Magnetic Sensing inside a Diamond Anvil Cell via Nitrogen-Vacancy Center Spins

The diamond anvil cell-based high-pressure technique is a unique tool for creating new states of matter and for understanding the physics underlying some exotic phenomena.In situ sensing of spin and charge properties under high pressure is crucially important but remains technically challenging.While the nitrogen-vacancy(NV)center in diamond is a promising quantum sensor under extreme conditions,its spin dynamics and the quantum control of its spin states under high pressure remain elusive.In this study,we demonstrate coherent control,spin relaxation,and spin dephasing measurements for ensemble NV centers up to 32.8 GPa.With this in situ quantum sensor,we investigate the pressure-induced magnetic phase transition of a micron-size permanent magnet Nd_2Fe_(14)B sample in a diamond anvil cell,with a spatial resolution of ～2μm,and sensitivity of ～20 μT/Hz~(1/2). This scheme could be generalized to measure other parameters such as temperature,pressure and their gradients under extreme conditions.This will be beneficial for frontier research of condensed matter physics and geophysics.     

发展固态量子信息与计算的实验研究

量子计算与量子信息是21世纪基础和应用科学研究的一大挑战.要实现实用意义上的量子信息和量子计算,必须解决量子比特系统的可拓展性问题.基于现代半导体技术的固态量子系统,其应用和最终产业化的可行性较高.然而,固态量子体系受周边环境的影响比较严重,控制其退相干,维持其量子状态的难度更高.实验固态量子计算的研究是个新的领域,尚无实用的技术和方法. 文章介绍了中国科学院物理研究所固态量子信息和计算实验室近几年来新开辟的自旋、冷原子、量子点(包括原子空位)、功能氧化物和关联体系等固态量子信息的新载体和同量子计算与量子信息相关的科学与技术难题的实验研究.     

一锅法合成四芳基吡咯并[3,2-b]吡咯空穴传输材料及其在无掺杂倒置钙钛矿太阳电池的应用

本文采用一锅法合成了四芳基吡咯并[3,2-b]吡咯有机空穴输运材料(D41、D42、D43和D44),制备出无掺杂的倒置型平面钙钛矿太阳电池. 材料D41的芳环上含有甲基,具有供体-π-给体-π-供体结构;而D42、D43和D44具有受体-π-给体-π-受体结构,其中,芳环上分别含有氰基、氟和三氟甲基. 研究表明,芳环上取代基对其分子表面电荷分布和空穴输运层薄膜形貌有显著影响,钙钛矿晶体颗粒的大小与空穴输运材料分子结构有关,含有氰基的材料D42最有利于形成较大的钙钛矿晶粒,这主要是由于吡咯并[3,2-b]吡咯结构具有丰富的电子性质的缘故. D42制备的倒置型平面钙钛矿太阳电池光电转换效率为17.3%,在黑暗条件下22天后,仍保留了初始效率的55%. 吡咯并[3,2-b]吡咯结构具有良好的给电子特性,可作为高效钙钛矿薄膜的空穴传输材料.     

酸处理的碳作为阳极电催化剂用于直接抗坏血酸碱性膜燃料电池

为改善电催化活性和亲水性,作者对商业碳黑（BP2000）进行了酸处理,获得了酸处理碳（ATC）. 通过X光电子能谱、红外光谱、热重和接触角测试的表征方法证明了酸处理在碳表面产生了丰富的含氧基团. 本文首次利用紫外可见光谱测试了碱性条件抗坏血酸（AA）在空气中的化学氧化活化能,结果为37.1 kJ·mol^-1. 另外,利用交流阻抗谱对碱性条件下ATC作为电催化剂时AA的氧化反应的活化能进行了评价. 碱性条件下,AA在单电池中有无ATC电催化剂层条件下的活化能分别为26.5和34.5 kJ·mol^-1,活化能的降低表明ATC是一种有效的阳极电催化剂. 作者将ATC应用于直接碱性膜AA燃料电池（DAAFCs）作为阳极电催化剂,并且对DAAFC中一系列参数进行了优化,包括催化剂在膜（CCM）或气体扩散层（CDM）上的喷涂方法、阳极电催化剂的载量、阳极电催化剂中碱性聚合物的比例. 结果表明,采用CCM的膜电极制备方法、0.5 mg·cm^-2的ATC载量、25wt%的碱性聚合物添加比例时,DAAFCs单池的功率密度可达18.5 mW·cm^-2,远高于使用商品PtRu/C（5 mW·cm^-2）做阳极电催化剂的单池. 在寿命测试中,使用溶解于1 mol·L^-1 NaOH水溶液中的 0.5 mol·L^-1 AA作为燃料（流速15 mL·min^-1）,DAAFCs单池的功率密度可以在25 min内维持在4 mW·cm^-2以上（75 °C）.     

