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  物理--2018, 47 (6)   发布日期: 2018-06-11
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评述

二维超导材料 Hot!

肖瑞春, 鲁文建,孙玉平
全文: PDF (3890 KB)   下载:( 866 )
摘要

以石墨烯为代表的二维材料在二维半导体等领域具有重要的应用价值,因此得到了广泛的研究。二维超导体不仅丰富了二维材料的物理内容,而且具有潜在的应用价值,已成为备受关注的超导前沿领域之一。文章回顾了二维超导材料的研究历史,重点介绍了几种具有代表性的(准)二维超导材料及其存在的物理问题,并对二维超导材料的研究进行了展望。

前沿进展

夜天文中的自适应光学 Hot!

冯麓, 张玉佩, 宋菲君, 薛随建, 沈志侠, 郭广妍>
全文: PDF (5705 KB)   下载:( 906 )
摘要

自1989年自适应光学首次在地基天文望远镜上成功实现衍射极限的天文观测以来,自适应光学系统已逐渐发展成为地基大口径天文望远镜必备的仪器之一。由于当今夜天文观测对仪器性能的要求越来越苛刻,为了提高夜天文观测中的适用性,自适应光学系统近20年来也在不断发展,涌现出多种新型自适应光学系统,如激光导星自适应光学系统、多层共轭自适应光学系统、极限自适应光学系统、近地层自适应光学系统等。尽管自适应光学系统的性能不断提高,但仍存在其局限性。文章分析了目前国际上已有自适应光学系统,探讨近年来夜天文当中应用的自适应光学系统及相关进展。

钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的研究进展 Hot!

李春静,杨瑞霞, 田汉民
全文: PDF (2664 KB)   下载:( 823 )
摘要

有机—无机杂化钙钛矿电池因其禁带宽度可调、光吸收系数高、光电转化效率高、制备成本低等优点而被用于硅基叠层太阳能电池中,使得太阳能电池的转换效率提高,生产成本降低,应用范围也更为广泛。文章介绍了钙钛矿吸收材料和钙钛矿/晶硅叠层电池的工作原理,对钙钛矿/晶硅叠层电池的类别、影响其性能的主要因素进行了归纳综述,对钙钛矿/晶硅叠层电池未来发展进行了展望。

研究快讯

基于忆耦器实现神经突触可塑性和神经网络模拟 Hot!

尚大山,孙阳
全文: PDF (2386 KB)   下载:( 845 )
摘要

现代计算机自问世以来一直采用冯·诺依曼结构,即运算器与存储器分离,这种结构使得运算器与存储器之间的数据传输成为影响系统性能的瓶颈(称为冯·诺依曼瓶颈),大大限制了计算机性能的提高;同时,由于现代计算机中的运算器和主存储器都是易失性器件,不仅在断电后信息立即消失,而且具有较高的能耗。作为对比,人类的大脑是一个高效的信息存储与计算系统,而且具有非常低的功耗(约20W)。主要原因在于人脑对信息独特的处理方式。人脑是一个由约1011神经元和1015突触构成的高度互连、大规模并行、结构可变的复杂网络。在神经网络中,神经元被认为是大脑的计算引擎,它并行地接受来自与树突相连的数以千计的突触的输入信号。突触可塑性即是通过特定模式的突触活动产生突触权重变化的生物过程,这个过程被认为是大脑学习和记忆的源头。可以看出,人脑是一种典型的非冯·诺依曼构架,即存储与计算于一体的并行信息处理模式,并且还具有自适应学习能力、高的容错能力和抗干扰能力。随着计算数据复杂度的提高,神经网络型信息处理模式的效率将会明显优于传统计算机。为了实现这种神经形态信息存储与计算特性,人们已经尝试采用传统硅基器件和电路来模拟神经形态存储与计算功能。由于模拟单个神经元功能所需要的器件多、电路复杂,在大规模集成方面仍然面临着高密度和低能耗的挑战。

基于宽带消色差超构透镜的彩色成像 Hot!

王漱明,李涛,祝世宁
全文: PDF (2655 KB)   下载:( 811 )
摘要

研究表明,人类从外界获取的绝大部分信息是通过眼睛得到的。丰富多彩的颜色使我们身边的事物可以彼此区分,也使我们的生活多姿多彩。如何得到对身边彩色世界的最优成像是人们一直以来的终极目标,也是光学研究领域的一个重要课题。然而,我们制造光学元器件的光学材料或多或少存在着色散现象——材料的光学特性随波长变化而改变。这导致了光学元器件的色差现象。色差问题严重影响着宽波段工作的光学系统的精度和效果,特别是在可见光波段的彩色成像。传统光学设计是通过将多片不同色散性质、不同曲面形状的透镜贴合在一起,实现针对几个分立波长的消色差效果,从而可以大致得到比较宽带的近似消色差效果。要实现宽带连续消色差光学元器件始终是一个非常困难的挑战,需要新的设计原理才有可能解决这个问题。

双星并合揭示中子星结构 Hot!

