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  物理--2015, 44 (09)   发布日期: 2015-09-12
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评述

“钻石钥匙”开启单分子磁共振研究之门 Hot!

张琪,石发展,杜江峰
2015, 44(09): 565-575     全文: PDF (3564 KB)   ( 下载: 36072 )
摘要

近半个世纪以来,快速涌现和发展的单分子技术使人们对微观世界的认知甚至调控能力得到前所未有的深化和提高。磁共振技术在获取物质的组成和结构信息方面,拥有准确、快速和无破坏性的独特优势,已广泛应用于物理、化学、材料和生物医学等领域。当前通用的磁共振技术通常仅能得到数十亿个分子的统计平均信息,将其灵敏度推进到单分子水平一直是磁共振领域最重要的课题之一,但实现这一目标面临诸多挑战。最新的研究进展表明,基于金刚石的新型磁共振技术能将研究对象推进到单分子,成像分辨率从原来的毫米级提升至纳米级。文章介绍了单分子磁共振研究的发展脉络和最新进展,并展望了今后的发展方向。

南大物理百年专题

南大物理百年 Hot!

张世远
2015, 44(09): 576-597     全文: PDF (7290 KB)   ( 下载: 39452 )
摘要

南京大学物理学科是中国高等学校中建立最早的物理学科之一,其历史可追溯到南京高等师范学校于1915 年创建的理化部物理学科,至今已经走过100 年的历史。南京高等师范学校历经国立东南大学、国立第四中山大学、国立中央大学至1949年更名为国立南京大学。1937—1945年抗日战争期间,国立中央大学曾内迁重庆沙坪坝地区,直至1945年抗战胜利才回迁南京。1952年,全国高等学校实行院系调整,南京大学和金陵大学物理学系合并,建立新的南京大学物理学系。当时,南京大学物理系拥有了一批全国一流的物理学家,为物理系的后续发展奠定了基础。1984年5月,南京大学决定将物理系分成物理系和信息物理系。原物理系中的电子与信息科学类专业(包括声学和无线电物理)合并成信息物理系。1993 年,以物理系多个科研组为基础,成立了材料科学与工程系,并于第二年正式招收本科生。1994 年,信息物理系更名为电子科学与工程系。2009 年,南京大学提出文理工医学科协调发展战略,决定成立物理学院、电子科学与工程学院和现代工程与应用科学学院,原来物理系的各项资源重新配置,南京大学物理学科迎来了新的发展机遇。经过100 年的历史进程,南京大学物理学科现已发展成为国内著名、国际上有重要影响的学科。

南京大学凝聚态物理学科 Hot!

朱劲松
2015, 44(09): 598-602     全文: PDF (2563 KB)   ( 下载: 22239 )
摘要

凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一,是研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干,进一步拓宽研究对象,深化研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、非晶体与准晶体等固体物质外,还包括稠密气体、液体以及介于液体与固体之间的各种凝聚态物质。其研究层次,从宏观、介观到微观,进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象。

南京大学理论物理学科 Hot!

董锦明
2015, 44(09): 603-605     全文: PDF (2321 KB)   ( 下载: 24929 )
摘要

南京大学理论物理学科有着悠久的历史,于20 世纪50 年代初由程开甲、徐躬耦、周衍柏、梁昆淼等老一代物理学家创立。程开甲在1952 年全国高等学校院系调整时,调入南京大学物理系任副教授,一直从事理论物理的教学和科研工作。他率先开展了热力学内耗理论研究,同时进行了能带论的布里渊区证明、结合能计算和FFI模型等理论研究工作。1959 年,他出版了中国第一本《固体物理学》专著,对我国固体物理的教学与科研起到了重要作用。之后,为支援国家的国防建设,程开甲调至国防科工委,担任了有关研制工程的领导工作,在核武器的研制和试验中作出了突出贡献。程开甲于1980 年当选为中国科学院学部委员,1985 年获国家科技进步奖特等奖,1999年被国家授予“两弹一星”功勋奖章,2013 年获国家最高科学技术奖。徐躬耦是我国著名核物理学家,他是南京大学物理系理论物理教研室的首任主任。1955 年,为国家西部高等教育事业的发展,他被调往兰州大学,先后担任兰州大学物理系系主任、兰州大学副校长和校长等职位,为兰州大学物理系和现代物理系(原子能系)的建设作出了很大贡献。1986 年,他回到南京大学物理系理论物理教研室工作。他著有三卷集《原子核理论(核力) 》,《原子核理论(核结构与核衰变部分) 》和《原子核理论(核反应部分) 》等著作,其中的第二卷和第三卷荣获国家教委优秀教材一等奖。

