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耦合分子振子同步化的能量代价及其最优设计原理的研究
北京大学物理学院/定量生物学中心欧阳颀课题组在Nature Physics发表题为“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章网址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子达到同步化所需的热力学代价，表明分子振子的同步化需要额外能量耗散，并揭示了能量耗散与所能达到的最优同步化效果及耦合的最佳设计之间的关系。 振子之间的同步化现象在自然界是非常普遍的现象，许多非线性理论与实验很好地回答了很大一部分非线性振子中的同步化问题。然而，对于分子振子而言，他们的振荡节律由随机的、大噪声的生化反应所决定，与之前相对成熟的非线性理论所涉及的情况有所不同。这类分子振子的同步化规律，尤其是同步化所需的热力学代价尚不明确。 欧阳颀课题组与美国IBM T. J. Waston 研究中心/北京大学定量生物学中心杰出访问教授的涂豫海教授展开合作研究，首次在理论上阐明了实现分子振子同步化所需的热力学代价。该研究提出一个简单而普适的随机理论模型，假设不同的分子振子之间被一些额外的分子间化学反应耦合起来从而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可产生同步化振荡的分子振子。在这个理论模型中，研究者们找到了单分子稳定振荡状态的概率密度的解析解，由此计算了不同条件下的能量耗散，并通过平均场近似得到了该振荡出现同步化现象的条件。通过比较不同条件下的能量耗散，研究者发现，若要实现分子振荡的同步化，除去驱动单个分子振荡的能量以外，还必须要有一部分不为零的额外的能量耗散。除此以外，当外界条件给定能量耗散的大小时，虽然可以通过调整模型中的参数达到各种不同的同步化效果，但是可以达到的最优的同步化效果由给定的能量耗散所限制。当能量耗散小于一个临界值时（这个临界值大于驱动单个分子振荡的能量）同步化是不可能的，给定的能量耗散越大，所能达到的最优同步化效果越好。该结论具有一定的普适性。随后研究者在蓝藻的生物钟系统中检验了该理论，验证了生物体内的分子振荡体系确实需要额外的能量来实现同步化。 北京大学物理学院博士生，欧阳颀课题组的张东良为该文章的第一作者，涂豫海教授为通讯作者，合作者包括欧阳颀教授和美国加州圣地亚哥分校的博士后曹远胜博士。
北京大学
2021-04-11
Nature子刊！国防科技大学在石墨烯领域取得重要突破
近日，国防科技大学前沿交叉学科学院朱梦剑-秦石乔课题组与北京大学化学与分子工程学院彭海琳课题组合作，设计了一种梯度表面能调控的复合型转移媒介，实现了晶圆级超平整石墨烯向半导体衬底的干法贴合与无损释放。
国防科技大学
2022-10-10
石河子大学参加第61届高博会 代斌作论坛主旨演讲
4月15日-17日，第61届中国高等教育博览会在福州举行。我校党委副书记、校长代斌，党委常委、副校长李剑带领党办校办、研究生院（学科建设办公室）相关负责人等参会。
石河子大学
2024-04-19
一种金属软磁复合材料的非均匀形核绝缘包覆处理方法
本发明公开了一种金属软磁复合材料的非均匀形核绝缘包覆处理方法。它包括如下步骤：1）将金属磁粉过筛进行粒度配比；2）利用非均匀形核法对配好的金属粉末进行绝缘包覆后干燥；3）将干燥后的磁粉与粘结剂混合均匀，加入脱模剂干压成型，将其压制成坯样；4）将坯样于保护气氛中保温0.5~2h，空冷，喷涂，得到目标产物。本发明采用非均匀形核法制备的复合粉末包覆均匀、致密，包覆层厚度可控，具有良好的抗氧化性、高的电阻率、高的饱和磁化强度，具有优良的磁性能和力学性能；采用非均匀形核法在金属磁粉表面均匀包覆一层Al2O3绝缘层，包覆效果优于现有方法，且可操作性强，便于批量生产。
浙江大学
2021-04-11
一种基于快速斥力机构和绝缘变压器的高压直流断路器
本发明公开了一种基于快速斥力机构和绝缘变压器的高压直流 断路器，该断路器拓扑包括换流支路、主断路器支路、快速开关供能 单元、主回路电抗器单元和主回路隔离开关单元。换流支路为一条 LC 振荡支路。主断路器支路由可调电抗器和若干快速开关吸能均压模块 串联构成。每个快速开关吸能均压模块由一个快速开关、一个避雷器 和一条 RC 均压支路并联组成。快速开关供能单元保证快速开关动作 的快速性和协同性。主回路电抗器单元用于降低故障电流上升率。主回路保护开关单元用于在断路器成功开断后保护内部元件。本发明基 于快速斥
华中科技大学
2021-04-14
在二维反铁材料MnPS3中磁振子输运的实验进展