周恩平,徐仁新
全文: PDF (1693 KB)   下载:( 745 )
摘要

上世纪最伟大的科学成就之一是建立了粒子物理标准模型,认为自然界存在强力、弱力、电磁力和引力这四种基本相互作用。尽管引力未被成功地量子化,但它可被爱因斯坦广义相对论很好地描述(参见本刊2018 年第2 期第98 页);弱力和电磁力被电弱理论统一地刻画;强力的理论框架则是量子色动力(QCD)。研究发现,在能标较高时,QCD具有渐近自由属性,并已被高能实验定量检验;然而在较低能标下,如何理解QCD 丰富的非微扰特性却是如今面临的严峻挑战。值得一提的是,类似于原子核,超新星爆发残留的中子星也是典型的低能QCD系统,相关天体物理研究无疑将有助于人们更好地理解非微扰QCD行为。

物理攫英

物理像什么?

姬扬 编译
全文: PDF (1377 KB)   下载:( 655 )
摘要
科幻作家莱姆讲过一个疯狂裁缝的精彩故事。这个裁缝对人、动物或植物都一无所知,甚至完全不感兴趣。他做起衣服来随心所欲,不管脑袋、胳膊、腿还是其他什么枝枝杈杈,都用不同的口子和套子对付。做好的衣服存放在巨大的免费仓库里,如果有谁来的话,不管是八爪鱼还是人头马,不管是蝴蝶还是树木,几乎肯定可以在这个仓库里找到合适的东西。莱姆说,这就是数学的工作原理。数学家不知道也不关心其结构是 否适合任何东西。如果这些结构碰巧对谁有用,那就太好了。但是,这与结构的实际创建没有任何关系。

科学图像的魅力

朱星 编译
全文: PDF (2933 KB)   下载:( 798 )
摘要
一句古老的西方格言说:“一图抵千言”,一张好照片胜过千言万语。将这句话用在大型物理装置的拍摄是再恰当不过了。

收听黑洞的宇宙哼鸣

周书华 编译
全文: PDF (1318 KB)   下载:( 655 )
摘要
最近对来自外空间的引力波的探测将天文学引领到一个新纪元。至今,激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和Virgo 的团队已观察到来自一些黑洞并合以及一对双中子星并合的引力波。但是所探测到的这些事件只不过是冰山一角。估计在 宇宙中质量与恒星质量相当的一对黑洞,每几分钟便发生一次并合。双中子星每15 秒左右发生一次并合。然而只有少数这种并合发生在足够近处,而能被探测到。澳大利亚Monash 大学的Rory Smith 和Eric Thrane 发明的技术可探测远处并合产生的背景“哼鸣声”,比使用传统方法要快得多。
物理教育

对大学物理实验教学的思考、改革与实践

陈佶,霍剑青
全文: PDF (2204 KB)   下载:( 1026 )
摘要
大学的基础物理教学,分为理论课教学和实验课教学,两种教学是独立运行的。理论课教学是以知识传授为主,培养学生的理论思维方法;实验课教学则是要求学生掌握一些基本的技术,以动手为主,培养学生形成理论结合实际的思 维,使学生具备初步的研究和应用开发能力。这些年来物理教学出现的问题是学生毕业后在研究和应用开发上感到无从下手,没有思路。虽然理论学的好,但遇到实际问题不会用科学理论的思维去分析,也无法用适合的理论或实验技术去解决问题,而是依靠用直觉去猜的办法。
超导“小时代”

超导“小时代”之三十二:铁匠多面手

罗会仟
全文: PDF (3940 KB)   下载:( 591 )
摘要

凝聚态物质中一个非常重要的物理现象就是“层展”(emergency)。用理论物理大家P. W. Anderson 的话来说就是“多则不同”(more is different)。凝聚态物理学的研究源自这样一个问题:微观世界的每一个电子或原子,原则上都可以用量子力学基本方程——薛定谔方程来描述,宏观物质无非是一个庞大微观粒子体系,其物理性质是否就可以用一个庞杂的薛定谔方程组来解释?答案是否定的。凝聚态物理最重要的特点就是:“知其一,难知其二,不知其三,甚至1+1 远大于2”。首先,现在的物理学并没有一个很好地处理三体以上问题的工具,即使我们知道单个物体的运动规律,却无法严格解析出多个对象中每个个体的运动规律。其次,凝聚态物质中粒子数目至少是1023 量级,它们之间的相互作用是极其复杂的,构造方程组容易,但是却没法给出它的严格解。再者,在不同粒子数、空间尺度、维度的情形下,物质表现出的性质是可以截然不同的。这就像哪吒三太子的“三头六臂”一样,面临敌情不同,功能则不同。总之,在凝聚态物质中,个体行为永远代替不了整体性质,许多物理现象只有在粒子群体层面才能体现,而每一层对应的具体微观理论都不尽相同。

物理学咬文嚼字

物理学咬文嚼字之九十九:西文科学文献中的数字

曹则贤
全文: PDF (3829 KB)   下载:( 864 )
摘要
英文的数字表达深受希腊语、拉丁语、德语和法语的影响,更远的源头可能是梵语,形成了多种表达方式共存的局面。弄懂源头语言中的数字表达,有利于理解西文文献中数字的不同用法。
人物

刘寄星自述(三)

刘寄星
全文: PDF (2437 KB)   下载:( 737 )
摘要
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