优先出版
为提高时效性，文章一经录用即全文上网，内容未经编辑或有瑕疵，请以最终出版的版本为准。
摘要 +
全光纤频率转换技术具有重要的科学和现实意义, 设计兼备机械性能和转换效率的特种光纤, 并降低其制备难度, 是该技术实用化面临的关键挑战. 本文设计了具有简单结构的高数值孔径常规单包层光纤(conventional single-cladding fiber, CSCF)、微纳光纤(microfiber, MF)及W型双包层光纤(W-type double-cladding fiber, WDCF), 并通过理论分析和数值模拟比较了这3种光纤从红外到紫外波段的三次谐波转换特性. 采用1064 nm泵浦波长作设计, 谐波输出波长为355 nm. 研究结果表明, CSCF和WDCF均具有固态包层, 且纤芯直径可大于2 μm, 机械性能良好; MF光纤可以实现的转换效率最高, 但光纤结构脆弱, 机械性能较差, 且对制备精度要求严苛. WDCF融合了CSCF和MF的优势, 单段光纤的转换效率接近2%, 四段级联后约为16%, 纤芯直径误差宽容度为±3 nm, 分别是CSCF的3倍和MF的10倍, 制备难度较低, 为紫外波段的全光纤三次谐波转换提供了一种具有实际可行性的选择方案.
摘要 +
研究了两相重费米子超导体CeRh2As2在不同磁场下的电热输运行为. 零场电阻率显示, CeRh2As2在临界温度Tc = 0.34 K发生超导转变. 在外加磁场为1 T时, 电阻率在T0$ \approx $0.42 K附近出现极小值, 该特征可能源于费米面嵌套引发的能隙部分打开, 标志着体系进入磁有序态, 但在零场条件下未观察到这一现象. 在T0至2 K温区, 体系表现出$ \rho\sim{{T}}^{0.44} $的非费米液体行为, 说明其靠近量子临界点. 当外加磁场达到7 T时, 超导转变被完全压制, 电阻率在低温下恢复费米液体行为. CeRh2As2的零场热导率在Tc附近未观测到显著异常, 这一现象可能与样品较高的剩余电阻率以及伴随超导转变和T0相变发生的载流子浓度下降相关, 需要优化样品的制备从而减小晶格缺陷或化学无序对热输运测量的影响. 施加磁场后, 热导率曲线相较零场小幅上移. 当温度为0.15 K时, 热导率随磁场增大而升高, 随着外场升至5 T以上, 热导率趋于饱和. 在7 T的正常态, 我们发现电阻率和热导率满足Wiedemann-Franz定律, 表明电荷输运与热输运均由同一类准粒子主导, 这与该磁场下电阻率呈现的费米液体行为相吻合.
摘要 +
高压极端条件是实现和调控新奇物态的重要途径, 磁共振技术是材料微观磁结构和磁性表征的重要方法, 两者的融合为物质科学前沿研究提供了新的机遇. 然而, 传统磁共振技术受限于自旋极化度低、信号探测效率差等因素, 难以实现超高压极端条件下微米级小样品的原位测量. 近年来, 以金刚石氮空位中心为代表的色心量子传感迅速发展, 为高压极端条件下的磁共振和原位量子传感提供了全新解决方案. 本文总结了高压极端条件对金刚石氮空位中心自旋和光学性质的影响, 梳理了高压下色心磁共振的基本现象和规律. 同时, 以高压下微区磁成像、压强探测、超导迈斯纳效应测量等应用为例, 本文还介绍了高压下色心量子传感的近期研究进展.
