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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
量子安全云智慧考务平台
本项目开发了一种量子保密通信保障信息传输安全条件下的量子安全云智慧考场作弊防控新技术,并成功地开发了量子安全云智慧侦测器屏蔽、量子安全侦测等终端产品, 所开发完成的量子安全云智慧考场技防平台,确保考试安全和公平公正”的明确指示,针对当前无线电作弊的现状和未来趋势,实施有效的考场电子防卫。该系统侦测范围涵盖当前已知的几乎所有无线电作弊设备(包括语音通信、字符通信以及手机/对讲机等),兼具实时侦测、作弊信号识别、作弊信号内容探测、作弊信号还原取证、对作弊信号实施阻断等多种能力。功能全面强大,易于部署,且能够接入考务综合管理平台,通过数据接口链接支持与巡查指挥等其他系统的互联互通和协同工作,是目前业内最先进最完整的高科技作弊防控解决方案。 
中国科学技术大学 2021-04-14
三维量子霍尔效应
超高的迁移率、超低载流子浓度,以及单个费米口袋特性是整个实验成功的关键所在。他们研究了多种高品质的ZrTe5晶体,该材料在2014年被中科院物理所翁红明、戴希和方忠等人预测可能具有非平庸的拓扑性。在低温和小磁场条件下,通过量子振荡输运测量和分析手段,可以重构出一个非常清晰的闭合费米面拓扑结构。这种封闭的三维费米面可以与准二维体系明确分开,在量子极限
南方科技大学 2021-04-14
科技创新与产业创新深度融合:模式、堵点与突破
促进科技创新与产业创新深度融合,是推动新质生产力发展的必然选择,也是破解科技和经济“两张皮”现象的关键抓手。科技创新各个环节衔接不紧凑,科技成果向现实生产力转化不顺畅,在一定程度上制约了高质量发展的新动能培育。
北京行政学院学报 2025-02-17
新型盲文点显器
本项目涉及盲人教育设备技术领域,尤其涉及一种基于合金材料驱动的盲文点显器。通过点显器设备的应用将正常文字或语音转换成实时变换的盲文供盲人触摸辨别,在盲文教学,盲人阅读等方面起到极其重要的作用。我们作品的关键技术为全部自主创新设计,提出并实现了一种基于合金新材料的盲文显示实现方案,该实现方案使得盲文点显设备的成本大大降低,提高续航能力,减小设备体积,并可扩展运用于各类移动便携式设备。 目前市面上盲文点显器由于单点成本过高,限制了盲文点显器在盲人群体中的普及和其他扩展应用,利用我们的盲文点显器可以制作成各种盲人专用的消费级便携交互设备,让盲人群体更好的融入社会,和正常人一样生活。 现阶段我们的项目已经跟中国盲文出版社进行了合作,与爱国者等公司进行过洽谈,并且已有投资人对我们项目提出了投资意向。在走访盲人学校后了解到盲文点显器在盲人的盲文教学中是不可替代的,但也由于目前的价格原因无法普及。目前整个项目处于中试阶段。 基本设计思路: 利用合金材料,在自主设计的特殊机械连接结构下,通过对材料的性能建模以及合理的控制算法,驱动盲文点阵的凹凸变换。 该项目的优点: ①基于合金材料的设计方案: 整个盲文点显器利用合金材料的特性,通过特定元件和连接结构的设计实现盲文点阵凹凸变化。此方案降低了单点成本,从而使盲文点显器的整体成本大大降低。 ②弹簧结构: 特殊合金设计成弹簧形状加以运用,保证了材料的寿命,在合金材料“cooling”状态下两个稳态弹簧的同时作用,能使突起的点保持住,而不会因人为的压迫而产生下降。整个点阵零部件的设计和凹凸方案的设计,使单盲文点上下两个方向稳定运动,也能使各点的运动相互独立而不受影响。在盲文点阵凸起状态不需要持续供电,因此可以实现类似电子水墨屏的效果。而在断点以后可以保持其状态,达到零功耗保持特性,从而降低整个样机的功耗。
北京交通大学 2021-04-13
有声图书+点读笔
产品详细介绍 产品详细介绍 有声图书: 吉美有声图书是以图片、故事文字再配合文字语音和图片人物配音的四维阅读方式。吉美拥有国内外优秀图书版权近2000册,完成有声图书的开发一千余本,已印刷发行近千本有声图书。吉美有声图书主题丰富,根据幼儿教育发展需求分为情商情趣、行为习惯、国学熏陶、开口英语、童话绘本、健康安全、启蒙益智、百科知识和艺术欣赏九大类别,满足0-8岁儿童阅读的不同需求,帮助孩子从五大领域角度更好的实现阅读能力和教育效果的提升。 点读笔: 吉美大兔子点读笔是采用国际最新光学图像识别技术和先进的数码语音技术开发而成的新一代智能阅读和学习工具,能同时实现点读、听读、跟读、录音、娱乐等诸多功能。 功能: 特色亮点: 吉美有声图书拥有多项点读技术专利,图书全覆盖式点读,提供多语种支持(中、英、维、藏等),海量原创数字化资源支持,提供多层次多功能有声套装。 涉及课程:绘本主题阅读课程
