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关于“外尔半金属TaAs的不饱和量子磁性”的研究
北京大学物理学院的贾爽研究员和中科院强磁场科学中心的张警蕾研究员、南方科技大学的卢海舟教授等组成的研究团队对外尔半金属材料TaAs等在强磁场下的磁性质进行了深入研究。利用磁扭矩探测和平行磁化率探测技术,他们发现当外尔电子在强磁场下进入量子极限时,其横向和纵向磁化率都表现出强烈的不饱和性。这一强磁场下的不饱和磁性与非相对论型的拓扑平庸电子呈现的饱和磁性截然相反,是相对论型的电子所独具的指针性属性。 由于各种拓扑电子材料的能带对于包括自旋轨道耦合以及化学势在内的各种参数高度敏感,决定电子拓扑性质的能量尺度可能小至毫电子伏特量级,因此通常的谱学测量如角分辨光电子谱等往往无法分辨能带的细节。而普通的电输运测量只能表征费米面的贝里曲率,无法区分相对论型的电子能带是否存在能隙。这项对于拓扑电子材料的磁性研究,结合了理论计算与强磁场下的实验表征,提出了探测相对论型的电子的一种决定性指针。该工作已在《自然•通讯》上发表 Nature Communications 10, 1028 (2019).Magnetic responses of the non-relativistic and relativistic fermions a, b, c, d: The energy bands of non-relativistic (parabolic-band) fermions; g, i, h, j: The energy bands of -relativistic fermions; e, f: Calculated parallel magnetization (M||) and effective transverse magnetization (MT) of non-relativistic fermions are saturated in strong magnetic field. k, l: Non-saturated M of relativistic fermions. 此项工作的通讯作者为贾爽研究员,中科院强磁场科学中心的张警蕾研究员和南方科技大学的卢海舟教授;第一作者为量子材料中心博士生张成龙和南方科技大学的王春明教授。同时,这项研究受到国家自然科学基金(No. U1832214, No.11774007)国家重点研究计划(2018YFA0305601)以及中科院先导研究计划(XDB28000000)等的支持。
北京大学 2021-04-11
荧光碳量子点/二氧化硅微球的研发
荧光二氧化硅微球(CDs@mSiO2)负载抗体等生物大分子针对病毒、细菌和疾病体外检测试剂盒。 技术指标(创新要点等): 1、使用性能优越的碳量子点取代稳定性差、荧光量子产率低的有机荧光染料和毒性大的无机半导体量子点; 2、通过调节碳量子点的合成原料,使得碳量子点偶联锚定在二氧化硅微球上,且不会引起碳点的荧光猝灭从而有利于连接抗体或生物大分子等,产品具有快速、灵敏度和特异性高等优势。
安徽大学 2021-05-09
关于新型阿秒钟实现对量子隧穿时间问题的研究
量子隧穿是微观世界的基本现象,它是指粒子可以像波一样地穿过有阻碍的区域(即势垒),是微观粒子的波粒二象性的一个具体表现。如今,量子隧穿的概念已经渗透到物理学的方方面面,比如广泛使用的扫描隧道电子显微镜、半导体异质结等。然而,关于量子隧穿却有一个基本问题充满着争议,那就是隧穿的过程是否需要时间?如果需要时间那又该如何测量呢?自量子力学诞生以来,这个问题一直伴随着量子力学的发展而争论至今。 随着超短激光脉冲的问世,人们一直努力、希望在强场隧道电离的范畴来解决这个的重要争议问题。随即,学术界提出了可以通过阿秒钟方案测量隧道电离的发生时间(即时间延迟),阿秒钟巧妙地将隧穿时间延迟转化为光电子发射角的偏移,然而对于实验结果,大家一直未取得一致的看法。学术界通过十多年的研究,基本上形成了两种对立的观点,即瞬时隧穿(隧穿几乎不需要时间)与延时隧穿(隧穿需要百阿秒量级的时间),各自都有相应的理论与实验支持。