科苑快讯

科学家发现压入气体的水易受磁场影响物理学家和化学家越是仔细观察,就越发现水真是一种非常神奇的物质。比如,磁场能够改变水壶中水垢形成的速度,虽然这一现象已有工业应用,但其原因还没有真正了解,而且在学术界仍有争议。简单的对象更易于研究,日本信州大学(Shinshu Universi     

在磁场作用下水的特性的变化和它的变化机理

我们研究了在磁场作用下水的光学性质和电学性质等的变化,实验发现它们的这些特性和未受磁场作用的水有重大改变特别是在红外光谱和拉曼光谱中的变化更加明显,这种现象就称为水的磁化。我们从水的中红外光谱得知在3000~3800 cm-1的范围内有奇特的六个峰值存在,从水分子结构和红外光谱的特性出发了解到它们分别代表了自由水分子的OH键的对称与反对称的振动,众多水分子通过氢键连接而成的线性链和环形链的OH键的对称与反对称振动,于是从这个实验我们看到了在这个水中存在有众多水分子结合成的环形氢键链的存在。我们用水分子的极化特性,一阶相变的特性和实验进一步证实了这些环形链的客观存在,根据质子或氢离子在氢键系统中传递理论得知在磁场的罗仑兹力作用下处于水中环形氢键链中质子能够进行传导产生环形电流.这些环形电流象一个分子电流或是个小磁体,它们能彼此相互作用或与外加磁场相互作用,从而改变了水分子的分布和结构状态,导致了水的一些特性的变化,这就是水的磁化的分子机理,我们用这个机理解释了我们从实验中所发现的磁处理过的水的特性如饱和效应和记忆效应等,因此这是非常有趣的实验和现象.     

弱磁场对水和冰性质的影响

绝大多数关于磁场影响水性质的论文都是在大范围地磁场中、在湍流通过非均匀磁场的条件下提出的.在这样的处理中,杂质对水性质的改变起主导作用.报道的最新结果是研究交变磁场、稳恒磁场以及旋转试管对水的一系列物理性质的影响,如交流电导率k、声速v声、热导率X、过冷度△T、复介电常数ε*、损耗因数tgδ、折射率n、表面张力σ和吸附作用等. 在与频率f处有关的交变磁场强度H不同但确定的条件下,进行水和冰性质的研究时,我们发现了某些极值现象1).作为例子,图1表示tgδ和k的数据;图2表示过冷度(△T)和结晶的动力学数据. 在给定磁场数值H条…     

均匀横向磁场条件下抛物量子阱结构中的共振隧穿

采用简单的数值计算方法研究了均匀横向磁场条件下通过抛物量子阱结构的共振隧穿。计算了几种GaAs-AlxGa1-xAs-GaAs抛物阱结构的透射系数。结果表明：磁场增加时，共振峰向高能区移动，新的共振峰出现；同时讨论了回旋中心在不同位置时，抛物阱结构的J-V 特性。我们发现回旋中心在抛物阱中心时更有助于解释实验，并且能够得到和实验一致的结果：磁场增加，电流峰值减少且向高偏压移动。     

窄禁带稀磁半导体二维电子气的磁阻振荡研究

通过改变温度和磁场方向对调制掺杂的n型Hg_0.82Cd_0.16Mn_0.02Te/Hg_0.3Cd_0.7Te第一类量子阱中磁性二维电子气磁阻拍频振荡进行了深入的研究，发现不仅温度的变化能够引起磁阻拍频节点位置的变化. 而且改变磁场方向，可以分别调整塞曼分裂和朗道分裂. 从对拍频的分析中，可以将依赖于磁场垂直方向的朗道能级分裂和依赖于整个磁场大小的塞曼分裂区分开来. 关键词： 磁性二维电子气 自旋分裂 塞曼分裂 拍频     

Ca掺杂氧化物超导体正常态电阻反常及其磁输运行为

本文研究了对Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ进行Ca掺杂后样品的输运特性．实验中发现：随Ca含量增加，样品正常态电阻随之下降．出现反常电阻现象原因可能是Ca替代Y位，导致体系载流子浓度发生变化，从而使得晶界附近的电子能带结构发生改变．另外；低温下的样品伏安特性在外磁场下出现反常，动态电阻dV／dI随磁场增加而下降．有关该现象的物理机制有待于进一步研究．     

微型计算机在脉冲磁场作用下的效应试验

 介绍了脉冲强磁场模拟器的工作原理, 将微型计算机置于脉冲磁场模拟器中，通过改变脉冲磁场的幅度和上升时间，研究脉冲磁场对微电子设备的干扰途径、干扰阈值与脉冲上升时间、脉冲宽度的关系。试验结果表明，微电子设备的连接电缆是脉冲磁场干扰引入的主要途径；简单的屏蔽措施对于脉冲磁场干扰有一定的抑制作用；脉冲磁场的时间变化率越大，对微电子设备的干扰作用越强。     

