交变磁场作用下高温超导体温度变化研究

高温超导体在交变的磁场作用下,由于磁通的运动引起能量损耗,损耗的能量一部分通过超导体表面传递到冷却剂中,另一部分将使得超导体的温度升高。文中用数值的方法研究了外加磁场速度在0.0005T/s—5T/s变化情况下超导体的温度变化;当外磁场的速度由小到大变化时,超导板的状态会发生从稳定→不稳定(磁通跳跃)→稳定的变化;慢变磁场作用下超导体的温度在接近冷却剂温度的温区作微幅的周期性变化,当外加磁场速度比较大时,超导体发生磁通跳跃,温度也呈跳跃性变化,进一步加大外磁场速度,磁通和温度呈准周期的振荡型变化,而且振荡幅值随外磁场速度的增加逐渐减小,最后振荡消失,超导体在更高的温区稳定运行,温度呈周期性变化。     

向列型三态超导体中的磁通涡旋态（英文）

在掺杂拓扑绝缘体Cu_xBi₂Se₃中,向列型三态超导电性的发现引发了人们对指认三态超导中d-矢量的兴趣,它与能隙函数的反节点方向有关,并且决定了该超导体是否为拓扑。我们对向列型自旋三态p_x波超导体的涡旋态性质进行了自洽分析。我们首先推导了Ginzburg-Landau理论来确定涡旋和涡旋晶格的形状。我们发现孤立涡旋的空间轮廓沿着反节点方向拉长,涡旋晶格是一个沿x方向拉长的形变了的三角晶格,在圆形费米面的特定情况下会变成正方形。最后,我们使用微观的Bogoliubov-de Gennes方程自洽计算了孤立涡旋和涡旋晶格的局域态密度。我们发现在隙间低能量下,局域态密度的轮廓始终沿着反节点方向拉长。我们的发现对于实验上探测向列型三态超导体中能隙函数的反节点方向以及进而确定超导态的拓扑性质(如在Cu_xBi₂Se₃中)具有重要价值。     

涂层超导体无线能量传输理论研究与实验验证（英文）

近年来,随着2007年强磁耦合谐振式无线能量传输实验的成功,无线传能(WPT)受到科学界越来越广泛的关注.强磁耦合谐振式无线传能可以实现中距离、非辐射和高效率的能量传输,本文基于这种方式,将高温涂层超导体用于无线能量传输系统,期望利用其相对于传统导体低得多的电阻率提高系统的效率;利用公式分析了超导无线传能系统的能量损耗,并通过相关的数值分析和实验的方法验证了计算公式的正确性.描述了实验电路的搭建,包括能量供应、高频驱动电路和谐振线圈的制作.同时,本文利用常用的电路仿真软件Multisim,研究了WPT系统的传输效率、传输功率和传输损耗随传输距离的变化规律.结果表明:WPT系统的工作性能与传输距离密切相关,并且存在一个最佳的传输距离,而且这个距离与谐振线圈的材料无关.     

指数模型下长圆柱超导体内应力分布（英文）

本文研究了长圆柱高温超导体基于指数临界态模型,外部磁场B_a与无量纲参数p对磁通钉扎诱导的应力分布在零场冷却与场冷却的磁化过程中的影响.利用平面应变方法,得出长圆柱超导体在磁化过程中的环向与径向应力分布表达式.结果表明,B_a与p对应力分布的影响是依赖于磁化过程.通过对比指数临界态模型与Kim模型,应力分布是比较相似的,但应力峰值与转变区域是不同的,这说明了在分析实际磁弹问题时,指数模型可能更接近于实际情况.本文基于指数模型分析长圆柱超导体的应力分布对超导体磁弹问题的研究有一定的指导作用.     

层状铁基超导体的Ginzburg-Landau方程（英文）

基于铁基超导体的多带能隙特征,采用两带模型,假设带内电子配对为各项同性,带间电子配对序参量为coskxcosky形式.利用Gro′kov理论,推导了层状铁基超导体的二维Ginzburg-Landau方程,并给出了自由能密度和垂直于二维载流子运动平面的上临界场表达式.计算表明,上临界场在转变温度附近随温度变化的曲线呈对数形,该特征与最近的一些实验结果相符合,并且与三维体系的上临界场有显著不同,这一特点是由系统的准二维特征所决定.     

