电场和应力作用下氮钝化扶手型氧化锌纳米带的电子结构和磁特性

采用密度泛函理论(DFT)方法,在LDA+U水平下详细研究了电场和应力作用下氮钝化扶手型氧化锌纳米带(NA8-ZnONRs)的电子结构和磁特性。对体系的电子结构和磁性进行详细的计算,结果表明：本征扶手型氧化锌纳米带(A8-ZnONRs)是无磁性P型半导体。氮钝化后NA8-ZnONRs具有铁磁金属性,其磁性主要来源于N2p轨道(2.56μ_B)和O2p轨道(0.69μ_B)电子的自旋极化,总磁矩为3.21μ_B。NA8-ZnONRs体系对X方向电场有较强的响应,通过调节X方向电场的幅度,可以有效调节体系的磁矩。在X方向电场作用下体系仍具有铁磁金属性,磁性也主要来源于N2p和O2p轨道电子的自旋极化。施加X方向应力作用后,体系仍表现为铁磁金属性。与NA8-ZnONRs纳米带磁矩相比,体系的总磁矩均发生了较大幅度的增长,表明体系对应力作用具有较明显的相应。但随着应力幅度的调节,总磁矩的变化较平坦。表明施加应力可以有效调节体系的磁矩,但在较小应力范围内,体系对应力变化的相应不明显。     

固态金刚石氮空位色心光学调控优化

在金刚石氮空位色心的高灵敏传感探测研究中,光学调控是氮空位色心实现高效光学初态制备及信息提取的关键.本文基于高浓度的金刚石氮空位色心系综检测展开,采用脉冲光学探测磁共振技术,系统地研究了激光初态极化时间、信息读取时间与激光功率的关联特性,并进一步研究了激光入射偏振角与传感信息精度的关系.探究了各个激光参数对高浓度金刚石氮空位色心系综[111]轴上光学探测磁共振谱中第一个共振峰的影响,并通过实验结果进行分析,最终选取在光功率密度为45.8 W/cm²下的最优实验参数(300μs的极化时间, 700 ns的读取时间,激光入射角为220°)进行了光学磁探测共振测试,与优化前的实验参数(极化时间为50μs,读取时间为3000 ns,入射角度为250°)相比,典型的磁检测灵敏度由21.6 nT/Hz1/2提升到5.6 nT/Hz1/2.以上研究结果表明我们已经实现光学精密调控的优化测量,这些研究结果也为高浓度氮空位色心系综精密调控实现温度和生物成像、量子计算及量子信息等领域调控传感检测提供了有效参考.     

湍流热对流温度剖面双参数拟合及其变化特性

采用高效并行的直接数值模拟方法计算了三个Pr数的系列Ra数的二维热对流.对所有计算结果的平均场温度边界层特性进行研究,采用考虑脉动作用的双参数温度边界层理论对温度边界层剖面进行拟合,得到了拟合参数a和参数c的分布.参数a决定了温度剖面的基本特性,而参数c起到了对温度剖面外区的修正作用,使得在5个边界层厚度温度边界层剖面的计算值与理论解符合良好.参数c的变化特性与参数a的相反, a值增大则c值减小.不同的Pr数拟合参数a随Ra数变化具有不同的分布特性,但都存在突然减小的间断.参数a的间断变化是由湍流热对流流动状态由椭圆形大尺度环流突变到圆形大尺度环流造成的,且随着Pr数变大间断点的特征Ra数增高.相同Ra数时Pr数越大温度剖面的拟合参数a值越小,表明温度边界层中脉动的影响越小.传热特性N u/Ra0.3、表征羽流运动特性的大尺度环流路径周长,及温度边界层拟合参数a三者随Ra数的变化都存在转折或间断,且对应相同的特征Ra数,显示三者具有很好的相关性并与流动形态变化直接关联.     

利用手机传感器研究变化磁场中的单摆运动

利用手机传感器设计了两个单摆实验.在测重力加速度实验中,借助磁传感器记录随单摆做简谐运动的磁铁,其磁感应强度随时间变化的情况,测得单摆运动的周期并计算重力加速度.在此基础上,拓展设计了有磁场作用的单摆实验,借助光线传感器记录变化磁场中单摆周期的变化情况.这种创新的实验方法不仅能辅助实验教学,还能促进学生实践科学学习活动,是手机传感器应用在物理实验中的发展方向.     

