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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
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
全球城市低碳发展路径的差异化选择
北京师范大学环境学院陈彬教授课题组与美国马里兰大学、荷兰格罗宁根大学、清华大学等课题组的合作研究成果在国际知名刊物《Nature Communications》以研究论文（Research Article）形式在线发表。该研究首次在代谢视角下揭示全球城市低碳发展路径的差异化选择。 城市作为当下应对气候变化的核心主体，其经济社会活动显著影响着全球碳平衡。为实现《巴黎协定》1.5度控温目标和联合国可持续发展目标，如何进行城市低碳发展路径选择是一个急需探讨的问题。本研究首次融合人类活动占用的物理碳和生产消费的隐含碳排放，系统性追踪了全球城市的碳流量和存量变化及其对未来气候变化的潜在影响，为全球城市低碳发展路径的差异化选择提供依据。 研究结果显示（图1），城市所占用的碳有13-33%随化石能源燃烧以二氧化碳形式即时排放。此外，8-24%的碳被暂存于城市内部而尚未被释放（如家庭耐用品等），而这转变为存量的物理碳与每年的直接碳排放量级相当，其排放的潜力大小将持续影响未来的全球气候变化。因此，城市的资产性存量（如住房、生产设施和基础设施）如果在余下生命周期内得不到妥善管理与处置，将可能显著削弱目前国际社会缓解气候变化的努力。 由于城市形态、基础设施规模和居民消费等方面的不同，全球城市人均碳影响、碳强度或碳密度均呈现出了较大的差异性（图2）。鉴于这些差异性，尽管国际社会已建立了城市间减排联盟，目前仍难以制定出一种可被简单复制和推广的低碳策略。但值得注意的是，城市的发展和收入的提升不一定意味着高碳的生活。实际上，基于完整核算，全球城市可分为低碳低收入、高碳低收入、低碳高收入和高碳高收入等四种差异化路径。快速发展中的城市（如北京）仍有很大潜力在未来达成低碳高收入的路径，即在实现生活水平提升的同时，走向低碳甚至零碳社会。一个重要的前提是，不仅要对当前城市碳排放进行严格控制，还需对未来可通过存量释放的碳进行预先管理。这一基于代谢的新视角，将为进一步推进我国新时代绿色低碳城镇建设、全球城市及区域可持续发展提供理论支持。
北京师范大学
2021-02-01
电解铝碳渣制备氟化铝关键技术
项目成果/简介: 工艺描述： 将电解铝火眼碳渣破碎，与脱碳药剂充分混合，加入高温炉进行脱碳，得到中间产品；中间产品磨粉，与脱钠药剂充分混合，加入高温炉进行脱钠，得到粗氟化铝；粗氟化铝加入水浸槽，洗盐后得到氟化铝。 技术亮点： 属于电解铝危废高值产品化技术，拥有发明专利3件；实现了碳渣的全量利用，节约了原生氟资源；整个工艺绿色，没有废水废渣产生，废气达标排放；单位能耗远低于原生氟化铝，有效减碳；氟化铝产品符合现有国家标准。 知识产权类型:发明专利知识产权编号:202011250785.X技术先进程度:达到国际先进水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:无获得经费:7.50万元自筹资金:100.00万元
郑州大学
2021-04-11
全球城市低碳发展路径的差异化选择