Modulation of multiphoton resonant high-order harmonic spectra driven by two frequency-comb fields

The frequency-comb structure in the extreme ultraviolet(XUV) and vacuum ultraviolet(VUV) regions can be realized by the high-order harmonic generation(HHG) process driven by frequency-comb fields, providing an alternative approach for the measurement of an unknown frequency in XUV or VUV. We consider the case of two driving frequency-comb fields with the same repetition frequency and the carrier frequencies of fundamental-and third-harmonics, respectively.The many-mode Floquet theorem(MMFT) is employed to provide a nonperturbative and exact treatment of the interaction between a quantum system and the frequency-comb laser fields. Multiphoton transition paths involving both fundamentaland third-harmonic photons are opened due to the coupling of the third-harmonic frequency-comb field. The multiphoton transition paths are superpositioned when the carrier-envelope-phase shifts(CEPs) fulfill the matching condition. And the interference of the multiphoton transition paths can be controlled by tuning the relative envelope delay between the fields.We find that the quasienergy structure, as well as the multiphoton resonant high-order harmonic generation(HHG) spectra,driven by the two frequency-comb fields can be coherently controlled via the interference of multiphoton transition paths.It is also found that the spectral intensities of the generated harmonics can be modulated, and the modulation behavior is harmonic-sensitive.     

纳米薄层分子筛的合成与应用

纳米薄层分子筛(nanosheets zeolite)由于其独特的准二维结构,具有有序的微孔-介孔特征、适宜的表面酸性和良好的扩散性能,已成为分子筛控制合成及其应用研究中标志性的研究热点之一。该类分子筛在合成中采用不同双头或者多头季铵盐(碱)表面活性剂作结构导向剂,所得的纳米薄层分子筛具有晶面二维生长趋向和可控薄层交错形貌,在吸附、催化应用等多方面展现出独特的应用潜力。本文系统总结了季铵盐类表面活性剂对纳米薄层分子筛合成、物化性质的影响以及此类分子筛催化应用研究方面的最新进展,着重介绍了MFI结构的纳米薄层分子筛对甲醇转化制烃、贝克曼重排、异构化、烯烃环氧化等重要催化反应中的优势。最后对这种结构新颖的纳米薄层分子筛在合成和其他应用领域方面未来的研究方向进行了展望。     

纳米四氧化三锰温和水相合成及其电容性能

采用温和水相合成法制备出纳米Mn3O4,采用X射线衍射（XRD）、电子能谱（XPS）及透射电子显微镜（TEM）等技术手段对其结构、组成与形貌进行了研究分析;并利用循环伏安（CV）及充放电等电化学测试研究了纳米Mn3O4的电容性能。 结果表明,本实验所制备的纳米Mn3O4为四方相γ-Mn3O4,其粒径大小为40~60 nm;该材料具有良好的电容性能,其比电容值可达270 F/g,且经1000次循环后,其比电容值可达原来的85%。     

NMR实验参数对IBP-血浆相互作用个性化差异研究的影响

药物与血浆蛋白相互作用强弱是影响药物分布代谢与药效的关键因素之一. 本研究小组已报道用扩散加权谱、弛豫加权谱结合主成分分析（PCA）方法研究布洛芬（IBP）与血浆蛋白相互作用的个体差异性. 该文则研究核磁共振实验参数的设置对血浆与药物相互作用个体差异性研究的影响. 以对照血浆样品组与加入布洛芬血浆组为模型,改变扩散时间、梯度强度、回波时间这3种实验参数,采集了27套不同实验设置的扩散加权谱与10套不同回波时间的弛豫加权谱. 结果表明,扩散时间为0.1 s~0.14 s且梯度强度为1.52×10^-3 T/cm~1.90×10^-3 T/cm时采集的扩散加权谱或回波时间为70 ms~110 ms时采集的弛豫加权谱更适合用来研究血浆与布洛芬相互作用的个性化差异.     

阀切换-离子色谱法测定分析纯硫酸钠中痕量氯离子

建立了阀切换-离子色谱法测定分析纯硫酸钠固体中痕量氯离子含量的方法。ICS-2100离子色谱系统,配置十通阀,用IonPac AS18色谱柱将硫酸钠固体样品中的氯离子和硫酸根离子预分离后,以IonPac TAC-ULP1为富集柱,将氯离子富集后在相同的IonPac AS18色谱柱上进行定量分析。同时以淋洗液发生器产生的不同浓度的KOH作为淋洗液,以抑制型电导检测器测定氯离子的含量。结果表明,阀切换-离子色谱法测定分析纯硫酸钠固体中的痕量氯离子,检出限为10 μg/L,线性相关系数(r2)大于0.999,实际样品的加标回收率为98.0%～103.0%,具有分离度和灵敏度高,选择性好,操作简单等特点。该方法能够准确测定硫酸钠固体中痕量氯离子的含量,适用于高纯化学试剂中痕量氯离子的分离测定。     

微孔有机聚合物在样品前处理技术中应用的研究进展

微孔有机聚合物（microporous organic polymers,MOPs）是一类由轻元素组成的新型多孔材料,具有骨架密度低、比表面积大、孔尺寸可调控、表面可修饰、化学和物理性质稳定等优点。近年来,MOPs在样品前处理领域展现出巨大的应用潜力。本文综述了MOPs的结构类型及合成方法,以及MOPs在固相萃取、批处理吸附萃取、整体柱和传感膜等样品前处理技术中的应用。