磁化强度的磁感应强度依赖函数在Halbach型永磁体阵列研究中的应用

在Halbach型永磁体阵列磁场和磁化强度分布研究中,涉及永磁材料内部磁化强度(M)、磁场强度(H)和磁感应强度(B)三者的相互关系函数M(H)、M(B)和B(H)。本文介绍了这些函数的典型实验特征,说明为计算获得永磁体阵列磁体内部自洽的磁场和磁化强度矢量分布,必须使用M(B)函数。强场永磁体阵列材料内部的磁场和磁化强度矢量分布无法直接被进行实验测量,不恰当地使用M(H)和B(H)函数易导致不符合实际情况的磁场和磁化强度分布状态预测。

氧空穴导致二氧化钒低温相带隙变窄

具有一定能量的光照导致低温绝缘二氧化钒(VO_2)发生绝缘体金属转变.本文通过密度泛函理论的Heyd-Scuseria-Ernzerhof杂化泛函方法对含氧空穴的低温绝缘VO_2非磁M1相进行第一性原理研究.研究发现,含氧空穴的M1的晶格参数几乎不变,但氧空穴附近的长的V—V键长却变短了.进一步研究发现,尽管纯的非磁M1的带隙是0.68 eV,但含O1和O2位的氧空穴非磁M1带隙分别为0.23 eV和0.20 eV,同时含有O1和O2位氧空穴非磁M1带隙为0.15 eV,这很好地解释了实验结果.

分子任意取向体系中Weiss分子场理论的相变特征研究

Weiss分子场理论(Weiss’s molecular field theory,WMFT)对晶体中二级相变的定量描述是相当成功的.由于是平均场理论,可作为初步分析如液体等结构无序和复杂组分体系相变行为的理论依据,而结构无序等体系中分子更具有任意取向的特征.但是,迄今为止仍没有对分子任意取向体系中WMFT相变特征的研究.本文对该问题进行了研究,严格推导出了有外场E时该体系的自发极化P(T,E)s、内能u(T,E)、比热c(T,E)和静态极化率(T,E)s随温度T和外场E变化的表达式.结果表明,E=0时该体系中在一定温度c T发生了二级顺电-铁电相变;外电场的存在,使得体系的二级相变转化为弥散相变.另外,与分子仅有两个取向的体系相比,分子任意取向体系中P(T,E)s、u(T,E)、c(T,E)和(T,E)s的数学形式明显不同,相应的结果也有明显区别,具体为:分子任意取向体系的c T较低;P(T,0)s随c T/T减小的上升趋势较慢;c T以下的c(T,0)较大,特别是在较低温度出现一个弱依赖与E的"台阶"式下降;E对P(T,E)s的影响扩展到更低的温区,对相变温区c(T,E)峰的压低则更为明显.本文研究对完善WMFT以及该理论在结构无序等体系中的应用无疑是有益的.

铅基钙钛矿铁电晶体高临界转变温度的机器学习研究

铁电材料由铁电相转化为顺电相的临界温度被称为居里温度,是铁电材料的一个关键指标.本文使用固溶体组成元素的基本物理性质等特征对不同组分和配比的铅基钙钛矿铁电固溶体进行了统一的描述,采用岭回归、支持向量回归、极端随机森林回归等机器学习方法对铅基钙钛矿铁电固溶体的居里温度进行了学习.使用交叉验证的方法对学习效果进行验证,得到上述机器学习方法对材料居里温度的预测值与实验值之间的平均误差分别为14.4,14.7,16.1 K,集成三种回归方法优化的模型在交叉验证中测得的平均误差为13.9 K.在此基础上对超过20万种铅基钙钛矿的居里温度进行了预测,给出了两种可能具有高居里温度的铁电材料.

钙离子调控微丝切割蛋白中A6亚基解折叠的单分子力谱研究

在生命活动中,金属离子扮演了非常重要的角色.微丝切割蛋白(adseverin)需要钙离子的活化才能行使其切割肌动蛋白微丝的功能.本文通过基于原子力显微镜的单分子力谱研究了微丝切割蛋白C端末的A6亚基在结合钙离子前后的力学解折叠机理.实验结果显示:在未结合钙离子时,A6的解折叠表现为两态过程;在结合钙离子后A6力学稳定性显著提高;同时,钙离子的结合使得A6解折叠过程中出现稳定的中间态.通过对中间态的链长的分析,我们推测了中间态对应着A6的N端部分解折叠.而这一部分的解折叠可以使得掩藏在该结构后的A5亚基中肌动蛋白微丝结合位点暴露,从而促使微丝切割蛋白执行功能.我们的实验结果为理解微丝切割蛋白的工作原理提供了新的实验证据.

