计算材料科学中桥域多尺度方法的若干进展

材料科学中存在固有的多尺度特性,桥域多尺度方法是在宏观尺度(如连续介质力学)中引入不同的细微观尺度的计算区域,乃至纳米尺度的分子动力学、量子力学计算区域,将不同尺度的研究方法通过一定的数学模型耦合在一起。该方法既能节约计算成本,又能保证所研究问题的物理特性。本文对多尺度方法的基本概念、跨尺度桥域多尺度方法的发展、基本原理、耦合方法和离散方程进行了讨论,给出了几个应用算例,并在最后进行了总结,展望了今后的可能发展方向。     

Fabrication of Sulfated Heterosaccharide/Poly (Vinyl Alcohol) Hydrogel Nanocomposite for Application as Wound Healing Dressing

Nowadays, natural polysaccharides-based hydrogels have achieved promising results as dressings to promote skin healing. In the present study, we prepared a novel hydrogel nanocomposite with poly(vinyl alcohol) (PVA) and sulfated heterosaccharide (UF), named UPH. The SEM results showed that the UPH had dense porous structures with a high porosity and a specific surface area. The UPH had a good swelling property, which can effectively adsorb exudate and keep the wound moist. The in vitro experiments results showed that the UPH was non-cytotoxic and could regulate the inflammatory response and promote the migration of fibroblasts significantly. The phenotypic, histochemistry, and Western blot analyses showed UPH treatment accelerated the wound healing and recovery of skin tissue at wound sites in a C57BL/6 mouse model. Furthermore, the UPH could promote the inflammation process to onset earlier and last shorter than that in a normal process. Given its migration-promoting ability and physicochemical properties, the UPH may provide an effective application for the treatment and management of skin wounds.     

Nonvolatile photorefractive holographic recording in Sc:Ce:Cu:LiNbO3

In this paper experimental studies of nonvolatile photorefractive holographic recording in Ce:Cu:LiNbO₃ crystals doped with Sc(0,1,2,3 mol%) were carried out. The Sc:Ce:Cu:LiNbO₃ crystals were grown by the Czochralski method and oxidized in Nb₂O₅ powders. The nonvolatile holographic recording in Sc:Ce:Cu:LiNbO₃ crystals was realized by the two-photon fixed method. We found that the recording time of Sc:Ce:Cu:LiNbO₃ crystal became shorter with the increase of Sc doping concentration, especially doping with Sc(3 mol%), which exceeds the so-called threshold, and there was little loss of nonvolatile diffraction efficiencies between Sc(3 mol%):Ce:Cu:LiNbO₃ and Ce:Cu:LiNbO₃ crystals.     

PGAI瞬发伽玛射线活化成像技术理想化模型的模拟

为了讨论PGAI技术分析的准确性,并验证冷中子和热中子应用于PGAI技术的可行性,通过蒙特卡罗模拟计算软件对PGAI技术理想化模型进行了研究,采用高准直的冷中子及热中子束和高纯锗探测器,对一块5 cm× 5 cm×1 cm均匀铁单质样品进行了模拟计算及图像重建,选取的等效体积大小为1 cm×1 cm×1 cm。结果显示：两种能量中子可以用于PGAI技术实现元素分布测量,但无论使用何种能量中子,由于物料体效应带来的中子自屏效应、中子散射效应以及伽马射线自吸收作用,即便在对均匀单质样品进行测量时,图像重建结果也无法保证各位置元素响应的一致性。因此,在后续工作中,需理清PGAI物理机制,建立相应的修正模型。     

缀饰格子中时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应

<正>研究了缀饰格子中的量子自旋霍尔效应,模型中同时考虑了Rashba自旋轨道耦合和交换场的作用.缀饰格子具有简立方对称性,以零能平带和单狄拉克锥结构为主要特点.在缀饰格子中,不论是实现量子自旋霍尔效应还是量子反常霍尔效应,都需要一个不为零的内禀自旋轨道耦合作用来打开一个完全的体能隙,这与石墨烯等六角格子模型有着很大的不同.在交换场破坏了时间反演对称性的情况下,以自旋陈数为标志的量子自旋霍尔效应仍然能够存在,边缘态和极化率的相关结果也证明了这一结论.结果表明自旋陈数比z2拓扑数在表征量子自旋霍尔效应方面有着更广泛的适用范围,相应的结论为利用磁场控制量子自旋霍尔效应提出了一个理论模型和依据.     

非真空传输的高效交叉偏振滤波设计与产生

采用常规透镜设计了适用于非真空环境中交叉偏振波(XPW)产生的双透镜聚焦系统,在相对较短的距离实现了长焦透镜聚焦的效果,并测量了聚焦后的激光脉冲,发现其没有显著的非线性相位积累,保证了激光光束质量.在非真空中采用双BaF_2晶体得到了XPW系统转换效率22%,光谱1.78倍展宽的净化脉冲输出,双透镜组合聚焦形式使得双BaF_2晶体间距在13—22 cm内可保证20%以上的XPW转换效率,双晶体间距的调节冗余度提高了两个量级,极大地降低了双晶转换效率对晶体间距的依赖.这种正负透镜组合聚焦的光路设计在非真空中实现了高效稳定的XPW输出,为后续的放大应用提供了高对比度、宽光谱的高质量种子源.     

THz波在金属镀层空芯波导中传输的理论和实验研究

本文基于微扰法求得不同金属镀层空心圆波导中各模式的损耗系数,对金属镀层空芯波导中THz波传输损耗随金属材料、波导结构等参数的变化关系进行了数值模拟.根据数值分析结果,优化设计并拉制了内径为1.1 mm的镀银空芯波导,实验测得当THz波的频率为2.5 THz时,传输损耗为8.6 dB/m,实现了THz波短距离的有效传输. 关键词： 太赫兹波 金属空芯波导 传输损耗     

热力法开采地层天然气水合物的热动力评价

本文在推导热力作用下水合物地层温度分布基础上,发展了评价热力法开采天然气水合物的热效率(用于水合物分解的热量与输入总的热量之比)和能量效率(即输出能量与输入能量之比)的模型.模型分析表明,水合物地层热物性参数以及水合物饱和度决定了热力法开采的能量效率.在注入蒸汽开采初始条件下,能量效率可以达到7.0.     

激光等离子体推进技术研究新进展

随着激光技术的发展，激光等离子体推进技术越来越来呈现出其独特的优势，现在已成为当前科学研究和推进领域的研究热点之一．文章对激光等离子体推进技术的应用以及目前的研究进展进行了总结．     

交叉型波荡器软X射线自由电子激光极化控制的影响因素

 交叉型波荡器是一种实现软X射线自由电子激光极化控制的有效方式。以自放大自发辐射自由光电子激光为例,采用统计的方法系统地分析了交叉型波荡器软X射线自由电子激光极化控制的影响因素。通过对光场相干长度、光脉冲两分量之间相对滑移长度和光场分量平均功率差异等的分析,给出了优化交叉型波荡器极化控制方案遵循的原则,即：辐射场相干时间尽可能长,光场分量相对滑移长度尽可能短,辐射场分量功率差异尽可能小等。该原则为交叉型波荡器软X射线自由电子激光极化控制方案的优化提供了依据。