适应时代要求 深化教学改革——厦门大学物理系教学改革的尝试与实践

本文就课程体系和教学内容的改革实践进行了回顾,介绍了师资培养的一些举措,提出适应新时期人才规格要求的教学改革新思路.

能斯特公式和零点热

本文应用能斯特公式阐明当温度等于绝对零度时,热力学系统进行的所有过程都是可逆等温的,与可逆绝热过程重合,不存在零点热,解决了教科书和文献中提出但没有回答的问题。对于不满足能斯特方程的热力学系统,是否存在零点热有待于进一步研究。

近代物理实验新课程体系构建的改革与实践

探讨近代物理实验新课程体系的改革与实践,运用"分门别类、统筹兼顾"的方法,模块化实验内容,采用开放式教学模式,构建以物理专业人才的基础知识、实验能力和科研素质培养为目标的模块化近代物理实验课程新体系.

物理冶金法多晶硅片磷吸杂工艺的优化

对物理冶金法提纯的低成本多晶硅材料进行了磷吸杂实验研究,结果表明,950℃下时吸杂4h去杂效果最好,对磷吸杂机理进行了定性的分析和讨论。把去除吸杂层与制备绒面工艺结合起来,达到较好的效果,节省了太阳电池制备的时间和成本。

探究能斯特公式相关的示意图

本文指出教科书中与能斯特公式相关的多种示意图是不等效的,其中一些可接受的,一些是不完善的,一些是不正确的.进而给出能斯特公式相关的完整示意图,可弥补多本教科书中的不足之处.所得结果有助于加深对能斯特公式的理解和对低温化学反应的了解.

对“燃料电池物理及化学性能的有限时间热力学分析方法”的讨论

It is pointed out that the main results in the reference [1] are incorrect, and the reasons for the errors are analysed. Moreover, the correct results are given.

建设面向新世纪的物理基础实验室

根据物理基础实验室的现状和任务，本文介绍了在体制、制度、人员、课程、设备、环境等方面，为建立面向新世纪实验室所进行的一系列整顿和改革。

平均键能模型的物理基础及该模型的应用

平均键能模型是一种建立在数值基础上的用来确定半导体异质界面能带偏移的模型方法。本文首先对这一模型方法的物理基础进行了理论分析,并给予其完整的物理解释。通过与TB“pinned”模型、介电隙能级(DME)模型以及电中性点(CNP)模型的比较,揭示了各模型之间的相互关系,并分析了平均键能模型的优点及其局限性。在此基础上,本文应用这一模型方法对二十七种异质界面的价带偏移值进行了全面的计算,并对结果进行了广泛的分析和比较。结果表明:(1)阳离子浅d轨道是影响价带偏移理论值的一个重要因素;(2)界面偶极子势是决定异质界面价带偏移值的一个关键要素;(3)在与实验的比较上,平均键能模型的准确性优于几种其它的模型方法;(4)平均键能模型不适用于不具有sp^3杂化特性的材料系统。

物理实验个性化教学模式研究与实践

探索物理实验教学多元化培养方式,在对个性化教学模式研究和实践的基础上,师生对其功能与效果展开讨论。

复杂系统结构及动力学现象的统计物理研究

近年来生物学、信息学和社会科学海量数据的积累,推动了各类定量分析手段的发展.统计力学作为联系多体系统微观与宏观描述的数学理论,在复杂性科学的发展历程中正发挥着作用.本文结合复杂网络和非平衡态系统的若干研究成果,对统计物理方法在复杂现象的描述、主要变量及其相互依赖关系的确定、模型的提出与分析、及普适性规律的发现等方面的进展作一简单介绍,并探讨统计物理学与相应学科深层次交叉所面临的机遇和挑战.

Clifford代数很值得在物理学中推广

ｌｉｆｏｒｄ代数（几何代数或多重矢运算）比通常数学工具诸如矢量、张量、旋量及外微分形式有很多优越性．作为介绍性文章这里选取刚体转动及旋转参考系作为例子，以展示此种数学工具的优越性．

酰基辅酶A结合蛋白去折叠动力学的单分子磁镊研究

不同结构类型的蛋白质的力学稳定性和去折叠动力学有显著的差异,其中全部由α螺旋构成的蛋白质通常在较小的拉力作用下就会发生快速去折叠,需要能够精准控制皮牛量级拉力的实验手段来进行定量研究.酰基辅酶A结合蛋白(ACBP)是一种研究全α螺旋结构蛋白折叠/去折叠动力学性质的模型蛋白,其由86个氨基酸残基形成一种由4个α螺旋组成的螺旋束结构.本文利用磁镊对ACBP进行了恒定力加载速率的拉伸实验,得到了不同力加载速率下的去折叠力的分布.不同数据分析方法都显示ACBP具有超长的去折叠距离.对比分子动力学模拟拉伸的结果, ACBP的过渡态中整个N端α螺旋和部分的C端α螺旋发生了去折叠转变.本研究显示单分子拉伸实验与分子动力学模拟相结合是揭示蛋白质构象转变的分子机制的可靠研究方法.