深圳国泰安教育技术有限公司 2021-08-23
金属矿溶浸开采技术
溶浸开采是集采矿、选矿、冶金于一体的特殊采矿技术,其基本工艺过程中:将化学试剂或微生物溶液与矿物接触,有选择性溶解、浸出有用矿物,富集并提取浸出液中的目的金属。该技术的主要优势是投资小、成本低、工艺简单、能源消耗小、生产规模可大可小,灵活性强,能够达到低能耗、低排放的目的。在低品位矿石、废石及尾砂“二次资源”开发方面进行了大量卓有成效的工作,研究内容涵盖了可浸性分析、筑堆技术、布液技术、集液技术以及细菌强化浸出技术,尤其是堆中布液技术、排土场强化浸出工艺、尾矿就地浸出、电场强化浸出以及溶浸采矿数值模拟技术,处于国内领先水平。该课题在国家“973”规划、杰出青年基金、国家自然科学基金资助下,在该技术的基础理论与应用开发方面进行了深入系统的研究工作,创造了一系列具有自主知识产权的新工艺、新设备,拥有 3 项国家发明专利。
北京科技大学 2021-04-13
金属矿溶浸开采技术
 溶浸开采是集采矿、选矿、冶金于一体的特殊采矿技术,其基本工艺过程中:将化学试剂或微生物溶液与矿物接触,有选择性溶解、浸出有用矿物,富集并提取浸出液中的目的金属。该技术的主要优势是投资小、成本低、工艺简单、能源消耗小、生产规模可大可小,灵活性强,能够达到低能耗、低排放的目的。在低品位矿石、废石及尾砂“二次资源”开发方面进行了大量卓有成效的工作,研究内容涵盖了可浸性分析、筑堆技术、布液技术、集液技术以及细菌强化浸出技术,尤其是堆中布液技术、排土场强化浸出工艺、尾矿就地浸出、电场强化浸出以及溶浸采矿数值模拟技术,处于国内领先水平。 该课题在国家“973”规划、杰出青年基金、国家自然科学基金资助下,在该技术的基础理论与应用开发方面进行了深入系统的研究工作,创造了一系列具有自主知识产权的新工艺、新设备,拥有3项国家发明专利。 应用范围:该技术可在有色金属、贵金属、稀有金属矿床中推广应用。能够较好地回收常规开采方法不能回收的低品位矿石、难采矿体、常规选矿方法难以分选的矿石以及废石中的有用成分,拓宽了地下矿产资源的利用范围。
北京科技大学 2021-04-13
一种矿料煅烧系统
本实用新型公开一种矿料煅烧系统,包括煅烧设备,所述煅烧设备前设置有矿料分类装置,使得矿料在进入煅烧设备前先进行不同品种的分类。本实用新型可以有效地避免矿料在高温煅烧时出现矿料未得到充分煅烧和/或矿料过烧严重的情况,提高矿料煅烧后所得产品的含量以及质量,避免浪费,节约生产成本。
四川文理学院 2015-02-25
山东山矿机械有限公司
山东山矿机械有限公司始创于1970年,是集研发、设计、生产、销售带式输送机、破碎机、球磨机、工矿电机车等系列主机产品及关键零部件的大型骨干企业。公司注册资金2亿元,拥有总资产7亿元,是中国重型机械工业协会副会长单位及其下属带式输送机分会、破碎粉磨分会、矿山机械分会及中国电器工业协会牵引电气分会副理事长单位。公司先后荣获“中国机械500强企业”、“全国机械行业文明单位”、“山东省重合同守信用企业”、“山东省信誉等级AAA企业”、“山东省管理创新优秀企业”、“山东省机械行业十大自主创新企业”、“山东省机械工业快速成长型企业”、“山东省机械百强企业”、“山东省最具发展潜力企业”等荣誉称号。“山矿”商标被国家工商行政管理总局商标评审委员会认定为“中国驰名商标”。 公司下辖公司本部及山矿重工有限公司、山矿托辊制造有限公司、山矿设备供应公司和宏山汽运有限公司等全资子公司和一所高级技工学校。公司具有从铸造、铆焊、机械加工、热处理到产品总装、试验等全过程的生产能力,配有钢材预处理、涂装、托辊、横梁、铸胶、滚筒等专用生产线。 山东山矿机械有限公司将秉承“优、新、快、信”的经营理念,愿与国内外朋友广泛合作,共谋发展!
山东山矿机械有限公司 2021-01-15
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