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物理  
  物理--2018, 47 (2)   发布日期: 2018-02-12

通过溶胶—凝胶法结合乙醇超临界干燥法,我们制备获得了ZrO2-Al2O3复合气凝胶隔热材料。ZrO2极低的热导率配合Al2O3的高温热稳定性使得ZrO2-Al2O3复合气凝胶材料在高温隔热领域具有很好的应用。封面图中的“贵宾犬”是使用SEM扫描电镜拍摄的ZrO2-Al2O3复合气凝胶结构的电镜照片。图中的结构是由数个ZrO2-Al2O3复合结构纳米球堆积而成的,它们在电镜的观察视野当中正巧组成了一只贵宾犬的形状。该纳米球的外壳由Al2O3纳米片组成,而内核由ZrO2纳米颗粒组成。整体来看,整个结构由于外部的Al2O3纳米片的卷曲呈现出一种毛绒绒的效果,与贵宾犬卷曲的毛发十分相似。经过简单的上色处理后,一只活泼可爱的贵宾犬的形象跃然于眼前。(浙江大学 史振宇、秦少翔 供图)

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评述

一种新的宇宙信使 Hot!

邹振隆 译
2018, 47(2): 69-72     全文: PDF (3146 KB)   ( 下载: 1068 )
摘要

激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和室女座引力波探测器(Virgo)最近对两颗并合中子星的引力波进行了第一次观测,连同来自全球多台望远镜和空间卫星的数据,开启了多信使天文学的新纪元。Imre Bartos 描述了这个划时代的时刻,这是数十年研究的辉煌成果,也将塑造观测天文学的未来。

中国高功率固体激光技术发展中的两次突破 Hot!

魏晓峰,郑万国,张小民
2018, 47(2): 73-83     全文: PDF (3965 KB)   ( 下载: 1143 )
摘要

高功率固体激光是激光聚变、高能量密度物理与前沿基础科学研究必需的实验手段。上世纪六七十年代,老一辈科学家王淦昌、王大珩、邓锡铭、于敏等人以敏锐的科学洞察力与超前的战略眼光,开创了中国激光聚变研究的宏伟工程,为中国高功率固体激光技术的长远发展注入了强劲的东风。中国工程物理研究院(简称中物院)作为激光聚变研究的总体单位,联合中国科学院等国内优势单位,在国家强有力的支持下,推动与组织了中国高功率固体激光技术与装置研制的快速发展。中物院激光聚变研究中心作为高功率固体激光技术研发的总体单位之一,敢于担当、勇于创新,团结协作,坚持三十余载,实现了中国高功率固体激光技术研发历程中的两次“突破”,即突破新一代高功率钕玻璃激光技术,相继研制成功了亚洲规模最大、技术先进的神光-Ⅲ原型装置和神光-Ⅲ激光装置;突破百太瓦超短超强激光关键技术,建成了国内首台输出能力高达200 TW的SILEX-Ⅰ超短超强脉冲激光装置。两次“突破”,不但有力地支撑了中国激光聚变与相关基础科学研究的高速发展,同时实现了中国高功率固体激光技术发展由“望尘莫及”到“望其项背”的跨越,奠定了由“望其项背”到与美、法先进国家“三足鼎立”的坚实基础。

“冷分子制备与操控”专题讲座

第四讲 冷分子的导引、分束、反射、聚焦与囚禁等操控技术 Hot!

邓联忠,夏勇,侯顺永,印建平
2018, 47(2): 84-94     全文: PDF (4278 KB)   ( 下载: 1009 )
摘要

近年来,随着冷分子制备技术的不断发展和冷分子温度的不断降低,冷分子操控技术取得了快速发展, 并日趋成熟。文章首先介绍了冷分子导引、分束、反射与聚焦等操控的技术方案、实验结果及其最新研究进展。接着重点介绍冷分子静电囚禁、磁囚禁和光学囚禁的各种方案、实验结果及最新进展。最后就冷分子操控技术的应用进行了简单的总结与展望。

研究快讯

大直径半导体碳纳米管手性结构实现宏量分离 Hot!

