无处不在的摩擦学：从宏观到单原子尺度

摩擦,是一个人类文明发展史和日常生活中至关重要、无处不在、离开它人类将无法正常生活和生产的科学问题。原子制造也不得不考虑摩擦问题。从宏观到微观,摩擦现象非常复杂、神秘和精彩！在宏观领域,早在 500 年前,就建立起著名的达·芬奇—阿蒙顿经典定律;在微观领域,摩擦具有诸多新奇的特性,比如摩擦力被降低至接近于零的超润滑现象以及摩擦力随着载荷的增加而减少的负摩擦系数现象等。微观摩擦和宏观摩擦表现出的不同规律为我们从微观和单原子尺度上理解摩擦起源,进而调控摩擦力的大小提供了重要的理论基础和途径。文章简要介绍摩擦学及其发展历史,并重点介绍摩擦起源的微观物理机制以及在单原子尺度上调控摩擦力大小的可能途径。     

原子尺度金属纳米线的结构和性质

当物质尺度减少到几层原子时，形成超细的纳米结、纳米线、或者纳米团簇，原有凝聚态物质的结构和物理性质将不再保持，而呈现出许多令人惊奇的奇异特性。本文重点讨论直径大约3nm以下，具有足够长度的、原子结构往往不同于体材料的准一维金属纳米结构，我们称之为原子尺度金属纳米线或超细金属纳米线（也称为金属原子线）。近年来实验上已经制备和表征出在超高真空中悬挂在两个顶针尖端的Au、Pt、Cu等金属纳米线和纳米管，金属线直径达到1nm以下而长度为6nm以上。通过高分辩电子显微镜观察，它们是同轴圆管（或壳）组成的、类似纳米碳管的单壳或多壳结构，管由绕着线轴的螺旋原子绳构成。理论工作围绕这种新奇结构形态的形成机制、奇异的物理性质和可能的应用前景而同时展开。这是一个崭新的纳米世界，无论是对基础的低维物理还是未来分子电子设备的应用，都将产生深远的影响，有许多奇妙的现象正等待人们去发现。本文将对最近几年原子尺度金属纳米线研究工作的主要进展和发展趋势作一个概述，并重点介绍本组有关的具有螺旋结构的纳米线的各类新奇结构和物理性质。     

用单个原子释放出两个光子

据美国Science杂志的消息，德国和英国的研究人员首次完成在光学谐振腔内控制单个铷原子，释放出两个光子的实验，提供了一种新的量子计算机处理信息的手段．     

原子尺度金属纳米线的结构和性质

当物质尺度减少到几层原子时,形成超细的纳米结、纳米线、或者纳米团簇,原有凝聚态物质的结构和物理性质将不再保持,而呈现出许多令人惊奇的奇异特性。本文重点讨论直径大约3 nm以下,具有足够长度的、原子结构往往不同于体材料的准一维金属纳米结构,我们称之为原子尺度金属纳米线或超细金属纳米线(也称为金属原子线)。近年来实验上已经制备和表征出在超高真空中悬挂在两个顶针尖端的Au、Pt、Cu等金属纳米线和纳米管,金属线直径达到1 nm以下而长度为6 nm以上。通过高分辩电子显微镜观察,它们是同轴圆管(或壳)组成的、类似纳米碳管的单壳或多壳结构,管由绕着线轴的螺旋原子绳构成。理论工作围绕这种新奇结构形态的形成机制、奇异的物理性质和可能的应用前景而同时展开。这是一个崭新的纳米世界,无论是对基础的低维物理还是未来分子电子设备的应用,都将产生深远的影响,有许多奇妙的现象正等待人们去发现。本文将对最近几年原子尺度金属纳米线研究工作的主要进展和发展趋势作一个概述,并重点介绍本组有关的具有螺旋结构的纳米线的各类新奇结构和物理性质。     

基于多尺度模拟研究Ni/Cu薄膜压痕塑性的原子机制

基于准连续介质多尺度模拟方法研究了Ni/Cu双层薄膜初始压痕塑性的原子机制,结果主要包括:(1)当Ni晶体层厚度小于10nm时,随着Ni晶体层厚度的减少,薄膜弹性极限所对应的临界接触力逐渐降低,即Ni/Cu薄膜随Ni晶体层厚度减小而变软;(2)压头下方晶格Shockley分位错的开动、界面位错的分解、以及界面位错与晶格位错的相互作用是Ni/Cu薄膜初始塑性的微观原子机制,(3)根据模拟结果观察和位错弹性理论计算,承载初始塑性的界面位错数目变少是Ni/Cu薄膜软化的主要原子机制.本文研究结果能够为异质界面力学行为研究提供有益参考.     

新型磁强计实现原子尺度的结构分辨

<正>核磁共振在物理、生物及化学材料等领域具有重要的应用,而当前实现单分子核磁共振是此领域的一大挑战。中国科学技术大学杜江峰研究组及其合作者利用掺杂金刚石中氮-空位(NV)固态单电子自旋量子干涉仪,成功在室温大气环境下实现了单核自旋对的探测及其原子尺度的结构分析。具体而言,作者将动力学解耦序列作用在NV上,成功探测到距离其约1 nm处的单13C-13C对,刻画出两个核     

探测单个原子的X射线谱学

日本的研究人员首次成功地使用X射线谱学探测到单个的原子,向着用X射线研究纳米级的结构和器件迈出重要一步．     

光致原子变化的光学测量

研究人员将自由电子光器发射的X射线与激光器发射的近红外光线混合来探究光足如何使单晶金刚石原子的外层电子偏振的。     

法科学家成功地使氦原子呈现出凝聚状态

 据《科技日报》报道：法国巴黎高等师范学院和法国奥尔赛光学研究所研究人员最近通过实验,成功地使氦原子呈现出玻色－爱因斯坦凝聚状态。据称,在这项研究的基础上,人们或许可以在未来的５年到１０年里,利用这种冷凝物能产生出原子“激光”,即一种原子的束流,其特点和光学中的激光非常相似。这项研究成果是在法国巴黎高等师范学院勒迪克、科昂－坦努吉和法国奥尔赛光学研究所的韦斯特布鲁克及阿斯柏的领导下完成的,其中科昂－坦努吉曾因与美籍华人朱棣文等人合作发明用激光冷却和俘获原子的方法而获得１９９７年诺贝尔物理学奖。