物理

物理--2019, 48 (10) 发布日期: 2019-10-12

封面故事：本期封面显示的是由大连理工大学赵纪军教授课题组在太阳能电池领域首次发现具有反向量子阱(QW)分布的一系列二维Rud-dlesden-Popper钙钛矿材料(2D-RPPs)，并成功使用该材料制备太阳能电池。相应研究详见： Wei Y et al. Adv. Energy Mater.，2019，9：1900612。近年来，有机—无机金属杂化钙钛矿材料因其可调的带隙、高吸收系数、长载流子扩散长度、低缺陷态密度等特性受到了广泛的关注。在该研究中，他们采用环己甲胺(CMA)为间隔阳离子，制备出结构为(CMA)₂(MA)_n-1PbnI_3n+1的2D-RPPs。与先前报道的RPP不同，这种新钙钛矿材料的沉积膜表现出反向量子阱(QW)分布的多个相：即小n值的相主要分布在薄膜表面，而大n值相集中在薄膜底部。这种材料薄膜的制备方法简单，光电性能优，稳定性好。可在常温室内环境下，通过旋涂法直接形成高品质的薄膜，无需热浇筑、添加剂等复杂工艺辅助。该工作为人们在制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池方面提供了新思路，在未来光电子器件领域将会有更为广泛的应用前景。

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物理学与化学元素专题

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元素周期表的创立及其三次重要拓展——纪念门捷列夫周期表发表150周年 ^Hot!

蔡善钰
2019, 48(10): 625-632 全文:

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摘要

今年是门捷列夫周期表发表150周年。文章简要回顾了“元素周期律”发现和“元素周期表”创立这一历史事件。着重阐述了元素周期表的三次重要拓展：“天然放射性元素”的发现；“人工放射性元素”(人造元素)的合成和“超重元素”的合成。现今周期表中元素总量已从63种增加到118种。文章最后还探讨了“超重核稳定岛”的预言和元素周期表的边界。

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宇宙中元素的起源 ^Hot!

唐晓东，李阔昂
2019, 48(10): 633-639 全文:

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摘要

宇宙中绝大部分锂以及所有比锂重的元素都是通过星体内部核过程产生。文章简要介绍这些核合成过程及其发生的天体物理场所以及重元素起源，深地核天体物理实验等相关前沿研究。

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合成和发现超铀化学元素、探索超重核稳定岛 ^Hot!

周小红，徐瑚珊
2019, 48(10): 640-648 全文:

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摘要

合成新元素拓展元素周期表、探索原子核存在极限是核物理前沿研究领域。相关研究工作涉及的重大物理问题有：存在多少种化学元素？超重元素具有什么样的化学性质？超重元素化学性质是否符合元素周期律的外推预期？最大的核幻数是什么？是否存在稳定的或长寿命的超重核素？在极强库仑场中原子核具有哪些奇特的结构和性质？等等。经过逾半个世纪的不懈努力，元素合成取得了巨大成就，已将周期表从92号扩展至118号元素，完成了周期表上第七周期元素填充。文章回顾了在自然界寻找超重元素的历程，评述了利用人工核反应合成超铀元素和探索理论预言的超重核稳定岛的进展、成果、现状以及目前面临的困难，展望了未来的研究工作，简介了基于国家重大科技基础设施——强流重离子加速器装置开展超重研究的计划。

研究快讯

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效率15.05％!首次发现并制备具有反向量子阱分布的高稳定2D钙钛矿太阳能电池 ^Hot!

魏一，储怀龙，赵纪军
2019, 48(10): 677-679 全文:

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摘要

能源一直是人类文明发展的重要动力。煤炭、石油等传统化石能源曾对社会的进步起到功不可没的作用，但储存量却十分的有限。同时，化石燃料的燃烧伴随大量的温室气体和污染物的排放，导致环境恶化。因此，发展新型储量丰富的清洁能源势在必行，太阳能作为一种清洁可再生能源被寄予很大希望。

物理攫英

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近窥切尔诺贝利隐藏的辐射“热点”

赵强，孟杰
2019, 48(10): 680-681 全文:

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摘要

由于切尔诺贝利仍然是地球上放射性污染最严重的地区之一，获得进入许可并不容易。研究人员花了四个月的时间获得使用无人机的安全许可，以及在工作期间需要佩戴的辐射剂量测量胶片徽章。

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基于量子关联的X射线成像

王树峰
2019, 48(10): 682-682 全文:

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摘要

量子成像是指利用量子的奇特性质在成像系统中提高分辨率及其他特性，该方法已广泛应用于可见光成像。目前有一个团队证明在X射线波段也可以实现这种量子增强。

物理学漫谈

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我们的壮游

孟子杨
2019, 48(10): 683-690 全文:

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摘要

爱尔兰疯狂的现实使得叶芝悲伤，诗人只能转而呼唤理想中的世界。笔者在这里记录下三年来在欧洲漫游的文字，其实也是对于身为其中一份子的国内物理学研究环境的反思，是对理想境界的呼唤。疯狂的爱尔兰伤痛了叶芝，他只能转向诗歌，纵然他的诗歌流传了下来，诗人心中的痛苦又有谁能体会。

天行见物理

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天行见物理之十：俯仰天地

李轻舟
2019, 48(10): 692-695 全文:

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摘要

Mensus eram coelos, nunc terrae metior umbras. Mens coelestis erat, corporis umbra jacet.
仰天之高，俯地之深。九霄安魂，一隅安身。
—— 开普勒自拟墓志铭

科学咖啡馆

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生命之美——中国科学院物理研究所“认识、呵护生命之房”主题讨论侧记

田春璐，成蒙，魏红祥
2019, 48(10): 696-697 全文:

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摘要

每个人降临世界的时候，都是从一座温暖的、有营养的房子里“钻”出来的。这是母亲用生命建造的宫殿——“子宫”。2019年9月23日晚，由科技部引进国外智力管理司、中国科学院科学传播局、北京科学技术委员会支持，中国科学院物理研究所承办的科学咖啡馆活动有些特别——携手女性朋友们一起走近我们的生命旅程。

实验技术

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基于扫描探针技术的超分辨光学成像和谱学研究进展 ^Hot!

薛孟飞，陈佳宁
2019, 48(10): 662-676 全文:

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摘要

通过对光与物质相互作用产生的各种效应的研究可以获得物质的组分、结构、电学、力学、相互作用等信息，因此光学激发和探测技术成为现代科学研究的重要工具。然而衍射效应将光学探测的最小空间尺度约束在波长量级，这严重限制了光学对微观结构的探测。近年来基于扫描探针显微镜发展而来的近场光学显微镜利用光学天线对光场的局域和增强作用，将光学探测的分辨率推进到10 nm的尺度。文章将介绍目前一种主流的光学超分辨技术——散射式扫描近场光学显微镜及其在材料科学和生命科学方面的前沿研究进展。