云南省洱源县新构造运动的ESR年代学证据

云南省洱源县具有复杂的构造特征和强烈的新构造运动,为详细分析该地区新构造运动的基本特征,本次研究进行了野外岩石样品的电子自旋共振(ESR)年龄测定工作,结果表明:样品年龄数据介于62~1007ka之间,属于新构造运动时期;ESR年龄值由西向东具有逐渐减小的趋势,表明更新世以来,洱源县构造运动关键期由西向东逐渐变晚;结合样品所在海拔和ESR年龄,认为现今海拔高的区域,相对构造隆升时间早、持续时间长,具有较大隆升速率;现今海拔较低的盆山接触带新构造运动表现较为强烈,具有较小ESR年龄值、碎屑岩中的多条小型(伴生)断裂,且天然地震多发。

MnGa二元合金等静压电子结构与磁性质的研究

为了研究等静压下非稀土磁性材料MnGa合金的电子结构和磁性质,本文在密度泛函理论计算的基础上系统研究了四方MnGa合金在500 MPa等静压下的晶格结构、生成、自旋电子结构和磁性质。结果表明,四方MnGa合金在500 MPa等静压下更容易生成,呈各向异性压缩性质。合金中异类原子之间的距离较小,同类原子之间的距离较大。四方MnGa合金在500 MPa等静压下的能带结构呈金属性导体型。与Ga的d电子相比,四方MnGa合金中Mn的d电子呈现较高的净磁矩,贡献了体系的剩磁。四方MnGa合金呈现弱的亚铁磁性,在500 MPa等静压下净有效磁矩减小。

高频高场电子顺磁共振技术在自旋量子态研究中的应用

电子顺磁共振(EPR)技术是研究具有未成对电子的顺磁性物质的电子结构与动力学信息的有效分析方法,广泛应用于生物医药、化学、材料科学、辐射检测与量子信息处理等领域。与传统的X波段(9.5 GHz)EPR相比,高频EPR具有更高的分辨率、灵敏度与初始化效率等诸多优势,在研究分子中电子自旋的量子性质方面具有重要应用价值。简要介绍了高频高场电子顺磁共振技术的发展、原理、特点与仪器构造等,重点介绍了其在自旋量子态研究中的应用,并对其未来进行了展望。高频高场电子顺磁共振技术可详细表征分子中电子自旋的磁能级结构并对其进行高效精准的量子相干操控,进一步可演示量子算法与逻辑门等。

团簇MnPS_(3)电子性质分析

为探究团簇MnPS_(3)的电子性质,设计出团簇MnPS_(3)模型,运用密度泛函理论,在B3LYP/def2-tzvp水平下对其进行优化处理,最终得到9种优化构型;利用原子电荷量、布居数以及电子自旋密度对团簇MnPS_(3)的电子性质进行综合分析。实验结果表明,由团簇MnPS_(3)布居数可知,电子主要由Mn原子的3d轨道、P原子的3s和3p轨道以及S原子的3s轨道流向剩余轨道;由团簇各原子的电荷量可知,Mn和P是电子的主要提供者,且Mn的失电子能力强于P,S则是电子的主要接受者;由团簇MnPS_(3)电子自旋密度可知,若原子间电子均匀分布以及原子间存在更多自旋向下的电子,则可能使团簇MnPS_(3)具有更良好的稳定性。

磁畴壁拓扑结构研究进展

拓扑磁性斯格明子作为信息载体单元具备高可靠性、高集成度、低能耗等优势,有望提高数据读写精度、降低功耗,从而研发新型拓扑自旋电子学材料与原理型器件,为信息技术、5G通信和大数据等的高速发展提供材料与技术支持.但磁性斯格明子同时存在需要磁场稳定以及电流驱动下斯格明子霍尔效应引起偏转等缺点,严重阻碍了其在实际器件中的应用,因此探索新型拓扑磁畴结构和适宜应用的材料体系成为研究的关键.本文将重点介绍自2013年理论预言磁畴壁斯格明子以来,利用高分辨率洛伦兹透射电子显微镜原位实空间发现并研究磁畴壁拓扑麦纫和磁畴壁斯格明子的实验工作.首次在范德瓦耳斯Fe_(5–x)GeTe_(2)二维磁性材料中发现温度诱发的180°磁畴壁转变为拓扑麦韧链,研究了磁畴壁麦纫态在外界电场、磁场作用下的集体运动行为,揭示了基于自旋重取向、磁畴壁限域效应以及弱相互作用下生成磁畴壁拓扑态的机制.在该机制指导下,设计制备了具有自旋重取向的GdFeCo非晶亚铁磁薄膜,不仅获得了磁畴壁麦纫,验证了生成机制的普适性,还成功实现了畴壁麦韧对到畴壁斯格明子的可逆拓扑转变,开辟了基于磁畴壁等内禀限域效应开展拓扑磁性物态探索和研究的新方向.