量子材料科学中心韩伟课题组在二维磁性体系中展开工作并取得了重要进展，观测到了二维反铁磁体系中磁振子的长距离输运。MnPS3晶体是一种层状反铁磁材料，利用机械剥离手段得到了二维的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制备了用于测量磁振子输运的非局域器件，器件结构如图A所示。器件左侧Pt电极通过热方法来注入磁振子，右侧Pt电极探测在二维MnPS3中扩散传输的磁振子。在二维反铁磁MnPS3中，实验上观测到了几微米的磁振子扩散长度。并且从图B中可以看出，随着注入端和探测端距离的增加，探测到的非局域信号表现出e指数衰减的形式，跟一维漂移扩散模型的理论模型一致。在此基础上，他们还系统研究了MnPS3厚度对磁振子弛豫性质的影响。随着MnPS3厚度从40nm降低至8nm，磁振子弛豫长度由4μm减小到1μm（图C），这可能是由较薄的MnPS3中较强的表面杂质散射效应导致的。 二维材料中的磁振子输运实现为二维磁性材料在磁振子电子学的应用与发展奠定了基础，也有望推动磁振子在量子尺度下的新颖量子物理性质研究。图：二维反铁磁体系中磁振子输运研究。（A）二维反铁磁MnPS3中的磁振子输运测量结构示意图。（B）自旋信号R_NL^*随电极间距的依赖关系，与理论预言的e指数衰减吻合。（C）磁振子弛豫长度随MnPS3厚度的依赖关系。
北京大学
2021-04-11
量子谷Berry Phase的拓扑声子态在二维六角晶格材料
徐虎课题组发现具有量子谷Berry Phase的拓扑声子态在二维六角晶格材料中普适存在。随着研究的深入，拓扑材料的分类越来越丰富和多样化。到目前为止，拓扑材料的研究主要集中在费米子相关的系统。随着研究水平的进一步发展，拓扑的玻色子系统也越来越引起人们的关注，例如光子晶体、声子晶体等人工晶体中的拓扑现象等。但是，固体中的THz频率段的拓扑声子的研究相对缓慢。理论研究表明，拓扑声子对研究量子声子霍尔效应、拓扑声子热器件等具有重要作用。因此，在现实材料中寻找拓扑声子态是相关领域亟待解决的问题。 在研究中，徐虎课题组研究人员采用基于密度泛函理论的晶格动力学计算，根据二阶力常数矩阵构造类似于电子系统的紧束缚哈密顿量，从而可以获得声子系统的Berry 相和拓扑边缘态。在此基础上，他们结合高通量计算，发现具有量子谷Berry相的Dirac声子态在二维六角晶格材料中普适存在(图3a)。研究结果对进一步研究拓扑声子态以及其实际应用具有重要作用。 近两年，徐虎课题组致力于拓扑材料的理论预测和设计方面的研究工作，以南方科技大学物理系为第一单位发表1篇Phys. Rev. Lett.，1篇Nano Lett.和8篇Phys. Rev. (其中5篇为Phys. Rev. B Rapid Communications)。
南方科技大学
2021-04-13
一种产生涡旋电磁波的单极子天线阵列及其馈电系统
本发明公开了一种产生涡旋电磁波的单极子天线阵列及其馈电系统，属于无线通信技术领域。本发明包括介质基板、接地面、馈电系统和单极子天线阵列。所述介质基板是形状为圆形的绝缘介质基板，其表面上方是由金属材料印刷而成的微带电路。微带电路主要分为两个部分，一部分是 1 路分 N 路的馈电系统，另一个部分是由 1/4 波长金属贴片作为阵元组成的 N 阵元单极子天线阵列。本发明实现了一种体积小、易生产、具有平面结构、易集成的产生涡旋电磁波的天线。同时还设计了一套完整的馈电系统，解决了阵列天线的馈电问题，只需在输入端口施加激励即可得到所需的 OAM 模态，方便操作，使用简单。
华中科技大学
2021-04-11
一种金属软磁复合材料的高热稳定性绝缘包覆处理方法
本发明公开了一种金属软磁复合材料的高热稳定性绝缘包覆处理方法。它包括如下步骤：1）将金属磁粉过筛进行粒度配比；2）利用溶胶凝胶法对配好的金属磁粉进行绝缘包覆后干燥；3）将干燥后的磁粉与粘结剂混合均匀，加入脱模剂干压成型，将其压制成磁环；4）将磁环于保护气氛中保温0.5~2h，空冷，喷涂，得到目标产物。本发明采用溶胶凝胶法制备的复合粉末包覆均匀、致密，包覆层厚度可控，具有高的热稳定性、高的电阻率以及高的饱和磁化强度，具有优良的磁性能和力学性能；采用溶胶凝胶法在金属磁粉表面均匀包覆一层Al2O3绝缘层，包覆效果优于现有方法，且可操作性强，便于批量生产；大幅降低软磁复合材料的磁芯损耗。
浙江大学
2021-04-11
上海交通大学Nature发文，在聚合物电工绝缘材料研究领域取得重大突破
2023年3月2日，国际顶级学术期刊《Nature》刊发上海交通大学黄兴溢教授团队与合作者的研究成果“Ladderphane copolymers for high temperature capacitive energy storage”。黄兴溢教授和王庆教授为通讯作者，陈杰助理研究员、周垚博士和黄兴溢教授为共同第一作者，上海交通大学为论文的第一完成单位。
上海交通大学
2023-03-02