高超声速磁流体力学控制霍尔效应影响

针对霍尔效应对高超声速磁流体力学控制的影响问题,考虑高超声速流动过程中高温化学反应、气体分子热力学温度激发(即平动、转动、振动以及电子温度能量模态之间的激发与松弛过程)及多电离组分等离子体霍尔系数分布,通过耦合求解各向异性霍尔电场泊松方程和带电磁源项的高温热化学非平衡流动控制方程组,建立了高超声速流动磁流体力学控制霍尔效应数值模拟方法,开展了多种条件下高超声速流动磁流体力学控制数值模拟,分析了霍尔效应"漏电"与"聚集"现象原理及其对气动力/热特性的影响机制,详细探讨了不同空域、速域和飞行器特征尺度条件下霍尔效应的作用机理和影响规律.研究表明:1)霍尔效应改变了流场等离子体洛伦兹力分布,削弱了整体的力学效果,使整体的磁阻特性降低; 2)霍尔效应对高超声速磁流体力学控制的影响,与壁面导电性和壁面附近漏电层的"漏电"现象紧密相关,要增强磁控效果,必须抑制壁面附近的"漏电"现象; 3)霍尔效应对磁控热防护效果的影响较为复杂,受"漏电"现象和电流"聚集"现象共同作用; 4)基于本文基准状态,当高度高于67 km或速度高于5.7 km/s或特征尺度大于0.5 m时,霍尔效应使磁控热防护效果增强,电...     

磁绝缘线振荡器中模式竞争的物理分析和数值模拟

作为一种紧凑型高功率微波器件,磁绝缘线振荡器在起振过程中容易出现模式竞争现象,如果不能对其进行有效抑制,可能导致器件的最终输出性能下降.由于磁绝缘线振荡器中波束互作用区通常采用同轴盘荷波导作为其慢波结构,因此本文从同轴盘荷波导中几个可能被相对论电子束激发的低阶本征模与电子束之间的色散关系入手,分析了三种类型的模式竞争的特点、产生的可能原因以及削弱方法.基于以上分析,给出了一种高功率紧凑型L波段磁绝缘线振荡器的物理模型,并利用全电磁三维粒子程序对其进行了冷腔和热腔的数值模拟.结果表明,由于结构不完全对称和电子发射可能存在一定的非均匀性,器件运行初期互作用区有竞争模式HEM₁₁模出现,与理论分析一致;起振一小段时间后(10 ns左右),互作用区基模增长加快,高阶模被抑制.进一步优化后器件在基模获得了高效率和高功率微波输出,饱和时输出功率约为8.1 GW,输出效率达到了18%,模式纯度约为97%.本文研究结果可为磁绝缘线振荡器运行过程中出现的竞争模式的识别和输出性能优化提供理论参考和依据.     

四边简支载流纳米板的磁弹性稳定问题分析

研究四边简支载流纳米板在电磁场及机械载荷作用下的磁弹性稳定问题。结合非局部理论与板壳磁弹性理论,导出考虑尺度效应的纳米板的磁弹性动力学方程,得出载流纳米板在磁场及机械载荷作用下的磁弹性动力稳定方程;利用伽辽金原理将稳定性方程整理为特殊函数马丢方程的标准形式,根据其系数的本征值关系,判别磁弹性稳定问题的最低失稳临界状态;通过数值模拟得到纳米板失稳临界电流密度与相关参数之间的关系图及变化规律。结果表明:磁感应强度、板长与板厚、外加机械载荷及小尺度参数均会影响纳米板的稳定性;当小尺度参数取1nm时,板长在200nm～450nm、板厚在1nm～10nm的区间内,纳米板的稳定性随着磁感应强度、板长及板厚的变化而急剧变化。在这个灵敏区间内改变磁感应强度、板长及板厚的大小,可以有效地提高纳米板的稳定性。     

室温铁磁性Sr3YCo4O10.5+δ多晶有序化的烧结工艺及电磁性能

采用固相反应法制备了不同烧结温度(950～1180℃)、烧结时间、烧结次数共7种工艺的Sr3 YCo4 O10.5+δ多晶块材,通过热分析、XRD、SEM确定了有序化相变和最佳烧结工艺(1180℃/24 h+1180℃/24 h),并研究了多晶的电磁性能.结果表明,964℃完全晶化的四方相Sr3 YCo4 O10.5在...     

可磁分离的氮掺杂二氧化钛光催化剂的制备及光催化性能

将氮掺杂二氧化钛和通过液相催化相转化制备的磁性载体混合、煅烧制备了一种可磁分离的光催化剂TiO2-xNx/SiO2/NiFe2O4(TSN), 这种光催化剂显示出了典型的铁磁性和可见光活性(λ>400 nm). 对该光催化剂的XRD谱图和透射电镜照片进行分析. 结果表明, SiO2/NiFe2O4(SN)纳米粒子黏附在TiO2-xNx聚集体的表面形成了TSN复合光催化剂. 利用光催化降解甲基橙的效果来评价这种光催化剂的活性. 结果表明, 在NiFe2O4和TiO2-xNx之间包覆一层无定形的SiO2, 可以显著地提高催化剂的脱色效果.     

PPCP用固态脉冲电源的实验研究

 介绍了一种采用半导体开关与磁开关、可饱和脉冲变压器相结合技术的固态脉冲电源,此电源可用于脉冲放电等离子体烟气治理。在理论分析的基础上建立了实验模型,通过实验验证了此类电源的可行性,解决了8支晶闸管开关串联的动静态均压及开通同步性问题,并对可饱和脉冲变压器及磁开关的工作特性进行了分析计算。电源在阻性负载上得到峰值电压37.5 kV、前沿101 ns、脉宽1 μs的脉冲,重复频率300 Hz,输出功率10 kW。