似乎这两种观点充满矛盾、不可调和!量子隧穿的示意图量子隧穿可以看作是微观粒子的“穿墙术”增强型阿秒钟的原理。(a)线偏振的二次谐波打破了圆偏振的基频光的对称性,标记了最大值激光电场的方向与时刻。(b)不加二次谐波时测量的光电子动量谱。(c)加入标记光场后测量的光电子动量谱。 传统的阿秒钟是采用单个椭圆偏振或近圆偏振的激光脉冲,因此传统阿秒钟的校准依赖于少周期激光的载波包络相位和椭偏率的确定,它们的噪声抖动会给阿秒钟的测量带来很大的误差。日前,北京大学物理学院、人工微结构和介观物理国家重点实验室“极端光学创新研究团队”刘运全教授和龚旗煌院士领导的研究小组,提出并实现了一种全新改进型阿秒钟,在一束圆偏振飞秒激光场中加入了另一束线偏振的倍频光来校准阿秒钟,使得光电子发射角的偏移量的定标更加精准。这种增强型阿秒钟使得隧穿时间的测量更加准确可靠。理论上还证明了上述两种看似对立的隧穿图像可以被统一在同一个理论框架下进行描述。在强场近似理论框架下,他们分别建立了瞬时隧穿图像以及基于Wigner表象的延时隧穿图像,对于增强型阿秒钟的实验结果,这两种隧穿图像的理论结果都与实验结果相符合。因此,这是第一次使用同一个理论框架和同一个实验完美地统一了这个长期的学术争议,为隧穿时间研究提供一种思路。
北京大学 2021-04-11
关于狄拉克半金属中量子输运研究的新进展
在高晶体质量的狄拉克半金属Cd3As2纳米线中观测到手征反常导致的负磁电阻效应(Nat. Commun. 6, 10137 (2015));并借助于纳米线比表面积大的优势,测量到起源于拓扑表面态输运的π A-B效应(Nat. Commun. 7, 10769 (2016); Phys. Rev. B 95, 235436(2017))。 最近,他们通过输运测量首次在狄拉克半金属Cd3As2纳米线中观测到连续体态和离散表面态耦合产生的Fano共振现象。研究表明直径约为60 nm的Cd3As2纳米线的表面态能带会发生劈裂,通过栅压调制费米能级到一个表面态子能带的带底时,会呈现出零偏压微分电导峰;在磁场作用下,由于塞曼效应,零偏压电导峰会发生劈裂,测量得到表面态的朗德因子为32;Fano共振进一步导致零偏压微分电导峰随偏置电压具有非对称的线形,并可能对材料中起源于“外尔轨道”的量子振荡频率产生修正。这项工作对于深入研究拓扑半金属的输运性质,以及设计实现可电学调控的Fano体系有着重要意义。图1. Cd3As2纳米线中量子限制效应引起的电导振荡;(b)栅压调制的微分电导谱。
北京大学 2021-04-11
一种高发光效率的量子点白光 LED 及其制备方法
本发明属于量子点 LED 封装领域,具体涉及一种高发光效率的量子点白光 LED,其中,LED 芯片固定设置在基板表面,量子点硅纳米球附着在 LED 芯片表面,荧光粉胶将量子点硅纳米球和 LED 芯片完全包裹住,所透光壳体直接安装在基板上或通过一模塑料固定在基板上方,并将荧光粉胶、LED 芯片和量子点硅纳米球密封在内,透光壳体内的空隙处填充有封装胶。本发明还公开了一种高发光效率的量子点白光 LED 的制备方法。本发明的量子点 LED 能够显著提高白光LED 的发光效率,在生产中能够更加便捷地控制量子点与荧光粉各自的发光光谱,从而得到所需的理想型发光,且可显著减少量子点的用量,节约生产成本。
华中科技大学 2021-04-13
中国科大实现基于简并腔中涡旋光子的拓扑量子模拟
郭光灿院士团队在基于人工合成维度的量子模拟方面取得重要实验进展。该团队李传锋、许金时、韩永建等人将携带不同轨道角动量的光子(又称为涡旋光子)束缚在简并光学谐振腔内,通过引入光子的自旋轨道耦合人工合成了一维的拓扑晶格,为拓扑量子模拟开创了一种新的方法。
中国科学技术大学 2022-06-02
揭示了量子三体过程中的范德华作用普遍性