魏荣爵先生与南京大学声学专业

南京大学声学研究所、物理学院声科学与工程系
2015, 44(09): 606-609     全文: PDF (2498 KB)   ( 下载: 1116 )
摘要

1 物理底蕴:南京大学声学专业的建立背景 1915 年,南京高等师范学校(南京大学前身)物理专修科建立,是中国高等院校中创立物理学科最早的单位之一,胡刚复担当首任系主任,创建了中国最早的物理实验室。1920 年,物理系成立。1914 —1925 年的十余年间,江谦、郭秉文先后执掌校政,在学科、教学和治校体制上实行改革,以诚为训,确立“三育”并举和“四个平衡”的办学理念,要求学生要有“国士的风度和气节”,有“钟山之崇高、玄武之恬静、大江之雄毅”。南高师(国立东南大学)坚持以学术为重,明确提出了发扬民族精神和科学精神的办学思想,主张学者治校,广延硕彦俊秀以为师资,时人誉为“以科学名世”,称其为“中国科学社的大本营”。在这样的环境下,新生的物理系迅速发展,培养了吴有训、严济慈、赵忠尧、施汝为、陆学善、余瑞璜等著名物理学家。

南京大学电子科学与工程学院

南京大学电子科学与工程学院
2015, 44(09): 610-611     全文: PDF (2597 KB)   ( 下载: 1170 )
摘要

追溯至20 世纪50 年代,南京大学先后创设了国内第一批“无线电物理”和“半导体物理”专业,特色鲜明,在国内外有重要影响。此后,根据国家需要和学科发展趋势,逐渐转向工科类学科的建设。1984 年,南京大学组建了信息物理学系,1994 年更名为电子科学与工程系。2009 年根据学校学科发展提升战略,在电子科学与技术、信息与通信工程学科基础上,组建了新的工程学科类学院——电子科学与工程学院。电子科学与工程学院作为南京大学电子信息领域主要的人才培养和科学研究基地,“211工程”和“985工程”重点建设的学科,一级学科“电子科学与技术”2012年首次参加教育部学位与研究生教育发展中心第三轮学科评估,位列全国第七。“无线电物理”和“微电子学与固体电子学”在上一轮国家重点学科评估中排名全国第一和第二。

问渠哪得清如许,为有源头活水来——记理工融合中发展的南京大学材料系和现代工学院

南京大学材料系
2015, 44(09): 612-618     全文: PDF (3922 KB)   ( 下载: 1073 )
摘要

2015年适逢南京大学物理学科百年华诞,作为从物理系母体中孕育成长起来的南京大学材料科学与工程系,走过了22 年的风雨历程,如今已然风华正茂,正以“国际化学院”的崭新面貌,肩负着引领未来产业发展的历史责任和使命,踏上充满希望与挑战的新征途。二十余载,只是历史长河中的一个瞬间,然而对南大材料系,却是从呱呱落地、蹒跚学步的婴儿,成长为疾步如飞、意气风发的年青人的漫长过程。抚今思昔,饮水思源,一枝一叶总关情。借着南大物理百年的嘉年华,让我们回到从前,从最初的那颗种子、那个梦想说起,细述南大材料系的成长史,以感谢、感恩所有曾经为材料系和现代工学院的诞生、成长与发展而殚精竭虑、默默奉献的人们及兄弟院系,特别是作为母系的物理系。

研究快讯

石墨烯片中的光致发声现象

赵继民
2015, 44(09): 619-622     全文: PDF (5253 KB)   ( 下载: 910 )
摘要

光与凝聚态物质相互作用的许多种形式已经为人们所知晓,例如光致发光,基于固体的各种非线性光学现象(拉曼散射、二次谐波产生、空间自相位调制等),激光在晶体中产生相干态声子、磁振子,等等。虽然光与凝聚态物质相互作用的研究可以追溯到很久以前,激光的发明也已经有50 多年的历史了,但是由于新材料的出现,仍然有新的现象被发现,这里介绍的光致发声就是这样一种新的物理现象。如同光致发光是在光的激发下固体发出光一样,光致发声是在光的激发下固体发出声音。

