首次观测到超低温度下钠钾基态分子和钾原子碰撞的散射共振

<正>量子计算和量子模拟具有强大的并行计算和模拟能力,不仅为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案,也可有效揭示复杂系统的物理规律,为新能源开发、新材料设计等提供指导~([1])。量子计算研究的终极目标是构建通用型量子计算机,但这一目标需要制备大规模的量子纠缠并进行容错计算,实现这一目标仍然需要经过长期不懈的努力。当前,量子计算的短期目标是通过发展专用型量子计算机,即专用量子     

基于数值原子轨道基组的第一性原理计算软件ABACUS

随着超级计算机硬件和数值算法迅速发展, 使得目前利用密度泛函理论研究上千个原子体系的电子能带和结构等性质变得可行. 数值原子轨道基组由于其基组较小和局域等特性, 可以很好地与电子结构计算中的线性标度算法等的新算法结合, 用来研究较大尺寸的物理体系. 本文详细介绍了一款中国科学技术大学量子信息重点 实验室自主开发的基于数值原子轨道基组的第一性原理计算软件 Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc. 大量的测试结果表明: 该软件具有很好的准确性和较高的并行效率, 可以用于包含1000个原子左右的系统的电子结构和原子结构的研究以及分子动力学模拟计算.     

通过类比Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus理论再议Marcus的电子转移速率：关于线性和非线性溶剂化情形的统一形式

R. A. Marcus在他开拓性的工作中,考察了溶剂化效应对电子转移过程的影响,并给出了著名的非绝热电子转移速率公式. 本文基于热力学溶剂化势能面的分析,从Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus理论的角度重新考察了Marcus的公式. 由类比Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus得到的理论,不仅可以适用于线性溶剂化的情形并得到Marcus的速率公式,也同样可以用于非线性溶剂化的情形. 在非线性溶剂化的情形下,会存在溶剂化势能面的多点交叉. 本文平行地考察了Fermi黄金规则给出的相应结果,并对比本工作中所提出的Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus类似理论进行了批判性的讨论. 作为例释,考察了二次型溶剂化的情形. 对于这种情形,物理上存在良好的描述方案.     

拉曼除谱原位测量水溶液中蛋白质的酰胺A谱带

蛋白质的酰胺A谱带对蛋白质的酰胺氢键结构很敏感. 然而由于该谱带和水的OH伸缩振动谱带严重重叠,导致在蛋白质水溶液中原位测量酰胺A谱带依旧很困难. 我们提出了一种新的分析方法用于原位测量水溶液中的酰胺A谱带. 这个方法称为拉曼除谱法. 将蛋白质水溶液光谱除以纯水光谱即可获得拉曼除谱. 利用数值模拟从数学上肯定了使用拉曼除谱可以直接获得酰胺A谱带. 我们还通过测量溶菌酶和α-糜蛋白酶的固体和水溶液的拉曼光谱,这些光谱也证实了可以通过拉曼除谱法直接获取酰胺A谱带. 利用拉曼除谱还分析了溶菌酶的热变性过程. 这些研究表明拉曼除谱可以原位地表征水溶液中的蛋白质酰胺A谱带.     

铷-氙气室原子磁力仪系统磁场测量能力的标定

本文针对微弱磁场精密测量问题,在自主研制的铷-氙气室原子磁力仪系统上,探讨了两种磁场测量的方式,分别实现了对交流磁场与静磁场的测量,并对它们的磁场测量能力进行了实验标定.交流磁场测量原理是基于测量外磁场对~(87)Rb原子极化的影响,实验标定结果为在2100 Hz频率范围内磁场测量的灵敏度约为1.5 pT/Hz~(1/2),带宽约为2.8 kHz;静磁场测量原理是基于测量铷-氙气室内超极化~(129)Xe的拉莫进动频率,实验上首先测得超极化~(129)Xe的横向、纵向弛豫时间分别约为20.6和21.5 s,然后通过标定给出静磁场测量精度约为9.4 pT,测量范围超过50μT.相比无自旋交换弛豫原子磁力仪,该磁力仪在同一体系内实现了交流磁场与静磁场的测量,且交流磁场测量具有更大的带宽,静磁场测量可在地磁场下正常工作,将有望应用于地磁测量、基础物理等方面的研究.     