斯格明子在均匀磁场中的性质（英文）

主要研究了斯格明子的质量和电荷半径在均匀磁场中的变化性质。基于系统所拥有的对称性,本研究采用一组拥有轴对称性的拟设方程式以便进行研究工作。本研究证明重子数即使在非零磁场中也是一个守恒量。本研究发现随着磁场强度的增加,斯格明子的质量和电荷半径对磁场的依赖方式不同:由于磁场的主要贡献由线性项过渡到平方项,因此随着磁场的增强,斯格明子的质量先下降然后上升;与此相对应的,随着磁场的增强,斯格明子的电荷半径先增加然后减小。最后,本研究发现磁星内部的状态方程式对磁场强度有强烈的依赖,因此在理论计算磁星的质量上限时应考虑磁场所产生的影响。The mass and shape of skyrmion in an uniform magnetic field are investigated. Base on the symmetry of the system, an axially symmetric ansatz of the soliton is proposed to perform the study. The baryon number is shown to be always conserved even in a nonzero magnetic background. It is found that with the increase of the strength of magnetic field, the static mass of skyrmion first decreases then increases, as the dominant role shift from the linear term of magnetic field to the quadratic term of magnetic field, while the soliton size first increase then decrease. Finally, in the core part of magnetar, the equation of state have strong dependence of magnetic field, which also modifies the mass limit for magnetar.     

InSb磁电阻在交变磁场下的特性研究

利用数字示波器,通过观察李萨如图形,在弱交变磁场信号下,验证了InSb磁电阻的倍频效应;通过改变信号源的频率,得到了李萨如图形随频率的变化规律。从李萨如图形的变化规律可以发现,随信号源频率的升高,磁电阻的交流分量减小;与信号源的相位差趋于-π。通过对不同励磁频率下,励磁电流、磁电阻的变化规律的研究分析,解释了李萨如图形随频率变化的原因。     

丙烯腈双自由基终止过程态密度变化的研究（英文）

本文采用密度泛函理论对丙烯腈单体自由基(CH3)2(CN)C-CH2-(CN)CH两种终止反应过程中各原子态密度变化进行研究.用B3LYP/6-31G(d)基组对反应物、偶合中间体、过渡态和产物的结构进行优化,计算了各物种的红外频率和各原子的态密度.研究结果表明,偶合中间体a和歧化产物P的化学稳定性较好,丙烯腈单体自由基R和过渡态TS的化学稳定性比较差;各驻点物种的HOMO、LUMO轨道基本是相同原子贡献,且C、N原子贡献程度基本在95%左右;丙烯腈单体自由基R、过渡态TS的HOMO、LUMO相对比较独立,与前线轨道附近的其他能级(HOMO-2、HOMO-1、LUMO+1、LUMO+2)的能量差比较大.     

轨道角动量态的量子存储（英文）

轨道角动量(OAM)光束在精密测量、微小粒子的操控以及基础物理研究等领域具有重要的应用。基于OAM编码的光信息处理由于其大信道容量的优点成为经典和量子通信领域的研究热点,并已在近几年取得了许多突破性进展。在量子信息领域,量子中继是克服通信保真度随传输距离呈指数衰减、实现长距离量子通信的关键技术,其中用于存储量子信息的光量子存储器是组成量子中继的关键器件。尽管人们已成功实现了编码于偏振、路径、time bin等自由度的量子态的存储,然而到2013年以前,存储编码于OAM自由度的量子态的量子存储器仍未实现。近年来我们研究组一直专注于OAM量子态的存储实验研究。本文在概述了量子存储器的各项性能标准后,着重介绍我们组在OAM量子态存储方面取得的一系列研究进展:包括OAM量子比特(qubit)和量子三维态(qutrit)、二维和高维OAM纠缠态以及包含OAM自由度的超纠缠和杂化纠缠的量子存储。这些进展为未来构建高维量子信息网络奠定坚实的基础。     

超声分子束中中性态和离子态吡咯烷的红外光谱（英文）

本文应用真空紫外光电离结合红外光解离以及飞行时间质谱技术获得超声分子束中吡咯烷单体在中性态和离子态的红外光谱.研究发现,吡咯烷在中性态和离子态的CH伸缩振动均有不同程度的红移现象.在中性态吡咯烷中,由于NH的电偶极矩较小,没有观察到NH伸缩振动峰.而电离后的吡咯烷NH伸缩振动峰有很大的增强,并与其他实验相比出现红移现象.通过理论计算发现中性态和离子态的CH伸缩振动的红移分别是由反超共轭和正超共轭现象引起的.而NH峰的增强和红移则是由于N原子上的电子被电离所引起的.通过计算分子的气态酸碱度发现,在离子态中,CH的酸性比NH的酸性略强.     

高临界温度超导体在低温下的正常态性质

高临界温度超导体在低温下的正常态性质在超导转变温度以上，超导体处于正常态，这时电荷载流子运动伴随损耗，像通常正常金属那样存在一定的电阻．铜氧化合物高临界温度超导体（以下简称高温超导体）的正常态是二维性质的，载流子在铜氧平面内移动容易，而在二个铜氧面之...     