以高温超导体为基础的颗粒复合磁电阻器件

外加磁场对超导电性有强烈抑制作用，等效于一个显的正磁电阻．将高温超导体与具有不同磁电阻特性的其它材料复合，构成纳米颗粒复合体，可改变其磁场响应，调节成分配比还可使总磁电阻在特定的温度和外磁场下改变符号，即可调谐磁电阻．根据这一原理，我们制备了以La1.85Sr0.15CuO4和YBa2Cu3O7-δ为基础的颗粒复合磁电阻器件，并在其中观测到了以可调谐磁电阻为代表的丰富的磁电现象．这些器件在磁探测、磁记录和磁场标定等方面具有重要应用价值．     

磁电子学讲座 第一讲 新一类磁传感效应——巨磁阻抗效应

材料的交流阻抗随外加直流磁场的改变而变化的特性称为磁阻抗效应．在软磁合金中，这种效应是快响应、高灵敏度的，因而被称为巨磁阻抗效应．文章简单介绍了这一效应产生的基本原理、高频和低频交流电流情况下这一效应的特点，介绍了这一效应的应用前景     

原子尺度磁体探秘

欧洲的一些研究人员最近通过研究原子尺度金属膜，对磁场行为有新的认识．这个小组制作了一系列非常均匀的钴薄膜，并测量了其内部的磁场方向．他们发现当金属膜的厚度由单层原子渐次增加到三层原子时，磁场方向改变了两次，每次90度．该小组计算并详细解释了这种以前很少观察到的现象，并于4月14日在PRL（physics review letters）上发表．弄清原子尺度的磁体性质，有助于开发尺寸更小的磁存贮器．     

斜磁场作用下的射频等离子体平板鞘层结构

建立一个一维坐标空间、三维速度空间的斜磁场作用下的射频等离子体平板鞘层模型，讨论了磁场对射频鞘层结构及其参数特性的影响.研究结果表明：磁场对鞘层结构有不可忽略的影响，特别是能够使鞘层边界附近的离子速度分布和密度分布产生明显的变化.此外，虽然磁场不能改变离子总的能量密度分布，却能改变离子的运动状态，并同时影响着基板上离子在各个方向上的能量分布和入射偏移角度. 关键词： 射频 鞘层 磁场     

水的抗磁性演示实验

利用磁铁作用于漂浮在水面的纸片和盛水气球,演示了水的抗磁性,并利用全反射研究了水的抗磁性与外磁场的关系.实验结果表明:当磁铁置于水面上方时,磁场作用区域的水面向下凹陷.磁场越强,水面的凹陷程度越大,水的抗磁现象越明显.     

激光驱动的冲击波自生磁场以及外加磁场的冲击波放大研究

冲击波是天体物理观测中常见的现象, 其对粒子的加速被认为是高能宇宙射线的来源. 宇宙中冲击波周围往往存在很强的磁场, 但人们对于此类强磁场的产生放大过程的理解并不充分. 本文利用二维粒子模拟程序研究了激光与磁化或者非磁化等离子体相互作用产生的冲击波现象, 给出了冲击波波前处磁场的产生放大特性. 研究发现, 作用过程中的自生磁场可以储存能量, 从而进一步加速电子; 当存在外加磁场时, 由冲击波加速的电子和离子的能量都比同条件下非磁化等离子体的能量高; 而且外加磁场藉由冲击波放大倍数则与其值有极大关系. 与天文观测中推断的磁场与背景磁场相比放大千倍这一研究结果的比较可以看出, 天体冲击波周围磁场放大主要是由局域内生磁场导致的.     

用塞曼效应测量磁场的误差传递规律

塞曼效应实验中谱线环的直径会随着磁场的强弱而变化,可以利用此现象测量磁场.本文导出了磁场测量公式,通过实际测量,发现了磁场测量误差的规律,设计了误差传递模型来模拟和论证了这一规律,所得到的结论,可以指导磁场测量的方法,提高测量的精度.     

