【摘 要】
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在各种物理量中,?温度是最直观和最普遍的量.?温度的剧烈变化通常意味着物体的物理性质出现波动,因此在各个领域中温度往往是重要的指标.?随着科学技术的发展,?许多领域研究和应用的尺度越来越小,?然而在小于10?μm的空间尺度内还没有通用的温度测量方法.?除了空间分辨率的要求,?传感器在测量过程中不应该对被测对象有巨大影响,?金刚石氮-空位(nitrogen?vacancy,?NV)色心是一种稳定的发光缺陷,?通过对其能谱和电子自旋量子态的测量,?可以获得其附近温度、电磁场等物理量的信息.?由于金刚石的化学特
【机 构】
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中国科学技术大学, 中国科学院量子信息重点实验室, 合肥 230026
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在各种物理量中,?温度是最直观和最普遍的量.?温度的剧烈变化通常意味着物体的物理性质出现波动,因此在各个领域中温度往往是重要的指标.?随着科学技术的发展,?许多领域研究和应用的尺度越来越小,?然而在小于10?μm的空间尺度内还没有通用的温度测量方法.?除了空间分辨率的要求,?传感器在测量过程中不应该对被测对象有巨大影响,?金刚石氮-空位(nitrogen?vacancy,?NV)色心是一种稳定的发光缺陷,?通过对其能谱和电子自旋量子态的测量,?可以获得其附近温度、电磁场等物理量的信息.?由于金刚石的化学特性稳定和热导率高,?可以进行纳米尺度的非破坏性测量.?它对细胞无毒,?也可以用于生命领域的研究.?此外,?根据金刚石的特性,?NV色心可以与光纤、扫描显微镜等技术结合,?实现不同场景中的温度测量.?本文将介绍金刚石NV色心的温度特性、测温原理及其在相关领域的应用.
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高灵敏和选择性的气体传感器对于实时监测大气中有毒有害气体和早期的疾病诊断具有重要的意义.目前,传统的气敏材料仍然存在着许多问题亟待解决,例如:选择性差、检测极限不够低、使用寿命短等.作为一种多孔的配位聚合物,金属有机框架材料(MOFs)由于其超高的比表面积和较大的孔隙率在气体传感器领域已经得到广泛的应用.利用MOFs自身或者由它们衍生的不同纳米结构的金属氧化物可以提升气体传感器的灵敏度和选择性,为制备新型高性能的气体传感器提供了新的思路和方向.本文结合金属氧化物半导体(MOS)的气敏机理,综述了不同结构的
在洛伦兹对称破缺的背景下研究了广义克莱因-戈尔登谐振子,?主要使用Nikiforov-Uvarov方法分析了有磁场和无磁场两种情况下的克莱因-戈尔登谐振子.?在此基础上,?详细分析了具有康奈尔势函数的克莱因-戈尔登谐振子的一些特殊情况.?结果表明,?广义克莱因-戈尔登谐振子的波函数和能量本征值明显依赖于洛伦兹对称破缺效应,?另外,?康奈尔势函数对克莱因-戈尔登谐振子也有着不可忽略的影响.