摘要 +
利用数值模拟含时薛定谔方程的方法，研究了氢原子在强激光场作用下产生的阈下高次谐波辐射。在波长为608 nm激光作用下，氢原子可以吸收5个光子，由基态|1s⟩共振跃迁至激发态|2p⟩态；氢原子也可以吸收更多光子发生电离，某些连续态|c⟩在激光缀饰下其能量可以和|2p⟩态能量相当。随后发生的|2p⟩态到|1s⟩态的复合，或|c⟩态到|1s⟩态的复合，可辐射出能量相同的光子。这两个复合路径相互干涉，在第五次谐波中形成典型的法诺线形。进一步研究发现，该法诺线形依赖于激光强度。本研究表明，即便是在单电子体系中，法诺干涉也可以存在，并可以通过控制激光参数改变法诺线形。
摘要 +
Ruddlesden-Popper型双层镍酸盐材料La3Ni2O7在高压（>14 GPa）下表现出约80 K的超导转变温度（Tc），引起了广泛关注[1]。该材料独特的双层结构赋予其不同于铜基超导体的电子结构特性，其超导机理具有重要的研究价值。实验发现该体系中存在电荷密度波与自旋密度波序，可能与超导态存在竞争关系，深入探究其形成机制对于理解该体系的超导本质具有重要意义。本工作结合密度泛函理论与动力学平均场理论（DFT+DMFT），在包含两个子格点Ni-eg轨道的低能有效模型基础上，引入Hartree平均场处理近邻格点间库仑相互作用，系统研究了非局域库仑相互作用对电荷有序行为与电子关联效应的影响。计算结果表明，当V ≤ Vc1 ≈ 0.46 eV时，体系保持子格点对称性，谱函数无显著变化；当V > Vc1时，子格点对称性破缺，体系进入电荷有序相，且谱函数发生明显的重构。进一步增大V至Vc2 ≈ 0.63 eV后，体系进入完全极化态，其中一个子格点近乎空，占据主要集中于另一子格点，后者接近3/4填充。本研究揭示了近邻库仑相互作用在驱动电荷不均匀分布及调控电子关联中的关键作用，为全面理解La3Ni2O7中的低能有序态提供了新的视角。
摘要 +
非局域量子纠缠是未来量子网络的一种核心资源.局域产生的量子纠缠在通过量子信道传输时呈现指数衰减的分发效率,大幅降低了量子网络节点之间生成非局域量子纠缠的效率.该问题在涉及多对非局域量子纠缠的实际量子技术中将进一步加剧.空间多模、时间多模以及频率多模等经典多模技术在一定程度上加快了非局域量子纠缠的生成速率,但并未提升单次信道传输效率.量子多模技术基于单光子的高维编码,能够在一次量子信道传输中,在量子网络节点间同时生成多对非局域量子纠缠.因此,量子多模有望提升涉及多对非局域量子纠缠的实际量子技术的性能.本综述将介绍基于量子多模的非局域量子纠缠生成机制,讨论基于高维单光子传输和高维双光子纠缠分发的量子多模技术在实现非局域量子纠缠中的特点,分析量子多模在加速非局域量子逻辑纠缠生成中的应用,并展望其在构建大规模量子网络中的潜在优势.
摘要 +
Medin淀粉样蛋白的聚集导致动脉壁退化和脑血管功能障碍，参与多种血管疾病的发生与发展。在血管性痴呆或阿尔茨海默症患者的脑小动脉中发现Medin聚集体增加，且Medin与血管β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积物共定位。实验证实Medin通过与Aβ形成异源纤维并交叉接种Aβ而直接与Aβ产生作用并促进其聚集。然而，Medin与Aβ共聚集的微观机制仍不清楚。本文利用大规模的全原子副本交换分子动力学模拟(累计模拟时间72 µs)，对Aβ42与Medin三聚体在不同多肽环境(即自聚集vs.共聚集)的相互作用及构象分布进行了研究。结果表明，Aβ42与Medin的亲和力更高，Aβ42与Medin在自身或彼此结合时具有相似的分子识别位点或区域，为共聚集提供基础。Aβ42的N端与Medin的C端在Aβ42-Medin交叉聚集中起到关键作用。更重要的是，共聚集显著改变了Aβ42与Medin的相互作用强度、方式以及结构特征。Aβ42-Medin三聚体中，Aβ42分子间相互作用减弱，仅保留疏水核心区域(16KLVFFA21)之间的结合而提高其他区域的自由度； Medin形成更多的β结构与更少的helix结构，但Aβ42却形成更多的helix与更少的β；而Medin中高β倾向性区域向肽链中部和C端迁移，表明Medin可能通过C端形成β结构作为核心从而驱动其与Aβ42的协同聚集。本工作在原子水平上详尽地阐明了共聚集对Aβ42与Medin相互作用与结构特征的影响，为理解Aβ42-Medin共聚集分子机制以及不同疾病之间交叉关联的病理机制提供了有益见解。