基于严格电磁场模型的光学光刻仿真（英文）

光学光刻技术已广泛应用于微电子机械系统(MEMS)以及集成电路(IC)领域。由于光刻工艺设备的价格十分昂贵,因此利用光刻仿真这一技术来预期工艺结果并优化工艺中存在的问题就显得很有必要。研究了一种基于严格电磁场模型的求解方法——波导方法,并将此方法拓展应用于模拟MEMS领域中的厚胶曝光场景。通过这一模型,可以模拟光刻胶内部的光强分布,并进一步预测出显影后的光刻胶形貌。最后,针对某些特定掩模版结构,给出它们的仿真结果并验证其正确性。     

丝氨酸蛋白酶中催化三元组内氢键的作用（英文）

为了探究丝氨酸蛋白酶催化效率的来源,本文分别研究了丝氨酸酶催化水解多肽CI2、MCTI-A和六肽(SUB)的过程中催化三元组内的氢键所起的作用.首先采用QM/MM-MD方法计算了在酶-底物复合物和过渡态下组氨酸和天冬氨酸之间质子转移的自由能曲线.结果表明低能垒氢键仅在CI2酰化反应的过渡态区域形成,而在MCTIA和SUB酰化反应中均是正常氢键.与MCTI-A相比,CI2和SUB体系中氢键强度在过渡态时显著增强,因此相应的酰化反应能垒明显降低.过渡态区域形成的低能垒氢键显然有助于加速酰化反应,同时研究也表明正常氢键也有可能降低能垒.氢键降低能垒的关键则在于过渡态下氢键强度的增加程度,而不是其是否生成了低能垒氢键.本文为研究催化三元组间的氢键在丝氨酸蛋白酶中的作用提供了新思路,并有助于理解丝氨酸蛋白酶中催化三元组的催化机制.     

铋系高温超导带材在工频交变磁场下的交流损耗

结合高频超导体的晶粒特性，研究７７Ｋ温度铋系高温超导带材在工频交变磁场下的交流损耗；结果与Ｂｅａｎ模型所预言的损耗结果一致且损耗与频率成正比，说明损耗以磁滞损耗为主，涡流损耗和耦合损耗可以忽略不计。     

外磁场作用下磁流体的对流换热特性

实验研究了外加磁场作用下水基磁流体的对流换热特性,分别测量了均匀磁场和梯度磁场条件下磁流体横掠加热细丝的对流换热系数,分析了外加磁场强度和方向对磁流体传热性能的影响.实验结果表明,外加磁场是影响磁流体对流换热的一个重要因素,应用外加磁场可以控制磁流体对流换热过程.     

外磁场作用下液晶中向列序的计算

在格胞理论的基础上计算外磁场作用下液晶中的向列序，考虑分子短程关联后，序参数和内能对磁场强度的依赖关系与计算机模拟结果较好地符合。克服了平均场理论遇到的困难。     

在磁场作用下水的特性的变化和它的变化机理

我们研究了在磁场作用下水的光学性质和电学性质等的变化,实验发现它们的这些特性和未受磁场作用的水有重大改变特别是在红外光谱和拉曼光谱中的变化更加明显,这种现象就称为水的磁化。我们从水的中红外光谱得知在3000~3800 cm-1的范围内有奇特的六个峰值存在,从水分子结构和红外光谱的特性出发了解到它们分别代表了自由水分子的OH键的对称与反对称的振动,众多水分子通过氢键连接而成的线性链和环形链的OH键的对称与反对称振动,于是从这个实验我们看到了在这个水中存在有众多水分子结合成的环形氢键链的存在。我们用水分子的极化特性,一阶相变的特性和实验进一步证实了这些环形链的客观存在,根据质子或氢离子在氢键系统中传递理论得知在磁场的罗仑兹力作用下处于水中环形氢键链中质子能够进行传导产生环形电流.这些环形电流象一个分子电流或是个小磁体,它们能彼此相互作用或与外加磁场相互作用,从而改变了水分子的分布和结构状态,导致了水的一些特性的变化,这就是水的磁化的分子机理,我们用这个机理解释了我们从实验中所发现的磁处理过的水的特性如饱和效应和记忆效应等,因此这是非常有趣的实验和现象.     

直流场中超导体-铁磁体的低频磁屏蔽特性（英文）

超导体-铁磁体超材料在静磁场中具有有效的磁屏蔽特性.大部分超材料都是由超导材料和铁磁材料组成,而这种材料的性能主要取决于构成材料的结构,几何尺寸及每种材料的磁导率.本论文将麦克斯韦方程和超材料的设计结合起来,提出一种超导体-铁磁体超材料系统.该系统由两种材料的同轴圆柱体构成,我们研究该系统在直流磁场环境下的屏蔽特性.通过改变屏蔽圆柱体的几何尺寸,我们计算出屏蔽效能从而得到最优屏蔽结构.本论文的工作旨在为核磁共振成像及降低医学器械中的磁场特性提供有效的理论依据.     

类锂离子内壳激发态的能量、俄歇宽度和俄歇分支率（英文）

采用鞍点变分方法和鞍点复数转动方法并考虑相对论修正和质量极化效应,计算了类锂离子内壳激发态的能量、俄歇宽度、俄歇分支率和俄歇电子能量.进一步采用截断变分方法饱和空间波函数.计算结果与其他理论结果以及实验数据符合得很好.