晚更新世化石等效剂量标准生长曲线构建

通过分析牙釉质化石自然样品的电子自旋共振(Electron Spin Resonance,ESR)信号强度,可以构建牙釉质标准生长曲线(Standardised Growth Curve,SGC),用以直接获得样品等效剂量(DE)值。但由于不同时段的化石样品石化程度不同,其剂量响应特征也不尽相同,很难建立统一的化石标准生长曲线。本研究通过对32个中晚更新世阶段牙釉质样品ESR信号分析发现,这一时段的样品具有近似的剂量响应,因此在前期工作的基础上尝试采用三种不同方法构建晚更新世化石样品的标准生长曲线,并将获得的化石样品等效剂量与附加剂量法的结果进行了比较,最小偏差在26%内。本文还探讨了建立化石样品标准生长曲线的潜在优势。

一般条件下的电子自旋共振(ESR)理论

文中从数学的角度分析了dμz/dt=0在电子自旋共振(ESR)中的物理含义,把ESR理论由直流磁场推广到了交流磁场,而直流磁场下的ESR理论只是当交流磁场的频率为0时的一种特殊情况,从而建立了一般条件下的ESR理论和一般条件下实现ESR的方法。该理论的建立使得采用ESR原理研制的分析仪器省去了耗能大、重量重、造价高的直流磁场,仅采用原有的调制磁场便可实现ESR,从而大大降低了该分析仪器的体积、重量、耗能和成本,具有一定的理论研究和推广应用价值。

铁基超导研究中的单轴应变调控方法

在超导和强关联电子材料的研究中,通过引入压力和应变改变晶格参数和对称性,是调控体系电子性质的有效实验手段.在静水压和外延薄膜面内应变的调控中,晶格参数的变化可以引起电子结构的显著改变,进而诱导出新奇的物理现象.相比这两种方法,近年来开始被广泛采用的单轴应变调控方法,除了可以改变晶格参数,还可以直接破缺和调控体系的对称性,影响体系的电子有序态乃至集体激发.弹性单轴应变作为对称性破缺场,可以作为电子向列相及其涨落的探针;应变对超导和电子向列相的调控,也可以为理解体系中电子态的微观机制提供实验依据.本文将介绍单轴应变调控的基本概念、实验方法的发展,以及采用这些方法调控铁基超导体中的超导和电子向列相等方面的一些研究进展,并简单介绍单轴应变在其他量子材料中的应用.

休斯勒合金Mn_(2)LiGe块体和(001)表面的电子结构和磁性质

基于密度泛函理论的第一性原理计算,本文研究了休斯勒合金Mn_(2)LiGe块体及其(001)表面的电子结构和磁性质。对于Mn_(2)LiGe块体,其基态结构是具有反铁磁排布且空间群为F43m的反Heusler合金,晶格常数为5.87A。自旋向下通道费米面附近具有一个宽度为1.1 eV的直接带隙。晶格常数在5.55~6.33A时,Mn_(2)LiGe块体均具有半金属性和稳定的磁性。此外,本文构建了6种不同的表面结构,表面第一层原子经历了不同的位移,增加了表面粗糙度。由于表面效应,表面原子磁性与块体中相比亦有所不同。Mn^(A)Mn^(A)和Mn^(B)Mn^(B)表面结构具有最高的磁矩值,而LiLi和GeGe表面结构的磁矩最低。电子结构计算表明,块体中存在的半金属带隙在6种表面结构中均被破坏,自旋极化率受到不同程度的削弱。只有LiLi表面结构保持高达99.9%的表面自旋极化率,因此该表面在自旋电子学器件中具有良好的应用前景。

低维拓扑绝缘体的凝聚态之美

低维拓扑绝缘体是凝聚态物理在半导体功率器件和固体材料上的研究方向,物理学家结合凝聚态物理和拓扑学的理论,对于低维度的碲化汞(HgTe)等拓扑绝缘体的固体结构和电子自旋性质进行了探索和研究.量子自旋霍尔效应和拓扑量子双重态是低维拓扑绝缘体的两个关键性质,对于拓扑绝缘体的物质组态和能带结构的预言和发现具有重要作用,并使用强场物理的手段进行了实验的证明.低维拓扑绝缘体是凝聚态物理的前沿理论和材料应用,同时融合了数论拓扑学的理论,具有低维度的凝聚态之美.