北京师范大学环境学院陈彬教授课题组与美国马里兰大学、荷兰格罗宁根大学、清华大学等课题组的合作研究成果在国际知名刊物《Nature Communications》以研究论文（Research Article）形式在线发表。该研究首次在代谢视角下揭示全球城市低碳发展路径的差异化选择。 城市作为当下应对气候变化的核心主体，其经济社会活动显著影响着全球碳平衡。为实现《巴黎协定》1.5度控温目标和联合国可持续发展目标，如何进行城市低碳发展路径选择是一个急需探讨的问题。本研究首次融合人类活动占用的物理碳和生产消费的隐含碳排放，系统性追踪了全球城市的碳流量和存量变化及其对未来气候变化的潜在影响，为全球城市低碳发展路径的差异化选择提供依据。 研究结果显示（图1），城市所占用的碳有13-33%随化石能源燃烧以二氧化碳形式即时排放。此外，8-24%的碳被暂存于城市内部而尚未被释放（如家庭耐用品等），而这转变为存量的物理碳与每年的直接碳排放量级相当，其排放的潜力大小将持续影响未来的全球气候变化。因此，城市的资产性存量（如住房、生产设施和基础设施）如果在余下生命周期内得不到妥善管理与处置，将可能显著削弱目前国际社会缓解气候变化的努力。 由于城市形态、基础设施规模和居民消费等方面的不同，全球城市人均碳影响、碳强度或碳密度均呈现出了较大的差异性（图2）。鉴于这些差异性，尽管国际社会已建立了城市间减排联盟，目前仍难以制定出一种可被简单复制和推广的低碳策略。但值得注意的是，城市的发展和收入的提升不一定意味着高碳的生活。实际上，基于完整核算，全球城市可分为低碳低收入、高碳低收入、低碳高收入和高碳高收入等四种差异化路径。快速发展中的城市（如北京）仍有很大潜力在未来达成低碳高收入的路径，即在实现生活水平提升的同时，走向低碳甚至零碳社会。一个重要的前提是，不仅要对当前城市碳排放进行严格控制，还需对未来可通过存量释放的碳进行预先管理。这一基于代谢的新视角，将为进一步推进我国新时代绿色低碳城镇建设、全球城市及区域可持续发展提供理论支持。
北京师范大学
2021-04-10
电解铝碳渣制备氟化铝关键技术
工艺描述：
将电解铝火眼碳渣破碎，与脱碳药剂充分混合，加入高温炉进行脱碳，得到中间产品；中间产品磨粉，与脱钠药剂充分混合，加入高温炉进行脱钠，得到粗氟化铝；粗氟化铝加入水浸槽，洗盐后得到氟化铝。
技术亮点：
属于电解铝危废高值产品化技术，拥有发明专利3件；实现了碳渣的全量利用，节约了原生氟资源；整个工艺绿色，没有废水废渣产生，废气达标排放；单位能耗远低于原生氟化铝，有效减碳；氟化铝产品符合现有国家标准。
郑州大学
2021-05-10
一种从高碳石煤中提取钒的方法
其他成果/n一种从高碳石煤中提取钒的方法，包括以下步骤：将原矿在球磨机内进行湿法磨矿，把得到的矿浆输送到密闭池中，与浓硫酸进行混合，在140～180℃对稀泥状的混合物进行熟化处理；熟化完后直接向密闭池中加水浸取钒，经固液分离后得到蓝色的浸钒溶液，用于制备V2O5产品。本发明无须对原矿进行干燥，直接进行湿法磨矿；熟化后的混合物为稀泥状，容易加水浸取钒；熟化工序采用保温隔热的密闭池设施，有效地提高了钒的浸取率；本发明与淋洗塔配合能完全吸收熟化过程中产生的废气，防止了环境的污染。本发明以稀泥状的混合物进行熟化反应，克服了现有浓硫酸熟化提钒技术中存在的工艺繁琐、成本高、环境污染的问题。
武汉轻工大学
2021-04-11
一种碳微电极阵列结构的制备方法
本发明属于碳微机电技术领域，为一种碳微电极阵列结构的制备方法 。 其步骤包括 <img file="2012101868347100004dest_path_image002. GIF" wi="16" he="24" />光刻步骤，得到阵列的碳微结构部分；<img file="dest_path_image004.GIF" wi="20" he="42" />沉积金属步骤：在所得到的碳微结构表面沉积一层或多层金属层；<imgfile="dest_path_image006.GIF" wi="20" he="42" />热解步骤：在惰性气体氛围或惰性混合气体氛围环境下，在不同的温度下进行多步热解；通过上述步骤，即可生长得到表面集成碳纳米结构的碳微电极阵列结构。本发明将厚胶光刻、金属沉积和热解相结合，得到的微纳集成结构拥有较大的比表面积，本发明的方法运用于微机电系统中，具有工艺简便，成本低廉、可控性高、可大批量生长、结构优良等特点，得到的微纳集成结构具有良好的电学性能，故可作为电机，在微型电池、微型电化学传感器等微机领域中会有较广泛的应用。
华中科技大学
2021-04-11