惯性传感器测试质量质心测量装置及方法研究

惯性传感器是空间引力波探测的核心载荷,惯性传感器内的测试质量是惯性和测量基准。测试质量质心、形心偏移会产生杂散力噪声,空间引力波探测对测试质量质心、形心偏移的技术指标要求小于3.75μm。由于需要获得测试质量精确的质心位置,并且商用质心测量装置无法满足测试质量质心测量精度需求,因此设计了一种基于五线摆的新型质心测量装置,根据测得的五线摆自由振动频率得到测试质量质心位置。实验结果表明,质心测量精度优于±1μm,满足空间引力波探测惯性传感器测试质量质心测量的精度需求。

基于动力学分析的合成生物学研究

随着生物技术与其他各学科如计算科学的发展,合成生物学在功能设计与实验实施方面都取得了长足的进展。合成生物学近年来在计算生物学与人工智能等交叉学科领域引起广泛兴趣。从数学科学的角度,设计各种具有特定功能的合成生物元件的理论不断涌现,如基因开关、基因振子、生物逻辑门等。从生物技术角度,基因工程、蛋白(酶)的化学修饰自组装等生物合成及功能化策略也取得了巨大进步。这些相关方面的长足发展,也大大促进了合成生物学的发展。本文重点从生物分子网络动力学的角度,深入阐述各种具有特定功能的合成生物网络背后的理论基础与分析方法,其中包括生物功能器件如开关与振子,以及数学与网络理论相关的因素,包括正负反馈回路与动力学的相关性、非线性因素与时间延迟产生的原因、稳定性与分支相关理论、周期振子的鲁棒性、周期可调性等动力学相关的理论基础与分析方法,为进一步设计更为复杂或者更易实验合成的生物器件提供可以借鉴的理论分析方法。

氯/溴稳定同位素分析技术及其在环境科学研究中的应用

稳定同位素分析被认为是环境污染物溯源和转化途径探究的有效工具.针对氯/溴稳定同位素研究已经开发了一些较为可靠的分析技术,被广泛应用于氯乙烯、氯苯、溴酚、多溴二苯醚和有机氯农药等有机污染物的研究.本文综述了近年来氯/溴同位素分析技术的最新进展,介绍了稳定同位素分析技术在含氯/溴有机污染物的溯源分析和降解途径识别等方面的应用实例,分析了现有分析技术在仪器测定、分析策略、理论知识等方面的不足,展望了该技术的发展方向及其在环境科学领域内的应用前景.

月球就位光谱和雷达遥感科学研究进展

本文对月球就位光谱和雷达探测的科学研究进展进行综述,着重介绍了嫦娥三号和嫦娥四号探测器在月表巡视探测过程中获取的重要成果.光谱探测包括月表物质组成、光度特性、太空风化信息和热辐射特征等方面.雷达探测包括月表浅层结构探测、月表之下空洞/熔岩管道的探测和月壤介电特性参数反演.最后对月球就位光谱和雷达探测的发展趋势进行了展望和探讨.

高功率连续波单频589 nm金刚石钠导星激光器研究(特邀)

面向天文观测等领域对高功率单频589 nm钠导星激光器的应用需求,通过金刚石拉曼谐振及腔内倍频技术结合1018 nm掺镱光纤激光技术,实现了最高功率16.5 W的连续波单频589 nm钠导星激光器研制。建立外腔拉曼振荡及腔内倍频理论,详细分析谐振腔输出耦合率和倍频晶体相位匹配条件对输出激光功率的影响。激光光谱宽度为16 MHz,光束质量因子为1.05,光光转化效率为20%。