一种精确落管的电子加捻智能网络细纱机

面对纺织行业的诸多挑战,细纱机客户希望降低机器运行的故障率、减少用工成本、提高机器的精确性和生产效率,并且能够实时在线监控每一台细纱机、每一锭纱的运行状态。针对细纱机的这些关注点,设计了一种落管数量精确、变更捻度操作便捷、稳定性高并且能够实时在线监控纺纱状态的新型细纱机,有效助力纺织行业智能化升级。

一种高效稳定的细纱机伺服控制系统设计

传统细纱机的钢领板升降、加捻和牵伸运动全部靠主轴的机械传动,如果要改纺不同品种的纱线就需要大量的人力和时间来计算及更换机械齿轮,效率低下、容易出错。基于此,设计了一种高效稳定的细纱机伺服控制系统,只需在人机界面上设定所纺纱线的一系列工艺参数,细纱机的钢领板、罗拉和锭子就能够按照控制器计算出的速度高精度运行。纺纱结束后快速进行集体落纱,有利于纺织厂提高劳动生产率、降低劳动强度。

一例具有可逆热诱导电荷转移行为的二维氰基桥联W^(Ⅴ)-Co^(Ⅱ)配合物

具有不同自旋态的磁性双稳态材料因在存储器件和分子开关领域具有广泛的应用前景而备受关注。本文报道了一种基于W^(Ⅴ)-Co^(Ⅱ)电荷转移过程的新型磁性双稳态化合物。通过将4-((2-萘-1-基)乙烯基)吡啶(4-nvp)引入氰基桥接的W^(Ⅴ)-Co^(Ⅱ)层框架中,合成了一例氰基桥联二维双金属网络配合物{[W^(Ⅴ)(CN)_(8)]_(2)[Co^(Ⅱ)(4-nvp)_(4)]_(3)}·4CH_(3)OH(1),其中辅助配体4-nvp可以提供分子内和分子间π-π相互作用。磁性研究结果表明,化合物1表现出可逆的电子转移耦合诱导自旋转变行为(ETCST)。该过程使体系自旋态由W^(Ⅴ)—CN—Co^(Ⅱ)_(HS)(HS=高自旋)变到W^(Ⅳ)—CN—Co^(Ⅲ)_(LS)(LS=低自旋),并伴随着宽度为27 K的热迟滞。

基于电子顺磁共振波谱法的土壤环境持久性自由基的检测方法研究

本研究以不同类型土壤为研究对象,分别对电子顺磁/自旋共振波谱仪(EPR/ESR,X-波段连续波)的中心磁场、微波功率、调制幅度等主要测试参数进行调试与优选,确立EPR测定土壤环境持久性自由基(EPFRs)的仪器参数优选方法及参考值。结果表明,根据样品实测频率ν(约9.82 GHz)与EPFRs的g因子可设置谱仪中心磁场约3502 G。微波功率可采用微波功率饱和曲线法、微波衰减相邻6 dB信号比较法优选,两法各有优缺点,建议结合选用。若与27 dB相比,微波衰减设置为≤15 dB,低场峰(g=2.0030~2.0035)有由于功率饱和而引起其自旋浓度被不同程度抑制的趋势,并且27 dB左右(25~30 dB)被认为是该峰的较优微波衰减值。然而,高场峰(g=2.0004)对其响应存在差异,高衰减值为较佳。此外,调制幅度应小于峰-峰宽(3.28 G),若兼顾研究较窄峰(约1 G),1 G较为适宜。本EPR谱仪测试参数优选方法可确保g因子的准确度、EPR图谱的分辨率与超精细分裂等信息的可靠性,为土壤与环境固态样品EPFRs的测定提供科学依据,促进该项技术的应用与发展。

电场和应力作用下氮钝化扶手型氧化锌纳米带的电子结构和磁特性

采用密度泛函理论(DFT)方法,在LDA+U水平下详细研究了电场和应力作用下氮钝化扶手型氧化锌纳米带(NA8-ZnONRs)的电子结构和磁特性。对体系的电子结构和磁性进行详细的计算,结果表明:本征扶手型氧化锌纳米带(A8-ZnONRs)是无磁性P型半导体。氮钝化后NA8-ZnONRs具有铁磁金属性,其磁性主要来源于N2p轨道(2.56μ_(B))和O2p轨道(0.69μ_(B))电子的自旋极化,总磁矩为3.21μB。NA8-ZnONRs体系对X方向电场有较强的响应,通过调节X方向电场的幅度,可以有效调节体系的磁矩。在X方向电场作用下体系仍具有铁磁金属性,磁性也主要来源于N2p和O2p轨道电子的自旋极化。施加X方向应力作用后,体系仍表现为铁磁金属性。与NA8-ZnONRs纳米带磁矩相比,体系的总磁矩均发生了较大幅度的增长,表明体系对应力作用具有较明显的相应。但随着应力幅度的调节,总磁矩的变化较平坦。表明施加应力可以有效调节体系的磁矩,但在较小应力范围内,体系对应力变化的相应不明显。

