基于原子晶格为参照标度的纳米计量技术

纳米检测和纳米计量是一项正在发展的科学技术，文中介绍了利用双探头扫描隧道显微镜与原子力显微镜系统，作纳米计量的技术。

二维单原子晶格的非线性振动线孤子解

运用连续极限近似,求解二维单原子晶格的非线性振动方程,在只考虑最近邻相互作用下,得出在x,y 方向的力常数存在一定关系时,二维单原子晶格的非线性振动具有线孤子解。

基于原子晶格为参照标度的纳米计量技术

纳米检测和纳米计量是一项正在发展的科学技术,文中介绍了利用双探头扫描隧道显微镜与原子力显微镜系统,作纳米计量的技术。

一维Klein Gordon 双原子晶格的传播非线性局域模(英文)

采用离散载波与连续包络的解析方法求得了一维ＫｌｅｉｎＧｏｒｄｏｎ 双原子晶格中的各种可能的传播非线性局域模．在系统振动频率与载波波矢全平面中不同区域内分别得到了脉冲包络和扭结（ 反扭结） 包络传播非线性局域模．

非线性双原子晶格的隙模

在采用单色近似和旋波近似方法上,求得了两种立方非线性邻近相互作用双原子链振动频率位于系统线性频率带的带隙中的解析解,发现其振幅分布包络为脉冲型孤击波,且与非线性项的形式无关。

准一维单原子晶格非线性振动方程的双周期解

利用行波变量代换和辅助椭圆方程法,求解了准一维单原子非线性晶格振动方程,得到了新的双周期波形式的椭圆函数解.在极限情形下,不仅可以还原为前人给出的扭结孤子解,同时还给出了一类新的类孤子解.

计及次近邻作用二维单原子正方晶格振动的色散关系

基于晶格动力学理论推导了计及次近邻原子作用下二维单原子正方晶格振动的色散关系,得到第一布里渊区中3种特殊对称方向的色散关系表达式,每一对称方向仅有两支声学波.分析讨论次近邻原子间作用对色散关系的影响,结果表明:在缺乏次近邻原子作用下Γ-X方向横波频率为零,X-M方向高频声学波是无色散的,Γ-M方向纵波与横波简并;随着次近邻原子间作用的增强,Γ-X和X-M方向声子频率增大,Γ-M方向纵波频率也增大,并且当4γ2>γ1时纵波频率出现极大值,而其横波频率不变,但是Γ点和M点声子频率始终不变并分别简并.

二维双原子正方晶格振动的色散关系

利用晶格动力学理论推导了二维双原子正方晶格振动的色散关系表达式,得到第一布里渊区中沿Γ-X、Γ-M和X-M 3种对称方向的声子色散曲线,每一对称方向有四支格波,即两支声学波和两支光学波.讨论了原子质量和次近邻原子间作用对色散关系的影响,结果表明:当两原子质量相等时,3个对称方向的声学波与光学波间无频隙;当两原子质量不等时,声学波与光学波间出现频隙.计及次近邻原子间作用,对Γ点声子频率的大小和简并不影响,两声学模频率为零、两光学模频率简并;对X点声子频率的简并也无影响,但相应频率增大;使M点声子频率的简并度降低,高频声学和光学声子的频率增大,而低频声学和光学声子的频率不变;沿Γ-X方向四支格波仍是非简并的,对应的频率增大,但都表现出色散性;沿Γ-M和X-M方向简并格波的简并度消失,除Γ-M方向低频声学支和光学支频率不变之外,其他格波声子的频率都增大,并且四支格波都表现出色散性.