在强磁场中冰的熔点会升高

日本物理学家最近发现，在强磁场中冰的熔点略有上升．千叶大学的Hideaki Inaba与同事发现在6特的磁场下普通冰的熔点上升了5．6毫开，重水则上升了21．8毫开．水有许多不同寻常的特性：与其他小分子化合物相比它有较高的熔点和沸点，它的液态密度要大于固态密度．这些特点缘于水分子氢键的三维空间结构．近来的研究发现，水的近红外光谱和折射率可被强磁场改变，     

强磁场条件下Mn-Sb梯度复合材料的制备

研究了Mn-898wt%Sb合金在无磁场以及磁场为B=88 T、不同强度的磁场梯度作用下的凝固组织变化，并分析了上述不同强磁场条件对合金凝固组织影响的作用机理.研究表明，在较大梯度磁场作用时，试样中出现了初生MnSb相与Sb相以及共晶组织共存的现象，而且初生MnSb相与Sb相产生了明显的分层现象.此外，磁场梯度作用下初生MnSb相和Sb相的含量随着磁场梯度的增大而增加.论文对初生MnSb相和Sb相的分离机理进行了探讨，发现在梯度磁场作用下，熔融金属中不同磁化率的合金组元团簇受力不同，造成     

高温等离子体中太赫兹波的传输特性

通过解析方法研究了高温等离子体的太赫兹波传输特性.研究发现,高温等离子体对太赫兹波高频频段透过率较高,表现为通带;对低频频段透过率较低,表现为阻带.这与冷等离子体中电磁波的传输特性是一致的.但其透射率还受到温度与磁场的影响,当改变高温等离子体的电子温度与磁场时,在阻带内会产生一尖锐的透射峰.这种现象在冷等离子体模型中从来没有出现过.本文主要对电子温度和外加磁场两个影响因素进行讨论.研究发现,禁带内出现的透射峰频率受磁场影响,而峰值幅度受温度影响.计算得到了不同外加磁场条件下产生高透过率(透射率约为1)时的电子温度.基于该结果进一步研究了透射峰出现的规律,并通过曲线拟合的方法得到了透射峰频率所遵循的计算公式.数值结果表明透射峰频率与外磁场之间为正比例函数关系,而峰值电子温度取值与外磁场的关系表现为指数规律.最后对拟合得到的方程采用时域有限差分法进行了验证,数值结果与解析解符合较好,证明了该研究的正确性.     

高速飞行器磁控阻力特性

采用低磁雷诺数磁流体数学模型,对外加磁场下的高超声速半球体流场进行数值模拟.选取三种简单理想磁场(轴向、径向、周向均布磁场),分析了不同磁场类型对流场结构、气动阻力与洛伦兹阻力的影响及作用机理.研究发现,轴向磁场径向"挤压"效应使得激波外形凸出,且壁面静压存在"饱和现象";径向磁场存在轴向"外推"效应,较大的磁场强度会导致肩部形成高温区;周向磁场下感应电场的存在导致增阻效果很差.进而对比了两种相同驻点磁感应强度特殊分布磁场(偶极子磁场、螺线管磁场)下的流场,发现了不同于理想磁场的径向"扩张"效应.按增阻效果从大到小依次为径向磁场、螺线管磁场、轴向磁场、偶极子磁场、周向磁场.     

线性引力论的引力磁分量及其磁效应

根据广义相对论,弱场近似条件下引力场中不仅含有经典的牛顿引力场,还存在一种类比于磁场概念的引力"磁"场,引力磁场的命名借用了电动力学中磁场的概念.为了研究引力磁场的物理性质和它引发的一些关联效应,本文首先从线性爱因斯坦方程出发,利用相似变换的方法从方程的二级张量场中分解出了引力的"磁"分量并定义了引力磁场;在此基础上考虑了一种通有匀速流体的环状微管模型,通过电动力学的分析方法研究了远离微管区域的引力磁场分布特征,重点在计算过程中改进了以往对这类环状模型引力磁场的计算方法,表明了这类模型的引力磁场远场分布模式与磁偶极子磁场的远场分布类似;之后利用类磁场的性质研究了引力磁场的动力学特征,首次研究了测试粒子在线性时变引力磁场及余弦时变引力磁场中的运动规律,同时通过设计一种具有双层结构且通有加速流动流体的环状微管模型改进了前人对时变引力磁场中引力感应、惯性系拖曳现象的研究办法,从更清晰的角度用更简单的数学通过引力电磁理论研究和展示了引力感应现象和广义相对论中的惯性系拖曳现象.全文为引力磁场及其关联效应的研究提供了一些新的方法和思路.     

Ca掺杂氧化物超导体正常态电阻反常及其磁输运行为

本文研究了对Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ进行Ca掺杂后样品的输运特性.实验中发现:随Ca含量增加,样品正常态电阻随之下降.出现反常电阻现象原因可能是Ca替代Y位,导致体系载流子浓度发生变化,从而使得晶界附近的电子能带结构发生改变.另外;低温下的样品伏安特性在外磁场下出现反常,动态电阻dV/dI随磁场增加而下降.有关该现象的物理机制有待于进一步研究.