CdSe／ZnS纳晶中相干电声耦合效应的二维电子光谱研究

本文利用二维电子光谱系统地研究了CdSe／ZnS纳晶中相干电声耦合效应．借助二维电子光谱可区分非均匀展宽的影响，在极高时域（〈10fs）和频域（meV）分辨下，观察到CdSe／ZnS量子点中激子和声子之间相干电声耦合的清晰实验证据：在时域上，二维电子光谱信号显示随布居时间的振荡，其频率与纵模光学声子相同；在频域上，同时检测到了由电声耦合导致的激子＋声子和激子-声子的斯托克斯和反斯托克斯精细结构．当样品温度从4．2K上升到室温，激子的均匀展宽急剧增加，确认电声子耦合导致的激子退相效应．实验结果说明电声耦合对于阐释半导体量子点中的量子动力学过程至关重要．

不对称二聚物粒子在两嵌段共聚物形成的支撑膜上的自组装

结合自治场理论和密度泛函理论，研究了不对称的二聚物粒子往AB两嵌段共聚物形成的支撑膜上的自组装行为，不对称的二聚物粒子是由两个不同的球组成的两性分子，其中，一个球与A嵌段相亲，另外一个喜欢B嵌段．不对称粒子能在支撑膜上形成一个双层结构．由于衬底的存在，所形成的支撑膜上下两叶的对称性被破坏，导致了二聚物粒了在膜上形成的结构也变的不对称随着三聚物粒子浓度的增加，在膜上的二聚物粒了的结构将发生变化，从稀四方、六角、密四方再到圆柱结构．在一个高浓度的密堆积下，三聚物粒子将形成弯曲的圆柱结构．在支撑膜上三聚物粒了的结构是在两嵌段共聚物的熵、系统的焓和空间体积排斥作用的共同影响下形成的．

用光晶格模拟狄拉克、外尔和麦克斯韦方程

相对论性量子力学波动方程,如狄拉克、外尔和麦克斯韦方程,是描述微观粒子运动的基石.最近的实验和理论研究表明,冷原子系统中几乎所有参数都可精确调控,因此冷原子系统被认为是实现量子模拟的理想平台,可以用来研究高能和凝聚态物理中的一些基本问题.本文介绍了设计原子光晶格哈密顿量的思路和方法,主要涉及激光辅助跳跃的理论.基于这些方法,物理学界提出了利用光晶格体系模拟相对论性量子力学波动方程,包括狄拉克、外尔和麦克斯韦方程等,并且预言了一些在基本粒子物理中很难观察到,但在冷原子体系可能观察到的物理现象.本文综述了国际上此领域的研究进展.

邻苯二甲酸二甲酯系材料中α-弛豫的降温介电谱测量与分析

对邻苯二甲酸二甲酯（dimethyl phthalate）、邻苯二甲酸二乙酯（diethyl phthalate）、邻苯二甲酸二丁酯（dibutylphthalate）和邻苯二甲酸二异辛酯（dioctyl phthalate）系列材料中,α-弛豫的降温介电谱进行了测量,得出了相应材料α-弛豫的平均弛豫时间τ_α~a妄随温度T的变化关系.通过τ_α~a量的实验结果与经验的vogel-Fulcher-Tammann）定律τ_α~a=r_α~Oexp（A/（T-T_o））的拟合,获得了上述系列材料的τ_α~a,A和T_o.分析发现,随邻苯二甲酸二甲酯系列分子侧链中碳原子数目n的变化,材料的τ_α~a,A,T_o和T_g表现出一定的规律性,具体为随n的增加,即分子内部自由度的增多,A和T_g都表现出近乎相同的先减后再增的趋势,而1/τ_α~a和T_o则表现出基本相同的先快速减小,然后保持基本上不变的趋势.

液体中静态介电常数随温度渡越行为及其关联特征研究

为了通过液体静态介电常数随温度的变化行为,归纳总结液体中分子间取向关联极化的一般规律,在现有的文献中,筛选了分子的电子极化远小于分子间取向关联极化的18种液体材料,并对其静态介电常数随温度的变化行为进行了分析研究.结果表明,液体中静态介电常数随温度变化存在一个普遍的渡越行为,并且对应于该种渡越,至少存在两种分子之间的取向关联序,一种随温度降低而增强,而另一种则减弱.

生物大分子多尺度理论和计算方法

分子模拟是研究生物大分子的重要手段.过去二十年来,人们将分子模拟与实验研究相结合,揭示出生物大分子结构和动力学方面的诸多重要性质.传统分子模拟主要采用全原子分子模型或各种粗粒化的分子模型.在实际应用中,传统分子模拟方法通常存在精度或效率瓶颈,一定程度上限制了其应用范围.近年来,多尺度分子模型越来越受到人们的关注.多尺度分子模型基于统计力学原理,将全原子模型和粗粒化模型相耦合,有望克服传统分子模拟方法中的精度/效率瓶颈,进而拓展分子模拟在生物大分子研究中的应用范围.根据模型之间的耦合方式,近年来发展起来的多尺度分子模拟方法可归纳为如下四种类型:混合分辨多尺度模型、并行耦合多尺度模型、单向耦合多尺度模型、以及自学习多尺度模型.本文将对上述四类多尺度模型做简要介绍,并讨论其主要优缺点、应用范围以及进一步发展方向.