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物理  
  物理--2018, 47 (7)   发布日期: 2018-07-12

本期封面反映的是由中国科学院物理研究所科研团队首次在三氧化钨外延薄膜中发现的线缺陷,图中示意了应力工程诱导的线缺陷情形。相应研究发表于Journal of Materials Chemistry C(Effects of line defects on the electronic and optical properties of strainengineered WO3 thin films. 5,11694,2017)。三氧化钨由于其出色的物理化学性质,在智能窗、清洁能源和气体探测方面有广泛的应用,高质量的单晶薄膜是研究其物理化学性质的基础。该项工作利用激光分子束外延生长方法准备了三氧化钨外延薄膜,通过应力工程有效地调控其晶格的扭转和排列,并在异质结面上首次发现了罕见的线缺陷。理论计算结果表明,界面上的线缺陷对薄膜材料性质有着重要的影响。该研究工作在缺陷诱导的材料改性进而实现催化等功能性质增强方面具有重要参考价值。

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评述

量子通信研究进展与应用 Hot!

龙桂鲁, 盛宇波,殷柳国
2018, 47(7): 413-417     全文: PDF (1767 KB)   ( 下载: 1153 )
摘要

量子通信利用量子信道进行信息的编码、传输和处理,具有安全性高和信道容量高等特点。量子保密通信以信息安全为主要目的,包括量子密钥分发、量子安全直接通信和量子秘密共享等模式。利用量子纠缠,量子隐形传态根据事先已经分发的纠缠粒子对实现不传输实物粒子而传输未知粒子的状态,量子密集编码通过传输一个粒子而实现两个粒子信息的传输,这些是经典通信无法实现的任务。文章简单介绍量子通信的内容和进展情况。

X射线自由电子激光专题

X射线自由电子激光在物理学中的应用 Hot!

泮丙营,叶茂,封东来
2018, 47(7): 418-425     全文: PDF (3235 KB)   ( 下载: 1134 )
摘要

在原子/分子空间尺度直接探测微观世界的飞秒量级动态复杂过程一直是科学家追求的梦想。2009年,X射线自由电子激光装置的出现使得这个梦想成为可能。文章将介绍近年来利用X射线自由电子激光装置在凝聚态物理、非线性光学、高压物理等研究领域取得的一些突破性进展,并展望其未来在解决重大物理问题中的可能应用。

X射线自由电子激光的原理和在生物分子结构测定研究中的应用 Hot!

时盈晨,刘海广
2018, 47(7): 426-436     全文: PDF (2989 KB)   ( 下载: 1124 )
摘要

X射线具有短波长和强穿透能力,利用电子对X射线的散射能够研究材料和分子的精密内部结构。信号的质量高度依赖于X射线发射源。2009年,美国能源部下属的斯坦福线性加速器中心国家实验室建成世界上第一台具有原子分辨率能力的X射线自由电子激光设施(LCLS),从此X射线进入激光时代,人类所能使用的X射线的峰值亮度比最强的同步辐射X射线光源提高了100亿倍。文章简要介绍了X射线自由电子激光的发展历程、产生原理和特性,并结合具体实验研究对如何应用X射线激光研究生物学领域的分子结构和动态变化进行总结。

X射线自由电子激光晶体学在结构生物学中的应用 Hot!

何建华,徐春艳
2018, 47(7): 437-445     全文: PDF (3132 KB)   ( 下载: 1149 )
摘要

X射线晶体学是获得生物大分子三维空间结构最主要的方法。基于X射线自由电子激光的晶体学——串行飞秒晶体学方法的出现,以其独特的优势为结构生物学研究提供了一种全新的研究手段。文章主要介绍了串行飞秒晶体学方法在结构生物学领域的应用及所取得的成果。这些成果表明该方法是在亚纳米空间尺度和飞秒时间尺度、在接近于自然状态下进行生物大分子静态和动态结构研究的强有力手段。

前沿进展

激光等离子体强磁环境研究进展 Hot!

