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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
【质优价优】供应低温试验箱
产品详细介绍低温试验箱|低温恒温试验箱|低温试验机|低温绕线试验箱 产品售价: 请咨询 产品规格:DWX 产品备注:适用于电线电缆及电器附件等产品的各种低温试验,与其配套进行低温冲击、低温弯曲试验。符合GB2951、IEC540标准。 一、适用范围: 适用于电线电缆及电器附件等产品的各种低温试验,与其配套进行低温冲击、低温弯曲试验。符合GB2951、IEC540标准。 二、技术参数: 1、 采用台湾进口高精度微电脑LED显示PID温度控制器+SSR控制方式,提供精密准确,稳定可靠之恒温条件,以利于试验进行。 2、二元高效制冷系统,原装法国进口“泰康”牌全封闭式压缩机,进口制冷配件 3、使用温度范围:-10℃ ~ -70℃ 4、 温度均匀度:≤2℃ 5、 降温时间:≤80分钟(空载时) 6、 外型尺寸:L1600×H850×D750mm 7、 有效工作容积:150L 8、 电源:220V±5%,50Hz 9、 输入功率:3.2KW 主营产品:高低温试验箱、高低温湿热试验箱、高低温交变湿热试验箱、盐雾腐蚀试验箱、二氧化硫试验箱、臭氧老化试验箱、氙灯耐气候试验箱、紫外光老化试验箱、温度冲击试验箱、低温恒温恒湿试验箱、高温烘箱、恒温试验箱、真空干燥试验箱、精密干燥箱、电热鼓风干燥箱、电热恒温培养箱、高温换气老化试验箱、沙尘试验箱、箱式淋雨试验设备、摆管淋雨试验设备、滴水试验设备、振动试验机、霉菌培养试验箱、二氧化碳培养箱、光照培养箱、生化培养箱、热空气消毒箱、防锈油脂试验箱、综合试验机、步入式高低温检测试验室、步入式盐雾检测试验室、步入式恒温恒湿试验室.振动台.电子万能试验机. 免费提供一年设备保养,并提供终身维护;免费提供全方位技术指导;选型中提供完善的技术支持,提供免费技术培训。 【東工联华】公司是专业的环境试验设备生产企业,有多年的环境试验设备生产经验,环境试验设备产品的销售网络遍及全国,真诚为您提供优质的环境试验设备产品
北京东工联华科学仪器设备有限公司 2021-08-23
高性价ROS小车MR600
 MR600是一款高性价比的室内外小型四轮差速移动底盘,MR600具有体型小巧、运行灵活、续航长、负载大的特点,采用特制的蜂窝减震实心胎,更符合运动特性的轴距轮距比,大大增强轮胎使用寿命,降低了原地旋转的消耗功率。MR600支持ROS,提供电源和通讯接口,扩展型材,方便用户二次开发,并开发定制化服务,可以定制电机断电爆炸、运行速度、自动充电,也可搭载5G路由器、深度相机、云台相机等各种传感器,同时发布有标准的2D导航版和3D导航版发,可实现自主定位导航,自主避障等功能。
深圳史河机器人科技有限公司 2022-11-03
一种零价铁的分散方法
本发明公开了一种零价铁的分散方法,属于环境工程、环境岩土工程技术领域。所述的分散剂由烷基糖苷、瓜尔豆胶和黄原胶按照一定的配比混合而成,对纳米零价铁和微米零价铁都表现出了良好的分散效果。经分散改性的纳米零价铁可应用于受污染地下水的修复,经分散改性的微米零价铁可应用于受污染土壤的修复。
东南大学 2021-04-11
动力电池原材料亟需保供稳价
“相较于补贴退坡给企业带来的影响,目前车企主要的成本压力来源于原材料涨价。”
经济日报 2022-03-09
废水中重金属与砷的同步去除技术与装置开发
