仿生无机纳米材料改造生物体的研究进展

在进化的过程中,生物体学会了利用材料来改造自身以适应环境的变化。自然界中的一些生物体可以通过生物矿化合成无机纳米材料为自己提供保护或其他特殊功能。但是自然界中还有部分生物体不具备生物矿化功能,受到自然界生物体利用纳米材料的启发,科学家们开始尝试通过人工赋予生物体纳米材料来对其进行改造。本文就基于生物-材料界面复合技术的纳米材料对生物体的改造,依次从调控机制、改造方法、功能应用等方面做了系统的阐述,重点介绍了通过仿生矿化对生物体进行纳米改造的研究进展,对仿生无机纳米材料改造生物体的领域现状做了分析和总结,并且对该领域的发展前景进行了展望。

零折射率材料的物理与应用

零折射率材料因其异常的电磁/光学特性在电磁波操控、新型天线和波导器件、非线性光学、光学吸收、电光调制等领域有着广泛的应用前景。文章首先介绍了零折射率材料的分类和实现方法,然后总结了零折射率材料的基本概念和电磁/光学特性,包括电磁波在零折射率材料中的折射、反射特性和"隧穿"效应,掺杂杂质对二维和三维体系的零折射率材料的影响,各向异性零折射率的电磁特性,零折射率材料内外的电场分布特性;最后介绍了零折射率材料的部分典型应用,并对零折射率材料的研究进行了展望。

基于超表面的超薄隐身器件

隐身是人类自古以来的美妙幻想和愿望。近年来,随着人工微结构超构材料领域的不断发展,隐身具备了坚实的科学理论基础和实现条件。早期的隐身设计大多数是基于变换光学原理,科学家们利用超构材料实现了渐变的折射率并在多个频段实现了隐身现象。然而,变换光学隐身器件通常具有较大的尺寸且不易制备,这极大地限制了隐身器件的应用和发展。近年来,超表面作为超构材料的二维对应物,由于其轻薄特性、制备容易、以及强大的电磁波调控能力吸引了人们广泛的关注和研究兴趣。利用超表面实现的超薄隐身器件有望解除传统隐身器件对大尺寸和极端参数材料的依赖,进一步推动了隐身领域的发展,并使隐身器件迈向实际应用。文中对近年来基于超表面的超薄隐身器件的相关研究进行了简要的回顾,着重介绍了其隐身原理,实现方法以及优劣势,最后对领域发展前景和方向提出了一些建议。

拓扑光学体系中合成维度方法的进展

光子学中的合成维度是近年来微纳光学和拓扑光子学的研究热点。通常意义上,一个光学系统的物理维度受限于其空间几何维度,因此极大地制约了光学系统所支持研究的物理现象。而研究者通过引入合成维度,可以突破几何维度对物理系统维度的制约,研究高维空间的物理问题。同时,合成维度的高度可控性和选择的丰富多样性,为简化系统设计、观察高维物理现象提供了很大的便利。本文介绍了光子学中合成维度的基本概念,回顾了近年来实现合成维度的各种设计方案,并初步探讨了其在基础物理研究和应用上的未来前景。

溶胶凝胶自燃烧法合成金属与合金材料研究进展

本文综述了溶胶凝胶自燃烧法制备金属与合金材料的研究进展,详细介绍了该方法的实验原理和技术路线,通过实例介绍了该方法在制备金属和合金材料中的具体应用.通过这一系列的工作介绍,我们证实可以把传统的溶胶凝胶法制备氧化物材料的技术拓展到金属与合金材料的制备,希望能够对材料研究的实验工作有所帮助.

拓扑绝缘体的普适电导涨落

拓扑绝缘体因其无能量耗散的拓扑表面输运而备受关注,揭示拓扑表面态因其π的贝利相位而产生的拓扑输运现象,将有助于拓扑绝缘体相关器件的应用开发.本文回顾了普适电导涨落(UCF)揭示拓扑绝缘体奇异输运性质的研究进展.通过调控温度、角度、门电压、垂直磁场和平行磁场等外部参量,实现了对拓扑绝缘体的UCF效应的系统研究,证实了拓扑绝缘体中二维UCF的输运现象,并通过尺寸标度规律获得了UCF的拓扑起源的实验证据,讨论了拓扑表面态的UCF的统计对称规律.从而实现了对拓扑绝缘体UCF效应的较为完整的理解.

铌酸锂变换光学波导中彩虹捕获与宽带非线性

变换光学的发展与应用为实现片上集成多频传输和宽带非线性光子器件的设计提供了新的方法。基于变换光学理论模型,通过在铌酸锂(LiNbO_(3))薄膜光子晶体中调控色散和群速度的空间分布,获得了具有片上彩虹捕获特性的波导器件。通过对非线性四波混频过程进行分析,展示了其在宽带四波混频方面具有良好的应用前景。同时,所设计的变换光学波导结构也可应用于其他集成非线性光学器件。

三维拓扑磁振子在真实材料体系中的实现

将＂拓扑＂这一数学概念引入物理学后,一方面推动了基础物理学研究的发展,另外一方面也促使了大量新颖拓扑量子材料的出现,例如石墨烯、拓扑绝缘体、三维狄拉克半金属以及外尔半金属等,极大地丰富了材料科学,为低耗散、更稳定的下一代电子器件的发展奠定了材料基础。在这类拓扑材料中,系统的对称性在拓扑电子能带的形成中发挥着极为重要的作用。