通过实验测量和从理论上分析三原子重组在543.3 高斯附近的6Li-6Li的窄波磁Feshbach共振,表明在有限的温度下,三体重组主要由间接过程支配并在阈值以上的kBT内存在窄共振峰。实验数据强有力的显示连续的成对过程遵循一个普适行为并由范德华力决定。论文给出了三体重组速率常数描述的解析公式和对温度的依赖性,其中三体重组通过连续的成对相互作用进行。基础物理图像不仅适用于窄s波共振,还适用于非零分波的共振,不仅适用于超低温,而且适用于更高的温度。       这个实验结果验证了量子三体在范德华势作用下普遍的行为,发现该普遍行为远远超出零温度范围,从而揭示出双体的量子缺陷理论可以通过多尺度方法进一步扩展到非零温度范围。这种广义的三体作用的范德瓦尔普遍行与通用状态方程的定义瓦尔斯长度尺度有密切联系。通过将量子普遍行为区域扩展到零以外温度和s波共振,纯理论模型通过超冷原子物理实验与真实的少体系统和真实化学反应建立了紧密联系,迈出了量子三体物理研究的关键一步。
中山大学 2021-04-13
一种复合量子点电极材料及其制备方法和应用
本发明公开了一种复合量子点电极材料及其制备方法和应用,属于光电化学电极材料技术领域,包括如下步骤:将钛基材料打磨、清洗后,浸泡于第一酸性溶液中以去除氧化膜,后将钛基材料置于第二酸性溶液中,以制得钛基体;将钼源溶于水中同时调节pH值,并加入硫源后,进行热反应,得到MoS<subgt;2</subgt; QDs;将MoS<subgt;2</subgt; QDs、锑盐、稀土金属盐按预设比例混合溶于浓酸的醇溶液中以制得浸渍液;将钛基体进行清洗、干燥后,完全浸没在浸渍液中,经一系列处理后,得到复合量子点电极材料;本发明制得的电极材料具有导电性强、电催化活性高、耐腐蚀性能优异、稳定性持久等优点,能够用于油田聚合物驱油。
南京工业大学 2021-01-12
煤矸石、粉煤灰铝、铁、硅综合利用成套技术
我国是世界最大的铝生产国和消费国,铝产量占世界总产量的40%多,而且仍处于高速增 长中。但我国铝土矿储量仅占世界2.3%,按现有铝工业发展速度静态计算,我国铝土矿资源 将只能用10年。煤炭是我国最主要的能源资源,不仅是重要的燃料,还是重要的化工原料。煤 炭开采的副产物煤矸石,其排放量约占煤炭开采量的10%-25%,目前我国煤矸石堆积量约40亿 吨;煤燃烧利用的必然产物粉煤灰,占原煤质量的15%-40%。目前我国粉煤灰堆贮量已超过30 亿吨,而且每年以超过3亿吨的量继续产生。煤气化、液化等产生的煤化工灰渣在我国年排放 约4000万吨,未来40年我国将产生煤化工灰渣100-250亿吨。由于地质构造原因,我国的煤系固 废中氧化铝含量较高,具有回收利用铝资源的巨大潜力。 本项目采用界面活化方法诱导产生铝硅酸盐结构缺陷,在少量助剂协同作用下激发配位体 大量重组而最终提高煤系固废的反应活性,并以工业大量副产稀盐酸或硫酸为浸取剂,获取多 种高附加值化工产品;对于提铝残渣,课题组有成熟技术生产保温建筑材料,导热系数小于0.1 W/m.K,防火等级达到A级,成本低于泡沫混凝土;另外还可用于生产其它高性能建材产品。 伴随我国劳动力成本持续上升与环境保护日趋严峻,加大环境保护力度、缓解资源供给 瓶颈、推动循环经济形成较大规模、促进资源循环利用产业转型升级是废物资源化科技创新的 准则。本项目的开发成功可有效地解决煤化工灰渣的规模化处置和资源化难题,提供新型铝资 源,并将形成能源、资源、化工、冶金、环保新型循环产业链,带动我国新型煤化工技术进步 和相关产业升级。
华东理工大学 2021-04-11
高容量、低成本锂离子电池用硅-碳负极材料
新能源汽车的迅猛发展,为动力电池产业提供了万亿级的市场容量,到 2020 年底,城市公交、出租车及城市配送等领域新能源车保有量达 60 万辆。目前使 用的石墨类伏击材料容量低,无法满足高能量密度的需求。该项目通过为动力电 池厂商提供高性能硅碳负极及其他负极材料,以提高纯电动汽车的续航里程 2 倍以上。硅负极材料具有极高的理论容量(~4200 mAh/g),其容量是现有商业化 的石墨负极的 10 多倍。但其充放电过程中产生的大体积膨胀(~400%)会严重影响 其循环寿命。我们团队经过数年研究,提出“清矽硅碳”使普通微米硅粉进行包 覆“均匀+可控”功能层的工艺过程实现“性能+成本”的最优产业升级。美国能 源部高度评价了该项研究成果(2015 年仅有 2 项研究成果受此殊荣)。
西安交通大学 2021-04-10
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