟踪 输出参数:额定交流输出功率500kW 运行电网电压270VAC±10%额定交流电流1069A供电系统TT、TN-C、TN-S运行中的电网频率50Hz±0.5Hz电网电流的谐波畸变<2% 功率因数(额定功率下)1过载能力120%/1min短路保护150%/(<0.1s) 效率:最大效率      98.8%欧洲效率98.6% 应用范围: 家用、建筑用中小型太阳能发电系统;大规模光伏电站。
北京交通大学 2021-04-11
云母钛系列珠光颜料
成果描述:云母钛、铁等系列珠光颜料是一类非金属装饰颜料,具有优良的珍珠光泽,喷涂于物体表面上能赋予物体珍珠般的光彩,使其斑斓夺目,表面丰满,华丽动人。与老式的珠光颜料(如碱式碳酸铅等)相比,云母钛、铁系列珠光颜料具有无毒、优良的耐热性、耐光性、耐候性、耐紫外、耐硫化性、耐溶剂性等特性。视不同的品种,颜料具有多种多样的珠光光泽,其光泽范围从柔和的丝绢光泽到闪烁的金属亮光光泽。珠光色泽:云母钛系列——银色、金色、红色、紫色、蓝色、绿色6个品种。 云母铁系列——金黄色、金红色、铁红色、红棕色4个品种。 着色系列——艳蓝色、蓝紫色、玫瑰色、果绿色等多个品种。 外观:白色或彩色干燥粉末。 粒度: 120目、160目、200目、325目、400目、500目、800目。 比重: 3.0—3.3 g/cm3 堆密度: 0.2—0.3 g/cm3 有效折光率: 2.3 重金属含量(以Pb计): <20PPm。市场前景分析:1、用于化妆品制备珠光指甲油,珠光唇膏、珠光眼影、珠光香粉; 2、用于油化行业制备珠光油漆,以喷涂高档轿车、摩托、自行车、家用电器; 3、用于建筑行业制备珠光乳液内外墙涂料; 4、用于塑料行业制备珠光塑料制品; 5、用于皮革制备珠光皮革; 6、代替金粉、银粉用于油墨印刷,广泛用于包装、装潢; 7、用于纺织行业丝绸绒的装饰印染等等。 以湿磨云母粉为基材,在云母表面包覆一层金属氧化物,再经洗涤、干燥、煅烧、表面处理而成。该技术具有原料价廉易得、设备简单、操作方便、产品质量好、品种齐全、成本低、利润高的优点,是前景极好的精细化工系列产品。与同类成果相比的优势分析:国内领先
四川大学 2021-04-10
空间多波束光延迟网络
空间多波束延迟网络主要应用于光控相控阵天线内部的波束形成网络,通过分组多抽头延迟,使相控阵天线在空间形成多个空间波束。 该延迟网络通过微波光子技术,在光域对微波信号进行高精度多路分组延迟及多路合成,通过光延迟技术克服了电延迟技术(同轴电缆延迟线、声表面波延迟线、微波PIN二极管延迟线等)在延迟移相上存在的固有技术缺陷,可满足高频宽带信号的延迟移相及空间波束形成需求。同时,该技术还可应用于其他需要实现射频信号精确延迟及分配的系统当中。
电子科技大学 2021-04-10
全光开关装置及方法
发明(设计)人:夏可宇, 阮亚平, 葛士军, 吴浩东, 唐磊, 陆延青。本发明公开了一种全光开关装置及方法,装置包括第一分束器、液晶盒、第二分束器、第三分束器、手性物质、第四分束器、第一反射镜、第二反射镜、相位调节器、第五分束器、第一光电探测器和第二光电探测器,其中,窄线宽激光在第一分束器将分束为控制光和参考光,参考光被第一光电探测器探测,经过液晶盒的控制光和入射的信号光在第二分束器合束,在第三分束器分为第一光束和第二光束,第一光束经手性物质和第一反射镜到达第四分束器,第二光束经第二反射镜、相位调节器到达第四分束器,两束光合束后干涉产生路径1光束和路径2光束,路径1光束分为透射光束和反射光束,透射光束被第二光电探测器探测。本发明可实现快速、稳定、能耗极低的全光开关控制。
南京大学 2021-04-10
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