非晶相电催化剂在电解水领域的研究进展

化石燃料短缺和环境污染引发了人们对可持续、清洁和高效新能源的关注.氢具有能量密度高、燃烧产物清洁等优点,是一种重要的能源载体,具有替代化石燃料的潜力.在各种制氢方法中,电解水制氢是获取高纯氢气的有效技术,其包含阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER).为了实现高效的电化学水分解,需要使用高效的电催化剂以克服HER和OER的热力学势垒并降低制氢电耗.目前,广泛使用的HER和OER催化剂分别是Pt和RuO_(2)/IrO_(2)基金属或金属氧化物,该类贵金属催化剂的高成本和稀缺性严重限制了其在水分解制氢中的广泛应用.此外,金红石型RuO_(2)和IrO_(2)在阳极高电位下可溶于酸性和碱性电解质溶液中,致使催化活性下降,因此,亟需发展新型高效且稳定的电解水催化剂.相较于目前报道的晶相电解水催化剂材料,非晶相催化剂材料没有严格限定的晶体结构,并具有硬度低、比表面积大和化学稳定性好等优点,特别是其含有大量随机取向的化学键和表面暴露的缺陷,可以显著提高活性位点数量,优化反应物的吸脱附,因此在电催化领域具有良好的应用前景.自20世纪80年代末以来,一系列非晶相材料被成功制备出来且用于HER,OER和全解水中.考虑到当前非晶相电催化剂在电解水领域取得的进展,本综述对其合成方法、稳定策略、性能评估、机制探索和理论研究等进行了系统的总结.阐述了酸性和碱性条件下HER和OER的反应过程和机理,介绍了非晶电催化剂材料的制备方法,以及提升其稳定性的策略.重点介绍了含贵金属(Pt,Pd和Ir等)和非贵金属(Fe,Co,Ni和Mo等)基非晶态电催化剂在HER,OER和全解水中的性能评价,以及采用能带理论和第一性原理相结合阐述相应的电催化机理.深入讨论了当前非晶态电催化剂在电解水实际应用中遇到的关键问题,如非晶催化剂所面临的导电率低、稳定性差(尤其是高电流下)、制备困难、缺乏深入的催化机制研究和工业化前景不明朗等问题,简要地指出了该领域未来的研究方向:(1)高导电材料的引入.为了解决非晶材料导电性差的问题,可考虑引入高导电介质或引入特殊导电结构(如核壳结构等).(2)新颖的合成策略(非晶/结晶结构集成、非晶表面涂覆和创造离子缺陷等).(3)非晶材料结构高度可调的合理使用.非晶催化剂的结构具有高度可调性,在催化过程中易发生相转变,可考虑合理诱导其可控转变.(4)先进的表征手段(原位电镜、原位拉曼、原位XPS和同步辐射等)的开发.(5)理论计算工具(进一步引入机器学习、材料基因组等理论)的使用.(6)更多应用层面的探索.通过研究催化机制加深对非晶催化剂结构的认知,提高稳定性,一方面探究其在实际环境条件(高/低温、高/低pH)下的电解水性能,另一方面将其扩展到甲醇、甘油等小分子氧化应用中的探究.综上,本综述旨在更好地理解非晶相电催化剂在电解水领域的研究现状、机理研究以及存在的挑战等,从而推动非晶相电催化剂在未来电解水领域中的实际应用.

EGFR-TKIs与二甲双胍联合治疗在非小细胞肺癌EGFR-TKIs获得性耐药中的研究进展

靶向表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)的EGFR酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-tyrosine kinase inhibitors, EGFR-TKIs)对EGFR突变阳性的非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)患者具有较好的疗效,但是会不可避免地出现耐药问题。随着个体化和联合治疗的应用和拓展,越来越多的研究显示二甲双胍联合给药在临床治疗中有效解决了EGFR-TKIs获得性耐药的难题,并延长了NSCLC患者的生存期。EGFR-TKIs联合二甲双胍有望成为NSCLC患者出现EGFR-TKIs耐药后可选择的治疗方法,本文拟对EGFR-TKIs与二甲双胍联合治疗NSCLC EGFR-TKIs获得性耐药中的研究进展进行总结,以期为出现EGFR-TKIs获得性耐药的NSCLC患者的治疗提供新的思路。

室温下高探测效率InGaAsP/InP单光子雪崩二极管

描述了一种高性能平面InGaAsP/InP单光子雪崩二极管(SPAD),该二极管具有单独的吸收、分级、电荷和倍增(SAGCM)异质结构。通过电场调节和缺陷控制,SPAD在293 K的门控模式下工作,光子探测效率(PDE)为70%,暗计数率(DCR)为14.93 kHz,后脉冲概率(APP)为0.89%。此外,在死区时间为200 ns的主动淬灭模式下工作时,室温下实现了12.49%的PDE和72.29 kHz的DCR。

