固体表面填隙H的化学活性起源于泡利排斥效应

各类固体表面常对外来原子(离子)施加泡利排斥作用.它明显改变了表面填隙或者替位原子(离子)的物理性质.我们首先说明泡利排斥作用广泛存在于各类固体表面.并引进"泡利穴"的概念,用来定量计算固体表面低凹处填隙位置上的外来原子在泡利排斥作用下性质的改变.重点讨论了多相催化中最重要的过渡金属表面的"泡利穴".然后简短介绍我们已经发表的工作,即泡利穴中H原子薛定谔方程的解析.进一步,将填隙H的基态波函数和基态能与自由H原子做比较,显示其性质的改变.由此详细论证,填隙H化学活性增加的两个关键的物理原因是,填隙H电离能的明显降低及诱导电矩的存在.我们把这种激活方式简称为"固体表面填隙H的泡利激活",并讨论它对加氢反应的贡献.同时,对近年来催化研究中一个令人困惑的实验结果给出我们自己的解释.实验明确表明,对加氢反应起关键作用的是过渡金属"表面下的H原子",它们在加氢反应中非常活跃.而"表面H原子"没有参与加氢反应.我们论证,过渡族金属"表面下的H原子"正是被泡利激活的填隙H.限于讨论多相催化问题(固体表面填隙H原子的催化).但是"泡利激活"原则上可以推广到均相催化中.因为在均相催化中经常使用的催化剂通常也具有类似的泡利穴结构.我们只讨论泡利穴中填隙H的催化,但是原则上不难推广到其他元素,例如用类似方法探讨石墨烯表面填隙锂原子的泡利激活.近来的天文观测中发现,很多有机分子云团中(例如H_2O, CH_4, C_2H_2, C_2H_4…等云团),同时存在一些尺寸约0.001～10μm的尘埃物质(如C颗粒, SiO_2颗粒等等).两者的并存使我们猜测,或许这些尘埃物质(包括纳米颗粒)本身就是多相催化剂,其表面存在的"泡利穴"可能对分子的形成有重要贡献.     

固体表面填隙H的化学活性起源于泡利排斥效应

各类固体表面常对外来原子(离子)施加泡利排斥作用. 它明显改变了表面填隙或者替位原子(离子)的物理性质. 本文首先说明泡利排斥作用广泛存在于各类固体表面. 并引进`泡利穴''的概念, 用来定量计算固体表面低凹处填隙位置上的外来原子在泡利排斥作用下性质的改变. 重点讨论了多相催化中最重要的过渡金属表面的`泡利穴''. 然后简短介绍我们已经发表的工作, 即泡利穴中H原子薛定谔方程的解析解. 进一步, 将填隙H的基态波函数和基态能与自由H原子做比较, 显示其性质的改变. 由此详细论证, 填隙H化学活性增加的两个关键的物理原因是, 填隙H电离能的明显降低及诱导电矩的存在. 我们把这种激活方式简称为`固体表面填隙H的泡利激活'', 并讨论它对加氢反应的贡献. 同时, 对近年来催化研究中一个令人困惑的实验结果给出我们自己的解释. 实验明确表明, 对加氢反应起关键作用的是过渡金属`表面下的H原子'', 它们在加氢反应中非常活跃. 而`表面H原子''没有参与加氢反应. 我们论证, 过渡族金属`表面下的H原子''正是被泡利激活的填隙H. 本文限于讨论多相催化问题(固体表面填隙H原子的催化). 但是`泡利激活''原则上可以推广到均相催化中. 因为在均相催化中经常使用的催化剂通常也具有类似的泡利穴结构. 本文只限于讨论泡利穴中填隙H的催化. 但是原则上不难推广到其他元素. 例如用类似方法探讨石墨烯表面填隙锂原子的泡利激活. 近来的天文观测中发现, 很多有机分子云团中(例如H$_{2}$O, CH$_{4}$, C$_{2}$H$_{2}$, C$_{2}$H$_{4}$ $\cdots$等云团), 同时存在一些尺寸约约$0.001-10~\mu$m 的尘埃物质(如C颗粒, SiO$_{2}$颗粒等等). 两者的并存使我们猜测, 或许这些尘埃物质(包括纳米颗粒)本身就是多相催化剂, 其表面存在的`泡利穴''可能对分子的形成有重要贡献.     

固体表面填隙H的诱导电矩对催化的重要贡献

我们在近期发表的工作中曾经指出,固体表面对填隙氢常施加泡利排斥作用,造成H原子性质的改变,增加其化学活性。简称为‘填隙H的泡利激活’。本文目的是进一步定量地确认这一激活的真实性。着重说明,泡利激活产生填隙H的诱导电矩,它对催化起到关键作用。本文首先以简单双原子分子为例详细说明,形成分子共价键必须满足两个前提条件,即两原子密接时,必须满足‘基态能量趋同’和‘宇称匹配’（两个原子波固有的空间反演对称性相互适配）的要求。进而论证,泡利激活的表面填隙H充分满足这两个条件,原因是填隙H的诱导电矩对外来参与成键的原子（分子）的空间取向和能量具有显著的调制作用。本文严格论证,正是这种双重调制作用,使两个原子在碰撞时刻的基态能量必然趋同,同时达到宇称匹配。我们还强调, 固体表面孔穴的尺寸必须和填隙H原子半径相匹配,才能保证泡利激活机制的成功运作。由此提供了对指定的化学反应如何选择催化剂的明确标准,这在应用中具有参考价值。我们将此泡利激活机制应用于一个实际而简单的化学反应,对以镍（ ）为多相催化剂合成二氢化镁 做出计算和定量分析。具体说明在这一反应中选择有效催化剂的办法。形象地演示了,正是泡利激活填隙H电矩的双重调制作用促成了共价键 的形成。从而在理论上确认了泡利激活催化机制的合理性。本文最后提出一些预期的结论,期待得到实验的检验。     

Polarization Properties of Quantum Cyclotron Radiation

We present a simplified formulae system describing the polarization properties of the quantum cyclotron radiation by a nonrelativistic thermal electron in a very strong magnetic field. In this system, each of the derived quantities, including the Einstein coefficients, the absorption cross sections, and scattering cross sections, as well as the absorption coefficients by plasma, is divided into the perpendicularly and parallelly polarized components. The results, especially the absorption and scattering cross sections of resonant frequency photons, are potentially important in x-ray and γ-ray astronomy, particularly in the study of gamma-ray bursts and pulsars.     

Matching Condition in γ-γ Annihilation Absorption

Two-photon annihilation (γ-γ reaction) is an important absorption mechanism in γ-ray physics and γ-ray astronomy. Using the markedly simplified direction-averaged cross section of annihilation σ^-(ω,ω’) for a normal isotropic ambient radiation field around the γ-ray source, we obtain a matching condition for the energies of two interacting photons, which ensures the attainment of the maximum annihilation probability. This is a new result that is helpful to obtain a better understanding for the absorption behaviour in the γ-γ annihilation process,and this predicts some possible line-like absorption structures in the emergent γ-ray continuous spectra. Some inferences of the matching condition are also presented.     

SIMILARITY REDUCTIONS OF THE (2+1)-DIMENSIONAL BURGERS SYSTEM

In this paper, using the direct method of the (2+1)-dimensional multi-component Burgers system, some types of similarity reductions are obtained. The corresponding group explanations of the reductions, Virasoro integrability and soliton solutions of Burgers system are also discussed.