深度神经网络筛选蛋白质组学高置信度定量肽段

质谱分析是蛋白质组学的重要研究方法。数据不依赖获取是一种稳定且复现性高的质谱仪数据采集方式,具有质荷比范围宽广,通量高等特点。DIA-NN是处理DIA蛋白质组学数据的主流定量软件之一。由于DIA-NN分析DIA数据后输出的肽段中存在低置信度肽段,生物学家需要根据肽段碎片离子色谱峰组图(XICs)的相似性来人工筛选出高置信度肽段。人工筛选的任务量大、耗时长,并且筛选标准因人而异,这导致结果具有主观性。本文提出了一种名为MSDeepFilter的算法,它基于深度学习技术,能够自动筛选出高置信度的肽段。MSDeepFilter算法结合压缩激励神经网络和残差网络设计深度学习模型,从XICs中提取特征,以此区分高置信度和低置信度肽段。与传统机器学习模型Adaboosting和支持向量机模型相比,MSDeepFilter模型在基准数据集上的多项分类性能指标均表现更优,测试集AUC值达到了98.7%。这表明MSDeepFilter具有优秀性能,可以替代人工筛选的环节。

二硫化锡薄膜的生长及掺杂研究

二硫化锡是近年来备受关注的二维半导体材料之一,因其优异的电学和光电性能以及元素储备丰富且对环境友好等优点,在电子、光电以及能源转换等领域展现出极大的应用潜力。目前,高质量薄层二硫化锡的可控制备仍是研究中备受关注的重要课题。本文采用气相外延方法探索二硫化锡薄膜的外延生长和掺杂调控,结合多种表征测试技术,研究其生长过程和结构特性,实现了材料的逐层生长。进一步地在生长过程中引入铟掺杂,由于晶格有序度的降低,二硫化锡的拉曼特征峰展宽且强度减弱,X射线光电子能谱分析发现,铟的掺入使得体系费米能级下移,实现了p型掺杂。研究结果为二硫化锡的可控生长以及掺杂提供了参考。

2D-CrOCl各向异性的力学和电子性质的第一性原理研究

在本文中,我们基于密度泛函理论的第一性原理的方法计算了二维自旋半导体单层CrOCl的机械力学性质,载流子迁移率和应变下的电子性质。各向异性的晶体结构导致单层CrOCl具有各向异性的力学性质和载流子迁移率。单层CrOCl的杨氏弹性模量各向异性比为1.62,泊松比的各向异性比为2.72。我们的结果显示,沿x方向的载流子迁移率远高于沿y方向的,载流子迁移率的各向异性比分别为20.47 (电子)和24.32 (空穴)。当分别沿x和y方向施加−8%~8%的单轴应变时,我们发现单层CrOCl的电子能带结构会发生明显变化,价带顶或导带底的位置会发生改变。我们的工作为未来进一步调控单层CrOCl的光电性质和纳米自旋电子器件方面的应用提供了理论依据。

二维硒化锡的生长及光电特性研究

硒化锡因其优异的物理特性以及元素储量丰富等优点,成为近年来备受关注的新兴二维半导体材料之一,在光电、光伏和热电等领域展现出极大的应用潜力。目前,硒化锡二维晶体的可控制备仍然存在挑战,阻碍了其结构特性的深入研究和器件应用的发展。本文利用气相输运方法进行硒化锡的生长调控,考察了前驱体选择和衬底温度等条件对材料生长的影响,获得了大尺寸高质量的硒化锡二维晶片,基于所制备的材料搭建的光电探测器在250 nm~1100 nm的波长范围内均有响应,并表现出良好的光响应特性。该研究结果为高质量二维硒化锡的可控制备及其在光电器件中的应用提供了参考。

基于多光谱图像的不同品种绿茶的纹理识别

为了提高茶叶加工的智能化水平,提出一种基于多光谱图像纹理分析的快速识别不同品种绿茶的方法.通过3CCD成像仪同时获得绿茶样本的红光、绿光和近红外三个通道的图像,采用灰度共生矩阵和纹理滤波相结合来提取图像纹理特征,分析了不同品种绿茶的各个通道图像的纹理特征.非监督聚类分析表明,基于组合方法提取的纹理特征优于仅依靠灰度共生矩阵得到的纹理特征.优化和筛选后得到10个特征参数作为支持向量机模型的输入,建立模式识别模型.结果表明,对于126个建模样本的识别正确率达到94.4%,对于未知64个预测样本的识别正确率达到93.8%,说明提出的组合纹理特征提取和模式识别方法能够较好地识别不同品种的绿茶.