刘华平,周维亚,解思深
2018, 47(2): 95-97     全文: PDF (2326 KB)   ( 下载: 1078 )
摘要

最近,我们发展了NaOH 辅助凝胶色谱法实现了直径大于1.2 nm的半导体碳纳米管手性结构的宏量分离。该方法通过NaOH调控表面活性剂分子分散的大直径碳纳米管与凝胶之间的相互作用。大直径碳纳米管在酸性甚至中性环境中很容易被氧化而带上正电荷,吸附上更多的阴离子表面活性剂,从而导致与凝胶之间的相互作用力减小,增加了分离难度。基于这样的结果,我们提出通过NaOH 中和溶液中的H+离子防止碳纳米管被氧化,扩大不同结构碳纳米管与凝胶之间的作用力差异,实现碳纳米管结构的分离。经过系统地研究发现,NaOH的引入可以选择性地增强不同结构碳纳米管与凝胶之间的相互作用。在分离过程中,通过逐渐地增加碳纳米管分散液中NaOH 的浓度,在每一个NaOH 浓度下选择性地吸附特定结构的碳纳米管,从而实现手性结构的分离。通过该分离技术,我们分离出了不同颜色的碳纳米管溶液(图1(a))。光谱表征表明,不同颜色的碳纳米管的结构分布明显不同,即碳纳米管结构被成功分离(图2)。通过对光谱分峰拟合,对分离制备的碳纳米管半导体纯度和手性纯度分别进行评估,发现分离制备的碳纳米管半导体纯度可高于99%,而手性结构纯度可达到近40%(图3)。该方法继承了凝胶色谱法简单、快速、低成本、易于规模化分离的优点。通过工艺优化,分离产率可高达毫克量级(图1(b))。

物理攫英

打压替代引力

徐仁新 编译
2018, 47(2): 98-98     全文: PDF (1720 KB)   ( 下载: 884 )
摘要
众所周知,爱因斯坦广义相对论描述万有引力,但一些试图替代相对论的引力理论也声称其合理性。不过,依据中子星并合时发出的引力波和电磁波观测,理论家们最近严格约束了这些替代引力。

周期搅动将随机取向的骰子有序排列

朱星 编译
2018, 47(2): 99-99     全文: PDF (1713 KB)   ( 下载: 789 )
摘要
对数千个随机堆放的骰子进行周期旋转搅动可以使其很快变为有序排列,而用常规的摇动方法很难得到这种结果。

森林如何减少建筑在地震中的损坏

岳汉 编译
2018, 47(2): 100-100     全文: PDF (1485 KB)   ( 下载: 795 )
摘要
几排树林就可以将地震与建筑隔离开来——这一成果来自于法国物理学家的研究。该研究显示,当地表存在一定高度的森林时,地震波中的勒夫波传播便可以偏离地表。在这项研究中,森林的作用相当于材料学中的“超颖物质”——一种通常用于偏折物体附近的电磁波的人造介质。

“天文光梳”寻找太阳系外类地行星

肖东 编译
2018, 47(2): 100-100     全文: PDF (1480 KB)   ( 下载: 829 )
摘要
欧洲科学家研发了一种能够提高太阳系外类地行星搜寻能力的激光频率梳。该设备也可以用来测量宇宙膨胀和检验自然界基本常数。激光频率梳广泛应用于计量和精密光谱测量,它所输出等频率间隔排列的激光谱线,很像一把梳子的“梳齿”。
物理学漫谈

西斯廷教堂中的对偶变换

孟子杨
2018, 47(2): 101-104     全文: PDF (2772 KB)   ( 下载: 877 )
摘要

当米开朗基罗扭曲着身体,在西斯廷教堂中高高的脚手架上,仰首吃力地描绘着天顶画《创世纪》的时候,他是否知道,自己正在经历着一场对偶变换。身当壮年的艺术家,用了4 年的时间,在穹庐下的脚手架上,仰面勾勒出他心中的世界和人类的起源,从上帝和先知,到亚当和夏娃,到诺亚和摩西……,一个个健美、饱满的人体是文艺复兴的巅峰之作,是人类崇高精神的理想体现,而创造出这些不朽精神的艺术家——那个西斯廷教堂中饱受折磨的英雄——却因为炼狱般的工作,因为只身与艺术创造规律搏斗的劳累,变得形如枯槁、身心憔悴。艺术家燃烧了自己,为人类留下了不朽的作品。作为后来的看客们,我们很难体会米氏在经历着对偶变换时,所承受的煎熬;也许连他自己,在开始这项工作时,恐怕也不会料到他要经历的考验、所能承受的极限,和所创造出的人类精神。

超导“小时代”