目前重金属及含砷废水的处理是世界性难题,缺乏有效的处理技术,尽管生物法、电解法、混凝、吸附、反渗透技术等能达到一定的处理效果,但存在处理成本过高、能耗大 、操作困难、易产生二次污染的问题,难以被企业接受。本项目针对混合重金属废水处理成本高、出水难达标的难题,基于纳米铁(nZVI)的核壳结构理论,合成一种经济高效、协同去除废水中多种金属的高活性铁基材料,即结构态羟基活性亚铁(SRF),具有大于传统材料10000倍以上的比表面积和界面反应活性,它具有纳米铁的反应活性,但是克服了纳米铁昂贵的成本,对废水中的重金属离子具有高效网捕功能。但避免了表面钝化、团聚带来的nZVI活性降低、颗粒增大、反应效率低的问题。SRF是无毒、无害、无污染的绿色试剂,通过吸附、还原、共沉淀的方法去同步除水中的重金属离子和砷,而且适用pH范围广,产泥量少,成本低。能广泛适用于各类重金属工业废水处理(如冶金、电镀、化工、电路板、皮革等行业产生的重金属废水),并有利于实现金属资源化利用,具有较好的市场前景。 课题组相继承担国家级项目(863计划项目3项、国家自然科学基金2项、国家科技支撑计划2项)和省部级项目(上海市、教育部、江苏省)二十余项,并获得上海市技术发明一等奖一项,上海市技术发明二等奖一项,中国国际工业博览会创新奖一项。目前拥有难降解工业废水处理处理及相关领域发明专利十多项。课题组目前主要研究难降解工业废水深度处理相关课题,在金属废水处理方面,已承担自然科学基金项目“纳米铁壳层物种反应活性及原位矿物转化同步除砷机制”。 市场前景: 近年来我国经济快速发展,工业布局、产业结构没有明显改善,工业生产工艺、污染治理水平没有有效提高,全国涉重金属重点行业产能产量持续增加,重金属污染物排放量(铅除外)仍在增加,一些污染物排放量增幅还很大(汞增幅为26%)。我国重金属污染较为严重,主要体现在以下两个方面:一是重金属污染物产生和排放量大,根据第一次全国污染源普查结果,2007年全国废水中铅、汞、镉、铬、砷等五种重金属产生量为2.54万吨,排放量近900(897.3)吨。大气中上述五种重金属污染物排放量约9500吨。列入国家危险废物名录中含上述五种重金属的危险废物产生量为1690万吨。再一个是重金属污染的危害是影响较为突出,重金属土壤污染会导致农作物中重金属超标,从而影响人体健康;一些地方由于重金属的大气污染或水污染导致人体健康受到损害或威胁,对群众健康造成了严重威胁。据统计,在2011年1到8月,全国发生了11起重金属污染事件,对周边生态环境的影响范围之广、对民众生命健康的危害之大,引发了社会的高度关注。 环境污染事故的发生也多为工业污水事故,为了有效地改善水质,中国每年用于水资源保护项目的资金近千亿元。传统的水处理工艺很难满足水处理方面的要求,新兴的污水深度处理技术在价格与处理效率上存在一定的缺陷,开发成熟廉价的污水处理技术及其配套产业设备等具有广阔的商业市场。目前市场上存在多种应用于工业金属废水处理的技术手段,深度处理技术种类多,没有形成一种主导的技术手段,所以废水深度处理领域具有强大的竞争优势。而且,重金属废水处理系统工艺复杂,运营成本高,废水中重金属含量超标,不能达标排放,排到环境中污染土壤和水源,有价值的金属白白流失,难以回收,废水处理产生的重金属污泥成为危险废弃物,处置要求严格花费高。因此,开发技术成熟、成本低廉的金属废水处理技术具有广阔的应用市场,且市场需求大,进驻门槛低。本项目研发的多羟基亚铁材料技术,具有技术成熟,投资、运行成本低等优势,高效处理重金属以及含砷废水,广泛适用于各类重金属工业废水处理,回收重金属,实现循环经济与清洁生产,在重金属废水深度处理领域具有强大的竞争优势。
同济大学 2021-04-11
燃煤过程中砷、硒、铅等重金属的控制技术
本成果提出了一种燃煤过程中砷、硒、铅等重金属的控制技术。本成果采用了“科学问题突破—关键技术研发—装备开发与集成—示范工程”的技术路线,基于“形态定向转化并固定”思想,将炉内与尾部调控技术相结合,促进细颗粒态和气态重金属向粗颗粒态和易溶态转化,实现燃煤电厂不同浓度重金属高效控制。 该技术与超低排放技术互补,具有模块化、可移植性强的特点,既可单独使用,又可以组合使用来满足烟气特点和排放需求。模块化特点使其燃料、炉型、工况和成本适应性强,不仅适应不同煤种,还适应生物质、污泥、城市生活垃圾等燃料的耦合掺烧;不仅适应煤粉炉,也适应流化床等炉型;不仅适应电力行业,也可拓展至非电行业。 图1 燃煤重金属控制总体思路 图2 尾部烟气重金属强化脱除技术体系 图3 重金属控制技术工程应用示范 【技术优势】 现有燃煤电厂重金属控制多采用超低排放技术(低低温电除尘、电袋除尘、湿式电除尘、脱硫增效、SCR催化剂等)实现重金属的协同控制,但重金属污染物含量范围宽,形态复杂,使得超低排放技术对重金属的捕集普适性和协同控制能力不强,适用性差。 本技术针对煤中重金属浓度、种类差异,基于“转化与固定”思路,将炉内与尾部调控技术相结合,促进重金属由细颗粒态、气态向粗颗粒态、高毒性向低毒性转变,技术选择性强,针对不同重金属特征的烟气构建模块化控制策略,实现重金属污染物的高效低成本控制。