六水合四氟硼酸亚铁、三水合四氰基铂酸钾和4-甲基吡啶-N-氧化物在水和乙醇中自组装形成了一种新的二维金属有机框架(Fe-MOF).单晶结构分析表明,Fe-MOF结晶于单斜空间群P21/c.在Fe-MOF中,每个[Pt(CN)4]2-通过氰基桥联4个Fe原子,而每个Fe原子与4个[Pt(CN)4]2-的 N相连形成二维(4,4)网格结构.二维层之间通过范德华力沿c轴形成AB堆积,层间距约为0.6 nm.亚铁中心存在2种[FeN4O2]八面体配位环境,一种亚铁离子的轴向与2个水分子配位,而另一种亚铁离子的轴向
近几年,随着角探1井、南充1井、潼探1井、高石18井、磨溪42井等在中二叠统茅口组和栖霞组勘探获得高产工业气流,使得川中地区中二叠统成为了天然气勘探的热门层系.研究表明:川中地区中二叠统天然气的供烃层系主要为下古生界和中二叠统自身的烃源岩,天然气大多表现为混源气的特征.当前对于四川盆地下古生界海相烃源岩的研究程度较高,但对于中二叠统海相烃源岩的研究程度较低,因此明确中二叠统海相烃源岩的展布及生烃潜力成了当下亟待解决的问题.为了精细刻画川中地区中二叠统海相碳酸盐岩烃源岩的特征及生烃潜力,分别从烃源岩地球化学
半导体材料中的自旋色心是量子信息处理的理想载体,?引起了人们的广泛兴趣.?近几年,?研究发现碳化硅材料中的双空位、硅空位等色心具有与金刚石中的氮-空位色心相似的性质,?而且其荧光处于更有利于光纤传输的红外波段.?然而受限于这类色心的荧光强度和谱线宽度,?它们在量子密钥分发和量子网络构建等方面的实际应用依然面临严峻的挑战.?利用光学腔耦合自旋色心实现荧光增强和滤波将能有效地解决这些难题.?将光纤端面作为腔镜,?并与自旋色心耦合可以实现小模式体积的腔耦合,?而且天然地避免了需要再次将荧光耦合进光纤而造成损耗的
利用自制超高真空非接触调频开尔文探针力显微镜系统地研究了Au/Si(111)-(7×7)的结构和局域接触势能差.?虽然扫描隧道显微镜已被广泛应用于原子尺度金属吸附半导体表面的研究,?但仅局限在观测金属和半导体表面.?开尔文探针力显微镜允许在原子尺度利用局域接触势能差直接测量各类平整表面不同位置的电荷,?而成为更方便、更精确的电荷表征手段.?本文通过在室温下利用开尔文探针力显微镜对Au吸附Si(111)-(7×7)表面的形貌及局域接触势能差原子尺度测量,?同时建立相应的吸附模型和第一性原理计算,?得到了Au
将有效液滴模型和推广的液滴模型推广至激发态丰质子核的双质子发射半衰期研究,?发现这两个模型都能较好地再现双质子发射半衰期的实验数据.?基于这两个模型预言了一些核的激发态的双质子发射的半衰期,?为将来的实验提供参考,?并将上述半衰期与统一裂变模型给出的半衰期进行了比较和分析.?此外,?以94Ag的21+激发态的双质子发射为例,?讨论了衰变能和衰变过程中带走的轨道角动量对其半衰期的影响,?发现半衰期对它们的依赖很敏感,?半衰期对衰变能的强烈依赖表明了精确测量核质量和激发能的重要性和必要性.
单分子体系是一种典型的受限量子体系,?且由于其能级分立、轨道局域、化学拓展性强,?因而具有丰富的电子态、光子态以及自旋态,?这些分子体系中由量子力学决定的物态使得利用单分子作为未来量子信息的载体成为可能.?对单分子尺度量子态的探测和调控研究有利于我们“自下而上”精确构建量子器件.?由于单分子体系的尺寸限制,?宏观的表征手段难以对其进行精确地调控和探测.?扫描隧道显微镜具有高精度的实空间定位能力,?高分辨的成像和谱学能力,?可以实施原位的分子操纵,?还可以与多种外场和局域场表征技术联用,是目前精确探测和调控
在量子物理领域的研究中,?量子控制是必不可少的.?精确高效的量子控制,?是利用量子系统进行实验研究的前提,?也是量子计算、量子传感等应用的基础.?金刚石氮-空位色心作为固态自旋体系在室温下相干时间长,?可用光学方法实现初始化和读出,?通过微波射频场能实现普适的量子控制,?是研究量子物理的优秀实验平台.?本文从量子控制出发介绍金刚石氮-空位色心体系在量子物理领域取得的代表性成果,?主要讨论了1)?金刚石氮-空位色心的物理性质和量子控制原理,?2)氮-空位色心的退相干机制,?3)单自旋量子控制的相关应用及最近