DQ-1宽幅成像光谱仪发射前载荷定标技术

大气环境监测卫星作为国家民用空间基础设施规划中的科研卫星,其遥感应用需求对其载荷的定量化精度要求越来越重要。宽幅成像光谱仪作为大气环境监测卫星中的主要载荷,可获取光谱范围从可见光至长波红外(0 415~12 000μm)的陆表和大气多光谱信息。采用45°扫描镜配合消旋系统的扫描方式,光路结构采用同轴望远镜系统,实现3个探测器焦面上21个谱段的同时对地的超宽幅高空间分辨率成像。为了准确地获取能量和仪器响应之间的定量关系,在卫星发射前开展宽幅成像光谱仪全光路、全口径辐射定标试验,分别介绍了可见到短波谱段积分球定标技术和中长波谱段热真空红外定标技术,为用户定量应用提供了良好的保障,并对定标过程中传递路径下的误差来源及精度进行分析评估。

γ辐照对InGaAsP/InP单光子雪崩探测器性能的影响

对InGaAsP/InP单光子雪崩探测器(SPADs)进行了总剂量为10 krad(Si)和20 krad(Si)的γ辐照,并进行了原位和移位测试。辐照后,暗电流和暗计数率有轻微的下降,而探测效率和后脉冲概率基本不变。经过一定时间的室温退火后,这些退化基本恢复,这表明瞬态电离损伤在γ辐照对InGaAsP/InP单光子雪崩探测器的损伤中占主导地位。

特低频电磁波吸收与银河系自由电子气分布

电磁环境中双黑洞并合可辐射与引力波同频率的电磁信号,但低频电磁波有可能被星系介质吸收。电磁波在穿越大气过程中会被吸收,某些频率的电磁波被吸收得多,某些频率的电磁波被吸收得少,被吸收得少的那些频率窗口被称为电磁波的大气窗口。类似地,电磁波在宇宙空间中传播会被星系介质吸收。着重探讨电磁波在银河系空间中传播的吸收问题。研究发现,电磁波穿越银河系空间到达地球存在下限截止频率。天球上不同方向上对应的下限截止频率不同,存在一个分布,该分布与银河系自由电子气的分布密切相关。该文通过对该截止频率分布进行测定从而确定银河系自由电子气的分布。

中国空间引力波探测“太极计划”及“太极1号”在轨测试

我国空间引力波探测“太极计划”将打开中低频段(0.1 mHz^1 Hz)的引力波观测窗口,为人类研究宇宙起源与演化、黑洞起源与演化、引力本质、暗能量和暗物质等提供全新的方法和手段。由于空间引力波探测涉及一系列关键技术,太极计划提出了“单星”“双星”和“三星”3步走的发展路线图。目前“单星”计划——“太极1号”发射成功,并圆满完成了第一阶段的在轨测试。本文将简要介绍空间引力波探测的科学价值、国内外背景和关键技术分解,重点对太极计划及其3步走发展规划进行分析,并提出后续工作的一些设想和发展建议。

掺镱PCF的端面处理工艺及激光性能研究(特邀)

基于自制的掺镱大模场光子晶体光纤,探索出一种高效快速的光子晶体光纤端面处理工艺。使用二氧化碳激光熔接机对光子晶体光纤进行旋转加热处理,并配合大口径光纤切割刀对塌缩区域进行切割。通过对比光纤在不同激光加热功率和加热时间下的塌缩效果,确定了最佳的加热功率和时间。对端面处理后的光纤进行激光震荡实验,测试光纤的激光性能,与未进行端面处理时的激光实验结果相比较,端面塌缩处理没有对光纤的激光性能产生较大的影响。通过所述的实验方法,成功得到高质量光子晶体光纤塌缩端面,空气孔塌缩界面齐整,且没有对光纤本身的激光性能产生较大的影响。实验工艺周期短、成功率高,证明利用激光加热塌缩来处理光子晶体光纤端面是一种非常有效的方法,极大地拓展了光子晶体光纤的使用范围,具有很强的实用价值。

语音助手中的情感计算

Siri、小爱同学、车载语音助手等已经成为人们生活中的重要角色,情感计算可以进一步提升语音助手的智能水平,使用户拥有更真实、自然的交互体验。语音助手是一种智能的人机交互系统,它可以通过语音识别、自然语言理解、语音合成等技术实现与用户的自然对话。

