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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
一种液相还原与氢处理制备碲化镉粉末的方法
本发明公开了一种液相还原与氢处理制备碲化镉粉末的方法,其工艺步骤为:按照Cd2+与Te(Ⅳ)的摩尔比为0.9~1.1的配比在酸中溶解镉和碲的氧化物、氢氧化物或盐,配制成Cd2+、Te(Ⅳ)的浓度为0.2~1mol/L的溶液;然后将该溶液置于恒温水浴锅中,恒温温度为20~90℃;接着滴加入浓度为0.2~1mol/L的还原剂溶液,并不断搅拌,直至滴加入的还原剂的摩尔质量达到Cd2+和Te(Ⅳ)离子物质的量和的3~5倍为止;反应结束后,将溶液过滤,滤出物置于真空干燥箱烘干,再置于通有流动氢气气氛管式炉中或直接置于通有流动氢气的管式炉中,再在150℃~450℃下反应0.5~4h,冷却至室温即得碲化镉粉末。
四川大学 2021-04-11
高级催化还原技术与设备
该项目为“十五”国家 863 计划课题成果。针对难降解工业废水浓度高、色度大、 有毒有害的特点,开发出催化铁、催化铝等内电解方法,经处理后废水的可生化性大大 改善、色度降低,且产生的铁离子等起到混凝作用,强化了后续好氧生物处理工艺。对 一般化工区混合废水采用该方法预处理、再经通常的生物处理工艺,出水可以达到二级 排放标准。 
同济大学 2021-04-13
L-乳酸生产工艺及产业化
L-乳酸被广泛地应用于食品、医药、电子工业、日用化工、化妆品、造纸、生物农药、可降解材料等领域。发展与应用L-乳酸聚合物技术生产的聚乳酸产品替代部分或大部分塑料制品,一方面可缓解目前因大量使用不可降解塑料制品所带来的“白色”污染问题;另一方面还可减少对日益枯竭的石油资源的依赖程度。目前化学合成法生产乳酸均为DL型,无法达到聚L-乳酸的要求。本技术依托南京工业大学离子束生物工程中心,通过离子注入诱变得到了高产菌株,其发酵浓度达200克/升,L-乳酸光学纯度产物达99.5%,为国内外最好水平。该成果已成功转让给一家乳酸生产企业,目前在该企业已完成30吨发酵罐的工业化生产实验。
南京工业大学 2021-04-13
番茄红素生产工艺及产业化
番茄红素( Lycopene )是迄今为止所发现的抗氧化能力最强的天然类胡萝卜素。具有极强的清除自由基的能力,对防治前列腺癌、肺癌、乳腺癌、子宫癌等有显著效果,还有预防心脑血管疾病、提高免疫力、延缓衰老等功效,有植物黄金之称,被誉为“21世纪保健品的新宠 ”由于天然提取法价格昂贵且无法满足需求,化学合成法成本下降但存在一定的不安全因素,微生物发酵生产番茄红素成为目前研究的热点。本技术依托南京工业大学离子束生物工程中心,通过离子注入诱变得到了番茄红素高产菌株,其3吨发酵罐水平达到1.6克/升。目前,该技术已成功转让给两家企业,预计在新技术投产后将在同行业产生较强的竞争优势。
南京工业大学 2021-04-13
长直注塑件注塑工艺参数对翘曲变形的模流分析
对不同注塑工艺参数下长直注塑件翘曲变形进行模流分析,结果表明,浇注 远端处的翘曲变形量较大,浇注入口处的翘曲变形量较小。保压时间的增加,可 以降低塑件的翘曲变形。保压压力增加,塑件整体翘曲变形减小,尤其在浇注入 口处比较明显。熔体温度从 230°C提高到 270°C,塑件整体翘曲明显减小,特别 在浇注远端处比较明显。降低模具温度,对降低注塑件的翘曲变形有显著地效果。
上海理工大学 2021-01-12
并流湿式烟气脱硫除尘一体化技术