摘要 +
本文基于类比引力模型，对声学黑洞的超辐射和霍金辐射现象进行了数值研究。通过求解特定声学度规背景下标量场的径向方程，计算了不同频率下的反射系数、透射系数和霍金辐射功率谱。数值结果验证了超辐射的存在，即当入射声波频率低于声学黑洞的特定频率阈值mΩH时，反射波会被放大。同时，计算结果与能量守恒关系一致，验证了数值方法的可靠性。关于霍金辐射，我们计算了其功率谱随频率的变化。观察到在超辐射临界频率附近，霍金辐射功率谱出现显著增强，这主要是由于玻色－爱因斯坦统计分布函数在包含旋转效应的指数项趋于零时分母接近于零，以及频率依赖的透射概率共同作用导致的。随着频率进一步升高，功率谱呈现出非线性变化，这反映了频率因子、透射概率以及包含旋转效应的玻色－爱因斯坦统计分布的综合影响。本文的研究为理解声学黑洞的量子效应提供了数值支持，并为末来的理论和实验研究提供了参考。
摘要 +
冷休克蛋白（Cold shock protein,Csp）是一类高度保守的核酸结合蛋白，由65-70个氨基酸组成的5条反向平行β链，形成结构紧凑的β桶状结构。冷休克蛋白在细菌应对冷刺激过程中起重要作用，但其具体工作机制尚未完全阐明。本研究利用磁镊技术系统研究了不同浓度冷休克蛋白对DNA发夹结构折叠和去折叠动力学的影响，定量测定了相应条件下DNA发夹的折叠和去折叠速率。实验结果表明，在一定浓度范围内，随着冷休克蛋白浓度增加，DNA发夹的折叠速率显著降低；而去折叠速率保持不变。当冷休克蛋白达到一定浓度阈值时，去折叠速率也呈现明显上升趋势。进一步研究发现，冷休克蛋白浓度增加使DNA发夹的临界力减小，从而降低了发夹的结构稳定性。通过力跳变实验，更直观地表现出冷休克蛋白只与单链DNA结合，而不与双链DNA相互作用。这些单分子水平的研究结果揭示了冷休克蛋白通过调控核酸双螺旋结构稳定性来维持细菌低温适应性的分子机制。
摘要 +
本文通过构建里德堡原子天线演示了复杂信号的多路并行传输。利用852nm、509nm波长的激光进行双光子级联激发制备铯（ 133Cs）原子里德堡态，利用差分探测技术消除激光共模噪声，获得高信噪比的电磁感应透明（ EIT）光谱。实验将复杂混沌信号分解为三维独立电场信号，演示了三路信号的时间分离传输和多载波并行传输。我们定量评估了传输信号与参考信号的关联特性，相关结果证实光学原子天线可以实现复杂信号的波形重构。
摘要 +
采用高精度的多参考组态相互作用方法研究了ICl+分子离子的电子结构。在计算过程中，通过考虑Davidson修正、自旋-轨道耦合效应和芯-价电子关联提高计算结果的准确性。获得了两条能量最低的解离极限相关的21个Λ-S态和42个Ω态势能曲线。在计算的势能曲线基础上，拟合了束缚态的光谱常数，这些理论光谱常数与已知的实验结果吻合较好。研究了ICl+分子离子的偶极矩，并通过相同对称性电子态22Σ+/32Σ+和22Π/32Π在交叉区域中主要电子组态成分的变化阐明了偶极矩的变化规律。计算了与22Π、32Π、12Δ、22Δ态相关的自旋-轨道耦合矩阵元。借助于22Π、32Π、12Δ、22Δ态及邻近电子态的势能曲线，讨论了相应的预解离通道。最后对ICl+分子离子激发态至基态的跃迁性质展开了研究。基于计算所得的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子，给出了激发态较低振动能级的自发辐射寿命。本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00140中访问获取。
摘要 +
同源重组是维持基因组稳定和生物多样性的核心机制.RecA作为最早被发现的同源重组酶，在同源重组链交换过程中起着关键作用.关于同源重组机制的研究已持续数十年，近年来使用单分子技术使得该领域研究取得了不少重大突破.其中单分子FRET（ Fluorescence Resonance EnergyTransfer）技术的应用最为广泛，然而FRET实验所必需的荧光标记可能会对RecA介导的链交换过程产生影响，且往往会被研究人员所忽视.本文通过对不同标记位置和标记方式进行梳理，将荧光标记对同源重组链交换的影响总结为链特异性和构象敏感性，并给出了影响最小的标记方案.该结果增加了对荧光标记影响的理解，研究人员可以快速优化荧光标记位置和方式，降低其对链交换过程带来的负面影响，也对其他荧光标记实验有一定的启发意义.