语音情感计算:解读你声音背后的情绪密码

作为人工智能领域新兴且颇具革命性的分支,语音情感计算正在逐步重塑人类与机器之间的交互模式,并为未来智能化生活勾勒出更为生动、立体的图景。在当前科技飞速发展的时代背景下,人工智能技术以其无所不在的影响力深度渗透到人类生活的各个细微层面。

低维钙钛矿光电探测器研究进展

近年来,三维铅卤钙钛矿由于其优异的光电子性能,作为光电器件(如太阳能电池、发光二极管和激光器等)的新型半导体材料被广泛研究,然而三维钙钛矿的铅毒性以及稳定性差严重阻碍了其商业化应用。低维钙钛矿材料由于其优异的光电性能以及稳定性,在光电应用领域引起了广泛关注。除了用于光伏和发光二极管以外,低维钙钛矿已成为未来光电探测器有前途的候选者。本文对低维钙钛矿的结构、光电探测器的种类以及性能参数进行简要介绍,重点阐述了低维钙钛矿光电探测器的研究进展。同时,对本研究领域未来的发展方向进行了讨论。

牵引张力和热处理对熊猫型保偏光纤双折射影响研究

以熊猫型保偏光纤为对象,系统研究了牵引张力和热处理对其双折射的影响。在基于有限元的多物理场建模计算中,引入牵引张力,得到熊猫型保偏光纤双折射随牵引张力增大而线性减小的数值规律。采用白光干涉法实验测量了不同热处理过程对熊猫型保偏光纤双折射的影响。高温下应力区掺硼石英玻璃发生结构弛豫,引起熊猫光纤应力区体积收缩,使双折射增大。通过计算玻璃网络空位缺陷浓度变化得到应力区掺硼石英玻璃结构弛豫引起的形变量和熊猫光纤退火后的双折射,数值仿真结果与实验测量相符。该研究为应力型保偏光纤的设计、制备和双折射调控提供了理论依据。

nBn红外探测器研究进展

nBn红外探测器旨在消除肖特基-里德-霍尔产生复合电流,这将有效降低器件的暗电流并提高工作温度。由于制造工艺的兼容性和晶格匹配的衬底的存在,基于Ⅲ-Ⅴ化合物(包括二类超晶格材料)的nBn红外探测器得到了快速发展。通过理论模拟,基于HgCdTe材料的nBn红外探测器也能有效抑制暗电流。然而,去除价带势垒的困难阻碍了HgCdTe nBn器件的发展。本综述将阐述nBn探测器抑制暗电流的物理机制,并介绍nBn探测器在不同材料体系中的发展现状和趋势。

基于等离激元纳米结构非对称集成的二维材料自驱动光响应增强的研究进展(特邀)

金属-二维材料-金属是最常见的二维材料光探测器件的结构。由于结构简单、易于集成,该类器件受到最广泛的关注和研究。其自驱动光探测的模式具有很低的暗电流,有望成为高性能红外探测的新途径。然而金属-二维材料-金属的自驱动光探测存在两个瓶颈问题:(1)反对称的金属-二维材料结区引起的泛光照射下光响应的抵消;(2)二维材料有限光吸收导致的低响应率。文中介绍了利用等离激元纳米结构的非对称集成引入非对称的光耦合,从而打破泛光照射下二维材料与两端电极接触区域产生的光电流的对称性,实现净的自驱动光响应;同时利用等离激元纳米结构产生的局域强光场提高二维材料光吸收率和光响应率的一系列研究进展。在石墨烯等离激元纳米谐振腔复合结构中,实现两个电极附近的光响应对比度超过100倍,突破了对称光耦合导致的光响应抵消的难题。由于具有将入射光耦合成局域模式的优越能力,等离激元纳米谐振腔比亚波长金属光栅更有效地提高石墨烯响应率一个数量级以上。

基于石墨纳米材料的电磁诱导势阱效应的室温太赫兹探测研究

基于石墨纳米材料,成功制备金属-石墨-金属结构电磁诱导势阱效应室温太赫兹探测器,实现了高性能的室温太赫兹探测。器件在0.035 THz的响应率达到20 kV/W,在0.1673 THz的响应率达到11 kV/W,器件在0.035 THz的噪声等效功率达到1.25pW/√Hz,在0.1673 THz的噪声等效功率达到2.27pW/√Hz。我们的研究结果为石墨烯太赫兹探测器提供新的思路。