一、 项目简介并流湿式脱硫除尘一体化技术及设备是针对锅炉烟气处理、化工、制药、食品、废气处理等领域的含尘、含硫气体进行净化处理开发的一种运行费用低、脱硫、除尘效率高的环保技术与设备。设备内安装有自主研发的具有自主知识产权的旋风式气液接触元件,含尘、含硫气体与清洗液体同时从设备顶部并流进入,在高速通过旋风式高效接触元件时对产生强烈的破碎、搅拌、冲击作用,增强除尘效果,气体得到净化。并流湿式脱硫除尘流程如下图所示。二、 项目技术成熟程度已应用在实际工业生产中。应用实例包括:1. 在河北邢台英都化工厂含单质硫气体的净化工艺中,成功地解决了原有气体净化系统中气体单质硫含量不达标的问题,除尘效率达到99.8%;设备由原来的直径3米、高32米下降为直径1.6米,高14.64米,设备投资大大降低;运行可靠、操作简单;经河北省产品质量监督检验院检测,总湿板压降120Pa。 2. 本技术和设备在山东得克公司脱硫工程中应用,气量10000Nm3/h,设备直径φ1000,高6100mm,脱硫率达99.5%。三、 技术指标采用气液并流,空塔气速可达到5~15m/s,液气比达到5 L/m3;全塔总压降<150Pa,脱硫率≥99.5%,总除尘效率可达到99%;对0~5μm粒径的微细粉尘分级效率达到85%;与气液逆流相比,处理相同气量和粉尘浓度时,能耗可降低25%,设备尺寸减小50%~60%,操作费用和设备投资可减少40%以上;操作时不会出现液泛、雾沫夹带或带水现象,塔板上无结垢;操作时不会产生粉尘的再飞扬问题。四、 市场前景并流湿式脱硫除尘一体化技术及设备是针对锅炉烟气处理、化工、制药、食品、废气处理等领域的含尘、含硫气体进行净化处理开发的一种运行费用低、脱硫、除尘效率高的环保技术与设备。氨法、双碱法、镁法、石灰石—石膏法等各种方法锅炉烟气脱硫除尘;钢铁行业烧结烟气的脱硫除尘;化工、制药、食品、建材等行业的工业除尘;烟气脱硫脱硝除尘一体化操作;有害气体的净化、冷却和增湿;处理高温、高湿和有爆炸危险的气体;H2S、HCl、NH3、HF等气体的吸收;恶臭气体的脱臭。五、 规模与投资需求根据不同需求可对应多种解决方案。六、 合作方式技术入股,技术转让等形式。七、 项目具体联系人及联系方式项目负责人及联系人:张少峰电话: 022-60204596 13132081566 邮箱: shfzhang@hebut.edu.cn八、 附件:成果图片
河北工业大学 2021-04-11
基于工作流技术的电力生产指挥自动化系统
 系统利用电力企业局域网络,按电网运行的情况合理进行检修停电安排,快速、准确、安全地执行各种计划的起草、批转、签字、审核、批阅、封存、统计、查询等工作。系统可应用于各级供电公司,既能大大提高系统的管理水平,又能在很大程度上提高工作效率,为电力安全生产提供有力的保障。可使电力企业获得良好的经济效益和社会效益。     系统可实现电力检修生产管理中的停电申请与批答;调度日检修计划、月检修计划、春、秋检检修计划的编排;电网稳定通知单、运行方式的审批;大型停电的组织措施计划的编排;新设备投运计划的编排;生产技术文件查询;生产信息发布等任务。
北京交通大学 2021-04-13
高级岐化松香脱色工艺与制备工业化技术
松香是林产化工的主要经济型品种。松香是以颜色来确定松香的质量和松香的销售价格。松香的颜色越深,其质量就越差,销售价格就越低。松香脱色问题,几十年来,一直是我国松香行业中的技术难题。 本项目针对松香发色的分子和基团进行了深入的技术分析、检测、鉴定与研究,获得安全可靠的脱色工艺方法,并优化出最佳的工艺控制技术参量,能够十分有效的将2-4级岐化松香的颜色,提高到:特级-特特级的松香产品,成本却很低;同时顺利进行了产业化过程中装备技术的中试研究,目前已经成功的进行了工业化生产,生产出的15000多吨高品质岐化松香,已经出口到日本、德国等地。
北京航空航天大学 2021-04-13
旋流井
技术简介:本发明属于分离机械,涉及一种具有从雨水中分离沉积物和漂浮物功能的旋流井,包括井筒、外筒、旋流器和支撑筋板。所述井筒上在同一水平面上预埋进水管和出水管。所述外筒置于井筒内。所述旋流器依靠支撑筋板同轴固定在外筒里面。旋流器的入口伸出外筒并套在井筒上预埋的进水管上。本发明既能分离沉渣又能分离浮渣,操作弹性大,且不易堵塞、结构简单、装拆方便、清渣容易。
常州大学 2021-04-14
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