华中科技大学 2023-05-04
安全阀热态试验台架
造成我国安全阀技术水平相对落后的关键问题是安全阀热态试验技术的落后。安全阀是 “小阀门、大台架”。安全阀热态试验台架包含锅炉、容器、控制阀和控制系统,造价近亿 元,试验技术远比安全阀本身复杂得多。目前,安全阀热态试验主要是依照美国标准ASME PTC 25,此标准规定了对试验过程和测试精度的要求,但如何实试验过程则是一大挑战。安全 阀热态试验装置最早出现在美国。目前美国Tyco公司分别在Stafford、Wrentham等地建有热态 试验台架。建于Wrentham的试验台架始建于1949年,后来逐步完善,试验介质为饱和蒸汽, 设计压力10.3MPa。建于Stafford的试验台架,试验介质为饱和蒸汽,最大试验压力10.2MPa。 美国以上试验台架存在进行大口径、大排量安全阀热态试验中存在安全阀频跳问题。即安全阀 在一次测试过程中会出现多次的开启与回座,试验过程将对安全阀的密封面将造成显著的损 伤。另一方面,安全阀设计和制造工艺不合理也会造成安全阀的频跳,此是安全阀所需严格避 免的产品缺陷。而由于试验装置和方法的不足所带来的安全阀测试中的频跳将会掩盖产品本身 的问题,这去在安全阀的实际使用中埋下重大安全隐患。 中国合肥通机械检测院和国家特种泵阀工程技术研究中心具有安全阀的型式试验资质, 但没有以蒸汽为介质的热态试验系统。国内共有3套热态安全阀试验台架建,都采用实验台架 整体升压直至安全阀起跳,进而测量安全阀机械性能的方法,安全阀业内称之为“自由膨胀 法”。三套台架分别建在上海阀门厂、哈尔滨锅炉有限公司、中国船舶工业711所。 “自由膨 胀法”不符合ASME PTC 25标准的要求,存在如下的缺点: (1) 自由膨胀无法满足高参数、大排量安全阀试验过程中稳定排放的要求; (2) 采用自由膨胀法,造成整定压力和排放压力测量值相同,无法准确测量排放压力; (3) 安全阀测量的额定开高比实际值偏低。 另外,一个非常严重的问题是中国尚没有安全阀热态试验台架能够测量安全阀的排量系 数。安全阀的排量系数是安全阀设计的核心,决定了安全阀的设计。我国由于没有可以测试安 全阀热态排量系数的试验台架和技术,所以长期只能走模仿外国产品特别是美国产品的道路。 设计大多只进行强度校核,没有核心技术,产品技术一直处于低端水平。 华东理工大学经过多年攻关开发出了先进的高参数并符合ASME标准的安全阀热态试验台 架, 打破了国外的垄断。
华东理工大学 2021-04-11
铸态奥氏体 -贝氏体耐磨钢
项目简介: 针对高猛钢在一些应用领域使用性能差, 高铭铸铁韧 性不足在冲击工况难以应用的具体情况,本项目研制开发一种以奥氏体-贝氏
西华大学 2021-04-14
面向物联网的砷化镓基具有热电转换功能的MESFET器件
本发明提供的一种面向物联网的砷化镓基具有热电转换功能的MESFET器件,主要包括MESFET和热电偶。MESFET选择半绝缘的GaAs作为衬底,通过GaAs工艺和MEMS表面微机械加工实现具有能量转换功能的MESFET。在源漏栅的金层四周制作一层二氧化硅,化学机械抛光后,制作热电偶的金属Au型热电臂和砷化镓型热电臂,蒸金连接两种热电偶臂,将源漏栅的热电偶电极进行金属连线,留下两个热电偶电极作为塞贝克电压的输出极。该砷化镓基具有热电转换功能的MESFET器件根据塞贝克效应,可以将器件工作产生的热能转换为电能,实现能量收集的同时缓解了散热问题。通过检测输出塞贝克电压的大小来实现对热耗散功率大小的检测。
东南大学 2021-04-11
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