孙伟,仲佳勇
2018, 47(7): 446-452     全文: PDF (2880 KB)   ( 下载: 984 )
摘要

高功率强激光技术的发展使得在实验室模拟复杂天体等离子体环境成为可能。近年来在激光等离子体强磁环境下模拟天体物理现象是实验室天体物理研究的一个热点方向,文章简单介绍了利用强激光产生强磁场的各种机制,包括毕尔曼电池效应、线圈靶诱发磁场等,并介绍了在实验室诊断此类磁场的一些常用方法,如法拉第旋转法、质子背光法、B-dot法等。最后介绍该方向几个研究的最新进展,包括磁场压缩、喷流等,同时提出一些在实验室产生强磁场的新思路。

物理攫英

探寻时间晶体

郭启淏、尹璋琦 编译
2018, 47(7): 454-455     全文: PDF (1593 KB)   ( 下载: 1035 )
摘要

不可否认,新科学想法的吸引力往往取决于名字,就如大爆炸、黑洞和暗物质那样。但这些名字没有一个能像带有《神秘博士》风格的“ 时间晶体” 那样引发共鸣。2012 年由诺贝尔物理奖得主弗兰克·维尔切克提出的“时间晶体”,已与许多深刻的物理学主题,如时间对称性、量子力学以及无序等密切相关。

你的瞳孔为什么会摇摆

王树峰 编译
2018, 47(7): 456-456     全文: PDF (1261 KB)   ( 下载: 938 )
摘要
在我们阅读时,眼睛并不是平滑地扫视页面,而是在做一系列的跳动,从一个部分的文字跳到另外的部分。经历每一次眼跳后,瞳孔通常会有瞬间的摇摆。研究者为这种摇摆开发出一个模型,其中仅仅包含了眼球的物理特性。这个模型会帮助科学家区分神经控制的眼球运 动和眼球材料物理特性控制的摇摆。
物理学漫谈

初涉电子拓扑

牛谦
2018, 47(7): 457-460     全文: PDF (1953 KB)   ( 下载: 1289 )
摘要
女儿转来照片,是哈佛大学物理教授Halperin 在上课(图1),黑板上赫然列出了我的一篇论文。自己的工作能让女儿感到自豪,确确实实令我有些得意。Halperin 是我景仰的老前辈,也是已故同学冯奚乔的博士导师。但我懂得,他列出这篇文章的原因不是我,而是文章的另一个作者,Thouless,2016 年诺 贝尔物理学奖获得者之一,也是我的博士导师。这篇文章曾在介绍诺奖的官方文章中引用过,是我攻读博士期间与导师和吴咏时老师合作而成。
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(下)

曹则贤
2018, 47(7): 461-470     全文: PDF (3003 KB)   ( 下载: 1268 )
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。

超导“小时代”

超导“小时代”之三十三:铜铁邻家亲

罗会仟
2018, 47(7): 471-475     全文: PDF (2956 KB)   ( 下载: 959 )
摘要

超导的研究历程,特别是超导材料的探索之路,总是充满坎坷和惊喜。1986 年,铜氧化物高温超导的发现,距离1911 年发现的第一个超导体——金属汞已经整整75 年,此前大家为麦克米兰极限的存在而充满悲观。2008 年,铁基超导的出现,是铜氧化物高温超导研究步入的第22 个年头。此刻,高温超导的研究已陷入一片迷惘和不知所措,BCS 理论在铜氧化物、重费米子、有机超导等非常规超导材料中失效,且高温超导伴随的物理现象又极其复杂多变难以理解,加上天生的易脆和高度各向异性等多种应用短板。正在物理学家为要不要放弃高温超导研究而重度纠结的时候,铁基超导的出现,恰到好时机地点亮了前所未有的新希望之光。作为新一代高温超导家族,铁基超导材料为高温超导的研究开辟了许多新通路,铜氧化物材料研究积累的大量困惑将可以在这个“高温二代”中加以检验、澄清甚至是完全解答。高温超导机理,乃至非常规超导机理,有望在铁基超导研究中最终取得突破。

科学咖啡馆

科普产业的“寒武纪”时代 ——中国科学院物理研究所“科普产业”主题讨论侧记

成蒙,李淼,魏红祥
2018, 47(7): 476-478     全文: PDF (1788 KB)   ( 下载: 982 )
摘要
2018 年6 月25 日晚, 由科技部政策法规与监督司、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第27 期科学咖啡馆活动,迎来了中国科普产业化的先驱实 践者——中国科技新闻学会副理事长、中国科技大学科普产业研究所所长周建强教授。周教授是科普产业化的老兵,不断学习和探索的姿态让他始终活跃在行业前沿,提到这些年来参与组织的各种研讨会及活动,他如数家珍。在整场报告中,周建强教授将发展中的中国科 普产业为大家描绘出一幅全面而又详尽的图景,同时提出了很多思考,引发众多嘉宾积极参与讨论。
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