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.     

超薄屏蔽层300 V SOI LDMOS抗电离辐射总剂量仿真研究

本文研究了300 V绝缘体上硅横向双扩散金属氧化物半导体场效应管在电离辐射总剂量效应下的线性电流退化机理,提出了一种具有超薄屏蔽层的抗辐射结构实现线性电流加固.超薄屏蔽层位于器件场氧化层的下方,旨在阻止P型掺杂层表面发生反型,从而截断表面电流路径,有效抑制线性电流的退化.对于横向双扩散金属氧化物半导体场效应管,漂移区上的场氧化层中引入的空穴对线性电流的退化起着主导作用.本文基于器件工艺仿真软件,研究器件在辐照前后的电学特性,对超薄屏蔽层的长度、注入能量、横向间距进行优化,给出相应的剂量窗口,在电离辐射总剂量为0—500 krad(Si)的条件下,将最大线性电流增量从传统结构的447%缩减至10%以内,且辐照前后击穿电压均维持在300 V以上.     

Ce和O空位共掺杂TiO_2的电子结构与光学性质

采用基于密度泛函理论加U的计算方法,研究了Ce和O空位单(共)掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构和光吸收性质.计算结果表明,Ce和O空位共掺杂TiO_2的带隙中出现了杂质能级,且带隙窄化为2.67 eV,明显比纯TiO_2和Ce,O空位单掺杂TiO_2的要小,因而可提高TiO_2对可见光的响应能力,使TiO_2的光吸收范围增加.光吸收谱显示,掺杂后TiO_2的光吸收边发生了显著红移;在400.0—677.1 nm的可见光区,共掺杂体系的光吸收强度显著高于纯TiO_2和Ce单掺杂TiO_2,而略低于O空位单掺杂TiO_2.此外,Ce掺杂TiO_2中引入O空位后,TiO_2的导带边从-0.27 eV变化为-0.32 eV,这表明TiO_2的导带边的还原能力得到了加强.计算结果为Ce和O空位共掺杂TiO_2在可见光光解水方面的进一步研究提供了有力的理论依据.     

羧甲基壳聚糖基生物医用材料降解代谢行为的研究进展

作为一种水溶性多糖高分子材料,羧甲基壳聚糖(carboxymethyl chitosan, CMCTs)具有优异的生物相容性和生物降解性以及保湿、止血、抗菌、可吸收等一系列优良的功能特性,因而被广泛应用于医工交叉领域。羧甲基壳聚糖进入体内后,在酶、氧、微生物、水等环境适宜时能够被降解,并经吸收、代谢、排泄。其体内降解速率主要取决于材料的尺寸、脱乙酰度、取代度、分子量等。了解羧甲基壳聚糖在动物体内的降解代谢行为,对羧甲基壳聚糖在转化过程中的质量控制和临床应用至关重要。然而就目前而言,羧甲基壳聚糖在生物体内降解代谢的影响因素及其体内吸收、分布、代谢、排泄规律缺乏系统性总结,这一现状从基础层面严重制约了其在生物医药领域的进一步发展。基于上述问题,本文对近年来羧甲基壳聚糖基生物医用材料的降解、代谢相关研究进行梳理和总结,重点阐述了羧甲基壳聚糖作为可降解材料的生物学特性、降解方式、代谢过程等,系统揭示羧甲基壳聚糖体内降解、代谢的规律,并对植入物尺寸、脱乙酰度、取代度、分子量、交联度及成分比例等影响羧甲基壳聚糖降解速率的主要因素进行归纳,以期为羧甲基壳聚糖基生物医用材料的研发和转化研究提供参考。     

新型潜香化合物3,6-二甲基-2,5-吡嗪二甲酸二薄荷醇酯的热裂解产物

为开发新型高温释放型烟用香料,以2,3,5,6-四甲基吡嗪和薄荷醇为原料,经过酯化反应制备了3,6-二甲基-2,5-吡嗪二甲酸二薄荷醇酯(DPAME)。采用在线热裂解-气相色谱-质谱联用技术(Py-GC-MS)在空气氛围和不同的温度(300、600和900℃)下,对DPAME进行热裂解研究,裂解产物经GC-MS进行了定性和半定量分析。结果表明,DPAME在300℃下裂解产生了多种有致香效果的醛类、薄荷烯和薄荷醇等;在600℃和900℃下裂解产生了烯烃类、烷基吡嗪、薄荷醇和薄荷烯等香味物质,并且吡嗪类的种类和相对含量在这两个温度下明显增加。结合DPAME的热裂解产物分析和卷烟感官评吸结果,初步推测了其可能的裂解机理。采用该方法可以方便、快速地分离鉴定物质的热裂解产物,为该物质在烟草中的加香应用提供理论依据。     

薄板试样斜断口形成机制及损伤断裂过程分析

为分析不同材料和尺寸的薄板试样在室温下拉伸破坏后均形成与横截面夹角在20°~25°之间斜断口的原因,首先用统计方法对试样内随机分布微缺陷进行讨论,提出一种在宏观尺度上材料内微缺陷分布局部非均匀简化模型的假设.应用含孔材料损伤本构模型对含有不同方向微缺陷分布局部非均匀薄带区域的16MnNb薄板试样变形至破坏全过程进行数值模拟.结果表明,斜断口形成主要是由于试样内在与横截面夹角小于45°的带形区域内微缺陷分布局部非均匀造成,且与该带形区域在试样中位置无关;由于考虑微缺陷分布局部非均匀,得到试样的斜断口形成过程与试验现象完全一致;同时结合试验断口形貌,对变形过程中颈缩截面内损伤演化和破坏过程进行研究,进一步解释薄板试样的损伤破坏机制.     

4106航空润滑油拖动特性研究

采用高速球-盘式拖动力试验装置测定了4106航空润滑油在不同载荷、滚动速度、入口油温及滑滚比下的拖动系数,分析了润滑油的拖动特性,建立了拖动系数的简单计算公式.结果表明:4106航空润滑油的拖动系数随着载荷变化出现转折;在高速和高压条件下,4106航空润滑油呈现非牛顿特性;当入口油温较低时润滑油的热效应较显著;随着载荷增大,入口油温和滚动速度对拖动系数的影响减小;理论计算结果同实测值吻合良好.     

正交异性板条的渐近分析

本文阐明由三维薄弹性体的渐近分析导出各级精度板壳理论的基本方法。将多尺度分析用于板的内部区域和边界层区域导出应力,应变和位移等物理量的不同的无量纲小厚度参数ε的渐近展开式。与工程的方法不同,推导仅基于ε→0的渐近分析,对板的变形不做任何假定。给出正交异性板的平面应变渐近展开的具体列式,仅有一些常数待定。结果表明,内域解渐近级数的首项正是熟知的Kirchhoff板理论解。本文为内域解和边界层解的渐近匹配,从而正确表述圣维南原理并用以建立各级渐近解的边界条件进而求解的研究做好了准备。