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二维反铁材料MnPS3中磁振子输运的实验进展
近年来,磁振子电子学在信息计算和信息传输领域表现出了极具价值的应用潜力。磁振子电子学利用以磁振子为载体的电子自旋进动来实现信息处理,有望实现无热量产生、低耗散的信息传输,相比于传统意义上通过操纵电荷来实现信息的处理的微电子学具有无可比拟的巨大优势。磁振子电子学领域的进展很大程度上依赖于能够有效传输磁振子的新材料的发现,而获得长距离的磁振子输运始终是磁振子电子学研究的重中之重。与通常的三维磁性绝缘体(如Yttrium Iron Garnet)相比,二维尺度下的磁振子被理论预言有很多的新颖物理效应,例如自旋能斯特效应,拓扑磁振子,以及外尔磁振子等。 在最新的研究文章中,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。 该文章中的结果具有重要的学术价值: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。 该工作于2019年2月7日在线发表于物理学术期刊Physical Review X上(Phys. Rev. X 9, 011026 (2019) )。 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.011026。该工作由韩伟研究员设计和指导完成,北京大学量子材料科学中心2015级博士生邢文宇为文章第一作者,物理学院2015级本科生邱露颐为第二作者(今年9月份将去哈佛大学读博士),韩伟研究员为文章通讯作者。本工作的顺利完成得到了量子材料科学中心贾爽教授和谢心澄院士的合作帮助,以及国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的支持。
北京大学 2021-04-11
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
能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备
本发明公开了一种能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备,该装备包含工作舱体、工作平台、成形缸组件、铺粉组件、振镜组合、移动式分区烟尘净化组件、保护气氛调控组件和控制系统;移动式分区烟尘净化组件与振镜组合分别包含 M(M≥1)组抽送气口和 M 列振镜队列,每组抽送气口均与一列振镜队列相配套,使得每组抽送气口都可在与其对应的面积较小的辐照区域上方产生稳定、均匀的气流,从而保证整个金属粉末层上方的烟尘均能被及时、
华中科技大学 2021-04-14
叠层制备结构热应力分析
本书内容包括:热弹性力学基础;叠层梁;叠层板;叠层圆柱壳和球壳;叠层扁壳和深壳;压电材料叠层结构.
江苏海洋大学 2021-05-06
混凝土结构隐患震波快速测试技术
混凝土构筑物在建设及生产使用中其表层、内部及接触带会产生各种变形、破坏及地质异常,严重影响混凝土体的安全使用。目前利用震波测试方法可对介质内部结构及异常进行探查与评价。相比较来说,震波探测方法较雷达测试方法抗干扰能力强,评价参数多样。本技术采用拟雷达式数据采集方式,通过改进震波单发单收装置为轮式连续滚动装置发收信号,实现对震波数据的速采、速显、速存,根据获得的连续剖面波场属性参数判断结构体内隐患状况。通过分析震波特征属性参数,结合波速、频率及波幅特征变化进行混凝土介质异常的位置识别与特征判定。
安徽理工大学 2021-04-11
大块金属玻璃功能结构材料
大块金属玻璃(Bulk Metallic Glasses)是国家863高技术计划、国家973计划、国家自然科学基金和科技部中瑞大块金属玻璃国际合作项目,主要包括: 高比重高性能Zr基大块金属玻璃及其纤维增强复合材料; Al基超强大块金属玻璃或纳米晶合金; Zr基、Al基或Fe基大块金属玻璃耐磨、耐蚀轴承套环状零件制造技术; 大块金属玻璃合金设计的“多元短程序畴过冷”设计软件。 这些大块金属玻璃和技术具有许多独特性能和广阔的应用市场,主要有:(1)更为优异的力学性能,如高强度、高弹性和高断裂韧性等,是目前已发现的最为优异的高尔夫球拍材料之一;(2)大块金属玻璃/纳米晶复合材料是目前世界上比强度最高的材料之一,在航空、航天工业中具有极为广阔的应用前景;(3)良好的加工性能。例如,La系非晶合金延伸率可达15000%,可方便地进行各种超塑性加工;(4)优良的化学活性,是极好的化学反应催化材料。(5)更为优良的抗多种介质腐蚀的能力,可在一些更为恶劣的环境下长期使用;(6)优良的软磁、硬磁以及独特的膨胀特性等物理性能,可作为传统材料的优秀替代品。
北京科技大学 2021-04-11
关于强子结构理论的研究
提出了时间无依赖可用格点QCD计算的 quasi-PDFs,并发现,当动量非常大的时候quasi-PDFs可以近似为PDFs。近期,马滟青研究员与合作者把季向东教授的方法进行推广,提出了最一般的方法“格点散射截面”。在该方法中,保留了时间无依赖这一要求,但是与PDFs之间的联系是通过证明因子化定理来保证。马滟青研究员与合作者构造出了一系列便于格点QCD计算的“格点散射截面”,并量子场论框架下严格证明了它们与PDFs之间联系的因子化定理,从而能够利用格点QCD计算得到PDFs。
北京大学 2021-04-11
石油地质井身结构展教墙
石油地质井身结构展教墙是通过利用微缩仿真模拟技术,为学生提供一个涉及钻井、采油、修井、酸化压裂、注水、集输及井下井身、地质构造等油气井开发工程多学科直观展示、讲解的平台。通过安装动态的油气井工程设备模型、井柱及LED彩色集成灯模块,配合不同的地质模型,可实现石油地质地下作业全国过程的学习。
中国石油大学(华东) 2021-05-11
毫米波新基片结构器件
2016国家自然科学奖二等奖,基片集成类导波结构是近十几年来微波毫米波学界发展起来的一种新型高性能平面导波结构。基片集成类导波结构具有极低的电磁泄露和互扰,其品质因素和功率容量远高于传统平面传输线。国内外数百所大学和研究机构都对其开展了大量研究,它也成为微波毫米波领域最受关注的研究分支之一。 项目组作为国际上该领域的主要贡献者之一,以基片集成类导波结构的工作机理与创新应用为主线,对这类结构及器件的传输特性、损耗机理等基础科学问题进行了深入研究,提出了半模基片集成波导等多种新型平面导波结构,发展了相应的设计方法,并发明了一系列新型高性能微波毫米波器件,部分器件已得到实际应用。
东南大学 2021-04-11
自动磨料装置的浮动支撑结构
本发明属于磨削装置技术领域,尤其是涉及一种自动磨料装置的浮动支撑结构。本自动磨料装置的浮动支撑结构,设置在机架上,在机架上转动连接有主动轴和从动轴,所述的主动轴和从动轴之间绕制有环形磨带,其特征在于,本支撑结构包括固定在机架上的支撑台,所述的支撑台位于环形磨带内且支撑台的上平面与环形磨带的上半部平行设置,所述的环形磨带上半部和支撑台之间设有浮动板,所述的浮动板与支撑台之间设有若干支撑弹簧且所述的支撑弹簧将浮动板顶起并由浮动板将环形磨带上半部被顶起,所述的浮动板两侧分别设有高出环形磨带上半部两侧的栏板。本发明的优点在于:设计合理,结构简单,能浮动支撑砂带。
青岛农业大学 2021-04-11
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