在位势对于一维双原子链晶格振动长光学模的影响

在简谐近似下,求解具有在位势的一维双原子链晶格动力学方程,得出并分析新的色散关系。讨论了具有在位势的一维双原子链晶格振动的高频支长波模振动图像。

晶格原子与光场强相互作用体系的元激发——能级激元

光场与窄能带晶体的强耦合体系被发现存在一种新型的元激发——能级激元。我们分析了该元激发的能谱及一些性质。并提出通过控制光场的状态来实现能级激元的态制备。

平均原子晶格体积在预测负热膨胀材料中的作用:以REFe(CN)_(6)为例

面对高精尖仪器或设备的热膨胀控制的需求,探索新的负热膨胀材料显得尤为重要.本文采用"平均原子晶格体积"概念预测各向异性新的负热膨胀材料体系,据此发现了REFe(CN)_(6)(RE=La,Sm,Ho,Lu)负热膨胀材料家族.我们采用原位中子粉末衍射(NPD)、X射线吸收精细结构谱(EXAFS)和第一性原理计算揭示了其负热膨胀来源于低频声子振动模式中的CN原子的横向热振动,进一步发现"平均原子晶格体积"越大,其对应的低频声子模式频率越低,格林艾森常数越负,CN原子的横向热振动越强.本工作为定性预测负热膨胀材料提供了新的方法,对热膨胀控制与设计具有重要意义.

锶原子光晶格钟自旋极化谱线的探测

87Sr原子存在核自旋,在磁场作用下原子能级会分裂成不同塞曼子能级.通过光抽运对原子进行自旋极化,其自旋极化谱线的探测为锶光钟系统的闭环锁定提供精确的频率参考.本文对^(87)Sr原子钟跃迁能级5s^2~1S_0→5s5p^3P_0中的m_F=+9/2和m_F=-9/2的塞曼磁子能级自旋极化谱线进行了探测.经过一级宽带冷却和二级窄线宽冷却与俘获后,锶冷原子温度为3.9μK,原子数目为3.5×10~6.利用邻近"魔术波长"的813.426 nm半导体激光光源实现水平方向的一维光晶格装载.采用归一化探测方法用线宽为Hz量级的698 nm钟激光对~1S_0→~3P_0偶极禁戒跃迁进行探测,在150 ms的探测时间下获得线宽为6.7 Hz的钟跃迁简并谱.在磁光阱竖直方向施加一个300 mGs的偏置磁场获得塞曼分裂谱,并通过689 nm的圆偏振自旋极化光进行光抽运,最终在探测时间为150 ms时,获得左右旋极化谱线线宽分别为6.2 Hz和6.8 Hz.

锶原子光晶格钟碰撞频移的测量

中性原子光晶格钟的系统不确定度评估中,碰撞频移引起的频移修正量和不确定度是其中重要的一项,且其评估结果将直接影响交流斯塔克频移的评估.碰撞频移来源于囚禁在同一个格点里面原子间的相互作用,其大小与原子的密度有关.本文实验测量了国家授时中心87Sr光晶格钟的碰撞频移.利用水平方向的一维光晶格囚禁数目在10^4量级、温度为3.4μK的冷原子,用极化光将原子抽运到基态mF=±9/2的塞曼子能级上,获得了钟跃迁自旋极化谱.通过高低原子密度自比对的方法测量了87Sr光晶格钟系统中与原子密度相关的碰撞频移.在原子密度差为4×10^10/cm^3的条件下对系统的碰撞频移进行了37次独立测量,得到系统的碰撞频移为–0.13 Hz,统计不确定度为3.1×10^–17.自比对的艾伦偏差在8000 s时达到了4×10^–17,表明系统的测量精度在10^–17量级是可靠的,为锶原子光晶格钟系统不确定度全面评估奠定了基础.

锶原子光晶格钟黑体辐射频移评估

在中性原子光晶格钟的系统不确定度评估中,通常黑体辐射引起的频移是最大的一项.黑体辐射频移主要受周围环境温度的影响.针对国家授时中心的锶原子光晶格钟实验系统,通过理论分析、腔体表面温度的测量和软件模拟相结合的方法,评估了锶原子光晶格钟黑体辐射频移的修正量和不确定度.其中主要分析了锶原子炉、蓝宝石加热窗口、透过窗口片进入到真空腔体内的室温以及Zeeman减速装置对原子团处的热辐射引起的黑体辐射频移.在真空腔体外表面设置了5个测温点,利用校准过的铂电阻温度传感器监测真空腔体外表面的温度变化,用SolidWorks绘图软件建立腔体模型,通过有限元分析软件模拟出在真空腔体温度变化0.72 K时,原子团所处位置温度的波动为0.34 K.最终得到黑体辐射频移总的修正量为-2.13(1) Hz,不确定度为2.4×10^(-17).