物理攫英

镧系元素掺杂的上转换纳米颗粒

周书华 译
2015, 44(09): 623-624     全文: PDF (2119 KB)   ( 下载: 884 )
摘要

光子上转换——光与物质相互作用将低能激光转换为高能光发射——是非线性光学中最令人着迷的效应。在已研究过的几种上转换方法中,镧基光子上转换是最有效的。 1961 年,John Porter 在用非同时光子激发Pr3 +离子时,观察到镨掺杂的氯化镧(LaCl3:Pr)晶体的发光现象。此后几年中,一些研究人员利用掺杂离子之间的能量转移进行了镧系敏化的上转换。

冰膜覆盖的球体在水中比金属球降落更快

朱星 译
2015, 44(09): 625-626     全文: PDF (2215 KB)   ( 下载: 931 )
摘要
冰覆盖膜能减少物体在水中运动时尾部湍流,使得运动的阻力降低一半。 当冰的温度不是太低时,其表面覆盖一薄层水,因此,物体(如冰刀等)能轻易地在冰面上滑动。目前,一个研究小组发现,冰表面也能帮助冰覆盖物体在水中的运动。他们将球体投入盛水容器中,测量阻力的变化。当与同样尺寸、相同密度的金属或陶瓷球体对照时,覆盖冰的球体所受到的阻力下降。他们发现,冰在表面上的融化现象能够减小球体后部的湍流尾波。这个结果对于理解冰山的移动和船只在冰水中的运动具有重要意义。

细菌超流

戴闻 译
2015, 44(09): 626-626     全文: PDF (1549 KB)   ( 下载: 870 )
摘要
细菌的存在可以改变流体的动力学特性。一项新的研究表明,在流体中游泳之细菌的集体运动可以将流体的粘度降低到零,类似于液态氦的超流。对于高度活跃的细菌,粘度甚至会变为负值,这意味着泳菌在向前的游动中推进了侧边的流体,而不是被落后的侧边流体所拖拽。结果提示我们,细菌在游泳运动中所花费的能量,可以被回收,用以驱动微小的机械装置。
物理学讲堂

广义相对论与黎曼几何系列之五:相对性原理

张天蓉
2015, 44(09): 627-629     全文: PDF (3620 KB)   ( 下载: 1327 )
摘要

牛顿和爱因斯坦,是物理学史上的两座丰碑。物理学终究不同于数学,在数学中,欧几里德可以根据五条公理建立欧几里德几何。数学家们将其中的平行公设作些许改变,又建立了包括双曲几何和球面几何的非欧几何。物理理论的建立却需要以实验观察为基础。实验观察都是在一定的“参考系”下面进行的。改变参考系,或者换个参考系时,观察到的物理规律会变化吗?哪些会变化?哪些不会变化?牛顿和爱因斯坦都是在这一类问题上思考和做文章,才发展出来各种物理理论。

超导“小时代”

超导“小时代”之一:慈母孕物理

罗会仟
2015, 44(09): 630-633     全文: PDF (3583 KB)   ( 下载: 16385 )
摘要

自然最不可理解的地方在于——它竟然是可以被理解的。——阿尔伯特·爱因斯坦。
我们从何而来?远古的神话世界里,人类是神仙的杰作。那是一个洪荒的世界,天地玄黄之中醒来一个盘古巨人,他用巨斧劈开这片混沌,清气上浮为天,浊气下沉为地。他自己的咆吼化作雷霆,目光变作闪电,身体成了山川河流,我们的世界从此诞生。广袤无垠的天地之间,孕育了一位美丽的女娲元始大神(图1),她用慈祥的母爱,以自己为样板,捏泥甩浆,造出了这个世界最聪慧的生命——人类。女娲娘娘不仅造了人,还用彩石补天,维护了人类的生存环境,堪称大地之母。无独有偶,在西方的神话世界里,也类似有地母盖亚孕育了诸神,进而创造了天地间生命万物的传说。尽管神话有点虚无缥缈,母爱却非常容易切身体验到。人们长久以来都执拗地相信神创论,以至于若干年后,当一位叫达尔文的英国人声称人类是猴子变的时候,人们对此奇谈怪论非常困惑,甚至调戏了这个“达尔文猴子”。我们生活在怎样的一个世界?

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