摘要 +
金属材料因其优异的电输运性能和良好的散热性能，在工业领域应用广泛。高温高压条件下，实验测量金属的电热导率难度大且成本高，数值模拟则是一种高效的方法。本研究基于Kubo-Greenwood (KG)公式结合第一性原理分子动力学开发了电导率和电子热导率计算软件TRansport at EXtremes (TREX)。采用该软件计算了镁及镁铝合金AZ31B在300~1200K和0~50 GPa温压范围内的电导率和电子热导率，并与Boltzmann transport equation (BTE)的计算结果进行了对比。应用Slack方程计算其晶格热导率，结合电子热导率得到了其总热导率。TREX软件的计算结果与实验测试数据高度吻合，充分验证了其计算电热导率的准确性，并系统揭示了电热导率随温度与压强的变化规律。本文数据集可科学数据银行数据库https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00128中访问获取(审稿阶段请通过私有访问链接查看本文数据集https://www.scidb.cn/s/jA7rq2)。
摘要 +
本文结合密度泛函理论与平衡分子动力学模拟，构建了从量子力学到连续介质力学的跨尺度耦合模型，基于所建立的高精度势函数与Green-Kubo线性响应理论，研究了极性分子CO气体在100-800 K温度范围内的剪切粘度与体积粘度。分子动力学模拟基于C语言编程实现，采用自适应时间步长算法以提高计算效率。研究结果表明，CO的体积粘度结果对势函数敏感性明显高于剪切粘度，不同传统方法相应高估了体积粘度；所得体积粘度随温度的变化相对于剪切粘度具有显著的非线性规律；模型采用低体系压力与大体系规模可有效减小统计涨落幅度，提高体积粘度计算的收敛性与可靠性。本研究阐释了CO气体粘度的微观动力学机制，同时可为高温非平衡流动（如高超声速边界层、等离子体输运等）粘度机理研究提供理论参考。
摘要 +
随着微纳声学器件的快速发展，其核心声学结构已进入纳米尺度范畴，表面效应对薄膜材料性能的影响日益凸显，经典弹性理论面临挑战。本文基于表面弹性理论，引入表面能密度研究纳米尺度下的表面效应，采用傅里叶积分变换法推导出纳米尺度SiO2/Si异质结构薄膜表面牵引力下应力场与位移场的解析表达式。研究结果显示，若以表面应力分布与经典理论相差3%作为判断标准，在激励区域宽度2a的5倍范围内，材料的微观特性彰显主导地位。随着激励区域不断减小，在激励区域内及边界附近表面应力分布较经典理论更加集中，剪切应力于边界处有极大值，材料表面刚度与抗变形能力增加，横向与纵向位移较经典理论减小。纳米尺度异质结构存在显著表面效应，导致应力和位移分布明显偏离弹性理论，经典弹性假设在相应纳米尺度范围不再适用。以上结果表明，在纳米尺度固体表面中，超高频纳米波长声波传播将明显受到尺度效应影响，经典弹性波理论在纳米尺度存在失效现象，这对纳米声学理论研究具有参考价值。
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- ...
- 17
- 18