基于多光谱图像颜色特征的茶叶分类研究

提出了一种利用多光谱图像颜色特征进行茶叶分类的新方法,对两种颜色几乎一样用肉眼几乎不能分辨的茶叶进行了分类。图像由MS3100-3CCD光谱成像仪和普通数码相机同时获得,光谱成像仪提供3个波段的图像,由近红外(NIR)、红色(R)和绿色(G)组成,因此它比普通数码照相机包含更丰富的信息,特别NIR波段的图像对有机物的颜色比可见光敏感。提取3CCD光谱成像仪和普通数码照相机各个波段图像颜色的特征即像素偏方差值和平均值进行统计分析,用多光谱图像的NIR图像所提供颜色信息能够辨别这两种颜色几乎一样的茶叶,而普通数码相机无法提供信息进行识别。然后应用人工神经网络技术,对NIR图像像素偏方差值和平均值这两个参数进行建模,建模样本40个,每个样本为20个,预测样本20个,每个样本为10个。结果表明,在阈值为0.3,对两种茶叶进行分类得到了100%识别率,此研究为茶叶的分类提供一种快速和无损的新方法。

银纳米棒光学性质的离散偶极近似计算

利用离散偶极近似 (Discretedipoleapproximation ,简称DDA)的方法 ,从理论上对粒子的形状、尺寸及周围介质等因素对银纳米粒子 ,特别是银纳米棒的光学性质的影响进行了较系统的研究 .计算表明 ,置于空气中的棒状银纳米粒子的光学性质与其形状密切相关 ,纵向表面等离子体共振吸收峰的位置随纳米棒长径比的增加呈现线性红移关系 .给出了空气中银纳米棒纵向表面等离子体共振吸收峰的位置随长径比变化的DDA拟合公式 .如果将金属纳米粒子置于折射率更高的介电环境中 ,其纵向等离子体共振吸收峰的位置进一步呈现线性红移关系 .合成的银纳米粒子的TEM图像及相关的UV VIS消光光谱显示DDA计算结果与实验值相当一致 .DDA算法与Mie′s理论在计算球状银纳米粒子的消光系数时给出很接近的结果 ,这表明用DDA的方法来分析银的光学性质是准确可靠的 ;而DDA算法对银纳米棒消光特性的成功拟合则表明 ,该算法相对Gans′理论而言 ,在研究纳米粒子的光学性质时具有更广的适用性及更高的准确性 .

多弧离子镀TiN与不同金属基材间的接触界面与表面特性

用多弧离子镀技术在不同金属基材上进行TiN镀膜实验 ,制备了TiN/Fe、TiN/Cu和TiN/Cr/Cu复合膜 .借助扫描电子显微镜 (SEM)、X射线衍射仪 (XRD)和光电子能谱 (XPS) ,研究了TiN与Fe、Cu和Cr/Cu三种不同衬底接触界面的形貌、结构及其表面特性 .SEM观察发现 ,在一定离子镀膜条件下 ,TiN涂层可与Fe、Cu和Cr/Cu金属基材形成均匀平整的接触界面 ,在铜基上TiN界面清晰 ,在Fe与Cr/Cu界面有明显的层状晶界微结晶分布 .XRD分析显示 ,Fe、Cu和Cr/Cu表面生成的薄膜都包含TiN、Ti2 N等多晶相 ,在Cr/Cu界面还包含Ti-Cr的金属间化合物 .XPS结果表明 ,表面除了TiN膜外 ,还生成TiO2 和TiOxNy 等氧化膜 .Ar+ 刻蚀 5min后 ,TiO2 消失 ,TiOxNy 减少 ,TiN则呈增加趋势 .TiN与Cr/Cu界面形成明显的Ti-Cr和Cr-Ni互扩散层 ,这有助于增强薄膜附着力 ,形成较牢固的TiN涂层 .