基于金属圆柱阵列的原子光学晶格

文中提出一种采用金属圆柱阵列实现二维原子光学晶格的方案,并利用Comsol软件仿真对其表面等离激元特性和三维光强分布进行研究。在此基础上分析冷原子所受光学势与范德瓦尔斯势的作用,讨论了总势场分布及势阱中心位置与结构参数的依赖关系。研究发现,在4个金属纳米圆柱中间上方可以形成长350 nm、宽350 nm、高66 nm的周期性暗中空区域并可用于冷原子囚禁。该研究结果为获得突破衍射极限的原子光学周期性元器件提供了一个新的思路。

二维非线性单原子正方晶格色散摄动分析

声子晶体的色散关系决定弹性波在其中的传播方式。从二维无限周期结构的波动方程出发,提出了一种分析非线性离散型声子晶体的色散关系的一阶近似摄动法。通过引入Bloch理论与小参数摄动展开法,得到了一阶近似的色散关系与频散曲线,以分析不同方向上的阻抗配置与非线性系数对频散及群速度的影响。以二维单原子正方晶格为例,得到了其一阶频散曲线。色散结果显示带隙及传播方向与波幅相关。最后模拟了晶格对点谐波激励的响应,以验证摄动分析有效性。

锶原子光钟钟跃迁谱线探测中的程序控制

为了实现中国科学院国家授时中心研制的锶原子光晶格钟钟跃迁的自动化探测,设计了完整的自动控制系统。该系统主要由延迟精度与同步精度在μs量级的时序控制系统和满足要求的激光频率扫描系统组成。两个控制系统均通过LabVIEW软件编程及虚拟仪器控制光场和磁场。完成了锶原子的两级冷却和光晶格囚禁,最终得到了高信噪比载波线宽为180Hz的锶原子1S0-3P0钟跃迁谱线。谱线展现了高信噪比和窄线宽的特点,表明整个锶原子光钟系统的运行较为稳健,整个控制系统满足实验对于控制精度的需求,实现了锶原子光钟系统的自动化操作与控制。该控制系统具有一定普适性,也可拓展至需要对光场及磁场进行控制的其他系统中。

氦原子在金属中的扩散势垒计算

我们利用ＥＭＴ方法计算了氦原子在金属中的能量性质，获得了从间隙位置到间隙位置以及从空穴到间隙位置的扩散势垒，与实验值相一致。

《无序固体的力学行为》专题序

无论是在自然科学还是社会科学范畴,"有序(order)"是人们相对熟悉并为之追求的一种特殊状态,然而"无序(disorder)"才是物质或社会学体系的普遍状态。但是,对于以电子共有化方式成键的金属材料,这一认知似乎恰恰相反.几千年来,金属材料总是以化学成分和拓扑结构的有序方式呈现在人们面前.直到1960年,一种具有原子排列长程无序的非晶合金在《自然》杂志被首次报道,才使人们重新认识到有序可能不是金属的本征状态.到如今,各类非晶合金大量涌现,几乎涵盖了元素周期表中的所有金属元素.

弹性固体红外辐射特征的微观机理初探

从原子晶格模型出发,研究了原子振动频率及辐射随原子间距的变化规律;探讨了固体材料弹性阶段的红外辐射特征、影响因素和所属形变范围,并与弹性固体材料红外辐射场进行了对比分析.发现本文模型揭示的红外辐射升温区和降温区与实验结果较为一致,从而初步揭示了固体材料载荷初期红外辐射特征的微观机理.