单原子作为保护基团实现石墨双炔纳米线的表面合成

由于在贵金属表面的双炔单元具有高反应活性,表面合成半导体性质的石墨双炔纳米线通常会受到副反应的严重影响,难以分立的纳米线的高质量制备.本文利用化学气相沉积1,4-bis(4-bromophenyl)-1,3-butadiyne分子到表面发生Ullmann偶联反应,可实现无支链的石墨双炔纳米线[-C≡C-Ph_2-C≡C-]_n (PYP)的高产率合成.进一步的单化学键分辨的非接触原子力显微镜表征揭示了单个金增原子与双炔键之间形成了π-ligand键,有效地充当了反应过程中双炔单元的保护基团,避免了偶联过程中的副反应,从而实现了分立的超长石墨双炔纳米线的合成.这项研究将启发对在表面反应中各类表面增原子所起保护作用的更深入研究.     

氧化石墨烯负载的Pt单原子催化硼胺烷水解机理的理论研究

本文研究了氧化石墨烯负载Pt单原子(Pt₁/Gr-O)催化硼胺烷(NH₃BH₃)全水解反应机理,即一分子的NH₃BH₃生成三分子的氢气(H₂)的过程. 在水解路径中,首先吸附的硼胺烷连续断裂两个B-H键生成第一分子的H₂. 接着,一个H₂O分子与^*BHNH₃基团(^*表示吸附态)反应生成^*BH(H₂O)NH₃,其中伸长的O-H键断裂后形成^*BH(OH)NH₃. 然后,第二个H₂O与^*BH(OH)NH₃反应生成^*BH(OH)(H₂O)NH₃,在指向Pt₁/Gr-O表面的O-H断裂后,生成BH(OH)₂NH₃并脱附到水溶液中. 两个水分子脱氢产生的两个H原子脱附生成第二个H₂分子,且Pt₁/Gr-O催化剂恢复. 脱附后的BH(OH)₂NH₃在水溶液中水解生成第三个H₂分子. 纵观整个水解反应,H₂O分子和^*BHNH₃基团的结合是反应速控步,其反应能垒是16.1 kcal/mol. 因此,Pt₁/Gr-O有希望成为室温催化NH₃BH₃全水解催化剂.     

Cu原子掺杂调控三聚氰胺在Au(111)表面自组装结构

The doping effect of Cu on the self-assembly film of melamine on an Au(111) surface has been investigated with scanning tunneling microscopy (STM). The evaporated Cu adatoms occupy the positions underneath the amino groups and change the hydrogen bonding pattern between the melamine molecules. Accordingly, the self-assembly structure has changed stepwise from a well-defined honeycomb into a track-like and then a triangular structure depending on the amount of Cu adatoms. The interaction between Cu adatom and melamine is moderate thus the Cu adatoms can be released upon mild heating to around 100℃. These findings are different from previous observations of either the coordination assembly or the physically trapped metal adatoms.     

多量子比特核磁共振体系的实验操控技术

随着量子信息与量子计算科学的发展,量子信息处理器被广泛地用于量子计算、量子模拟、量子度量等方面的研究.为了能在实验上实现这些日益复杂的方案,将量子计算机的潜能转化成现实,需要不断提高可操控的量子体系比特位数,实现更复杂的量子操控.核磁共振自旋体系作为一个优秀的量子实验测试平台,提供了丰富而又精密的量子操控手段.近几年来在此平台上进行了不少的多量子比特实验,发展并积累了一系列的多量子比特实验技术.本文首先阐述了核磁共振体系多量子比特实验中的实验困难,然后结合7量子比特标记赝纯态制备以及其他有关实验,对多比特实验过程中应用到的实验技术进行介绍.最后对核磁共振体系多量子比特实验技术方向的进一步研究进行了总结和展望.     

基于金刚石氮-空位色心的精密磁测量

磁是一种重要的物理现象,对其进行精密测量推动了许多科技领域的发展.各类测磁技术,包括霍尔传感器、超导量子干涉仪、自旋磁共振等,都致力于提升空间分辨率和灵敏度.近年来,金刚石中的氮-空位色心广受关注.这一固态单自旋体系具有许多优点,例如易于初始化和读出、可操控、具有较长相干时间等,这使得它不仅在量子信息、量子计算等领域崭露头角,而且在量子精密测量上显现出巨大的应用前景.基于氮-空位色心,利用动力学解耦、关联谱等技术,已实现若干高灵敏度、高分辨率的微观磁共振实验,其中包括纳米尺度乃至单分子、单自旋的核磁共振和电子顺磁共振.氮-空位色心也可以用于微波和射频信号的精密测量.本文对围绕上述主题开展的一系列研究工作进行综述.