旋轨耦合作用对BeH分子光谱特性的影响

基于旋轨耦合作用(SOC)下多组态准简并微扰理论(MCQDPT),计算了BeH分子基态X^(2)∑^(+)和第一激发态A^(2)∏_(r)的分裂电子态的势能函数参数、力常数和光谱常数,并描绘了以上电子态的势能函数曲线。结果表明:旋轨耦合作用下X^(2)∑^(+)未发生分裂,A^(2)∏_(r)分裂为电子态^(2)∏_(1/2)和^(2)∏_(3/2);2个分裂电子态间的垂直跃迁能较大(76.7349 cm^(-1)),表明旋轨耦合作用对第一激发态影响显著;且计算出的2个分裂电子态的光谱常数精确度较高。

电子自旋效应在电催化剂中的作用

高效电催化剂的开发对于能源转换及储存技术的发展至关重要。自旋作为粒子的内禀性质,能够对化学反应的过程产生独特的影响。因此,调控电催化剂内部自旋状态能够有效提升催化剂整体性能。本综述首先介绍了电子自旋以及自旋调控的影响因素,随后从热力学和动力学两方面阐述了自旋效应在电催化中的作用机理。进一步,我们综述了自旋效应在氧还原反应(ORR)、析氧反应(OER)、氮还原反应(NRR)、二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)中的最新研究进展,详细介绍了自旋调控在上述四种反应中的催化机理。同时本文总结了电子自旋的先进表征方法和自旋催化的第一性原理计算方法。最后,我们展望了自旋效应在电催化领域的发展趋势。因此,认识并了解电子自旋效应有助于加深对电催化反应过程的机制理解,指导设计高效催化剂,具有巨大的研究价值。

二维磁性半导体笼目晶格Nb_(3)Cl_(8)单层的磁性及自旋电子输运性质

具有本征磁性的二维半导体材料在实现低功耗、小尺寸和高效率的自旋电子学器件方面具有重要应用前景.一些拥有特殊晶格结构的二维材料,如笼目晶格结构,凭借其在磁性和电学方面的新颖性质而受到研究者的青睐.最近,一种新的具有笼目晶格结构的二维磁性半导体材料Nb_(3)Cl_(8)单层被成功制备出来,为探索具有笼目结构的二维磁性半导体器件提供了新机会.本文通过第一性原理方法研究了Nb_(3)Cl_(8)单层的电子结构、磁各向异性,构造了其p-n结二极管结构,并研究了其自旋输运性质.结果表明,Nb_(3)Cl_(8)单层易磁化轴在平面内,沿x轴方向,Nb原子对磁各向异性起主要贡献,且相关磁性可通过应力应变进行调控.此外,基于Nb_(3)Cl_(8)单层的p-n结二极管纳米器件表现出整流效应、自旋过滤效应以及负微分电阻现象.这些结果表明了Nb_(3)Cl_(8)单层在下一代高性能自旋电子器件方面具有较大的应用潜力.

电子顺磁共振在Ziegler-Natta催化剂研究中的应用进展

Ziegler-Natta催化剂的相关研究是聚烯烃领域的关键。电子顺磁共振(EPR)是表征Ziegler-Natta催化剂中顺磁性Ti组分的有效手段。介绍了EPR的相关原理,综述了应用EPR探究给电子体、聚合单体、无机小分子、烷基铝、格氏试剂、氧化物、L酸和钛含量等因素对Ziegler-Natta催化剂的影响,以及脉冲EPR技术在Ziegler-Natta催化剂科研前沿的应用,并对EPR应用于Ziegler-Natta催化剂研究进行了展望。

Rashba自旋-轨道耦合调制的单层半导体纳米结构中电子的自旋极化效应

利用现代材料生长技术纳米厚的半导体可以沿着良好的方向有序生长,形成层状半导体纳米结构.在这种半导体纳米结构中由于结构反演对称性破缺出现较强的自旋-轨道耦合,能有效消除半导体中电子的自旋简并,导致电子自旋极化效应,在自旋电子学领域中具有重要的应用.本文从理论上研究了单层半导体纳米结构中由Rashba型自旋-轨道耦合引起的电子自旋极化效应.由于Rashba型自旋-轨道耦合,相当强的电子自旋极化效应出现在该单层半导体纳米结构中.自旋极化率与电子的能量和平面内波矢有关,尤其是其可通过外加电场或半导体层厚度进行调控.因此,该单层半导体纳米结构可作为半导体自旋电子器件应用中的可控电子自旋过滤器.