超导“小时代”之二十八:费米海里钓铁鱼

罗会仟
2018, 47(2): 105-108     全文: PDF (3022 KB)   ( 下载: 1114 )
摘要

凝聚态物理学研究中同样有类似“太公钓鱼”的活动——费米海中钓鱼,何解?我们知道在固体材料里面,有纷繁复杂的“原子八卦阵”——原子晶格结构。自然也存在许许多多的电子,并不是所有的电子都会老老实实陪伴孤独的原子们,而不少电子是能够远离原子的约束到处乱跑的。能走动的电子数目之多,以至于可以用“电子海洋”来形容,能量最低的电子喜欢沉在海底,能量最高的电子喜欢浮在海面。因为电子属于费米子,服从费米—狄拉克统计规律,故而俗称电子海洋为“费米海”。费米海里的“鱼”其实就是各种电子相互作用状态,它们一旦钓离海面,就可以成为“准粒子”——带着相互作用“海水”的电子。固体材料中的电子感受到的相互作用非常复杂,准粒子也是千奇百怪。在费米海里钓鱼,不仅是愿者上钩,而且是变幻莫测。钓上来的,可以是五边形的“准晶鱼”、吃了磁杂质的“近藤鱼”、自带指南者的“磁性鱼”、两两配对的“超导鱼”等等(图1)。

物理学咬文嚼字

物理学咬文嚼字之九十五:紧绷的世界

曹则贤
2018, 47(2): 109-112     全文: PDF (2328 KB)   ( 下载: 1198 )
摘要

由拉丁语动词tendere 引入的tension,intensive quantity,extensive quantity,tensor等是极为重要的物理学概念。从协变形式的经典电磁学到广义相对论,tensor是概念基础。

人物

刘寄星自述(一)

刘寄星
2018, 47(2): 113-120     全文: PDF (2304 KB)   ( 下载: 935 )
摘要
中国科学院原子能研究所分两部分,一部在中关村,二部在房山县的坨里。对外是中国科学院的研究所,实际上受二机部领导,名称为二机部401 所。我们10 月份到坨里报到,先接受了两周的入所教育和学习,几个学理论物理的研究生编成一组,共有朱洪元先生的学生杜东生、李炳安,彭桓武先生的学生张锡珍,于敏的学生赵维勤,黄祖洽的学生何汉新和我6 个人。到所后不久,中国第一颗原子弹爆炸成功,大家欢欣鼓舞,各人心里都知道原子能所对核武器研究做出了不可磨灭的贡献,但谁也不知道自己的导师干了什么。不久,所里宣布新来的大学毕业生和部分老同志去河南信阳专区参加劳动锻炼和“四清运动”一年,11 月出发。我和杜东升、赵维勤编在一个中队,何祚庥老师也在这个中队,被任命为副中队长。一起去的估计有好几百人,我直到近几年才知道,原子能所所长钱三强先生也和我们一起去参加了信阳“四清”,不过他改名叫徐进。
科学基金

2017年度物理科学二处科学基金项目评审工作综述

李会红,蒲钔,曹李刚,戴朝卿
2018, 47(2): 121-127     全文: PDF (1977 KB)   ( 下载: 1099 )
摘要
物理科学二处主要资助基础物理、粒子物理、核物理、核技术与应用、加速器物理与探测器技术、等离子体物理、同步辐射方法与技术等领域的研究工作,同时负责受理国家自然科学基金委员会—中国工程物理研究院联合基金(简称NSAF联合基金)、国家自然科学基金委员会—中国科学院联合设立的大科学装置科学研究联合基金(简称大装置联合基金)、理论物理专款等类型项目。本文简要综述2017 年度物理科学二处基金项目受理、评审和资助情况,使广大科研人员及科研管理部门了解本年度的总体状况,为2018 年度的项目申请工作提供借鉴。
科学咖啡馆

科学教育,让孩子心中开出花朵——中国科学院物理研究所“科学教育”主题讨论侧记

成蒙,李淼,魏红祥
2018, 47(2): 128-130     全文: PDF (2461 KB)   ( 下载: 912 )
摘要
2018年1月29日晚,中国科学院、北京大学、中国科技大学、上海理工大学等十余所高校、科研院所的科学家、科普专家,中央电视台科教频道、科技日报、科普时报、科学出版社、外语教学与研究出版社的科学传播专家,以及中关村学区的教育专家们齐聚中国科学院物理研究所科学咖啡馆,共同就中小学科学教育的现状、发展趋势、困境及应对措施展开了热烈的研讨。本期主讲嘉宾是“ 东道主”——中国科学院物理研究所魏红祥博士。魏红祥经常利用业余时间走进中小学,把好玩的科学实验、有趣的科学知识和前沿的科研进展带进课堂,让孩子们近距离感受科学的魅力,触及科学之精神。在主题报告中,魏红祥以《小学科学学什么、怎么学?》为题,分享了自己对小学科学教育的理解、实践和思考。
中国物理学会通讯

中国物理学会2018年活动计划表

中国物理学会
2018, 47(2): 131-133     全文: PDF (424 KB)   ( 下载: 1291 )
摘要
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