物理学进展

Select

正反重强子对构成的强子分子态能谱

董相坤, 郭奉坤, 邹冰松

物理学进展 2021, 41 (2): 65-93. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2021.02.001

摘要（755）

PDF （1088KB）（5155）

近二十年来，世界上众多高能物理实验发现了大量超出传统夸克模型的共振结构。为了理解这些性质奇特的共振结构，科学家们提出了很多方法和模型。其中，因为实验上发现的这些奇特态大多处在一对强子阈值附近，强子分子态的观点得到了很多关注。本文我们将以粲{反粲强子对为例来探究哪些系统可以形成分子态，进而给出粲{反粲强子分子态的能谱。我们考虑了所有由 S 波粲介子、粲重子以及窄的 P 波粲介子构成的粲{反粲强子对。我们假定它们之间的相互作用由介子交换主导，在最低阶近似下可简化为常数。通过求解常数相互作用的 Bethe---Salpeter 方程，我们可以找到振幅的极点进而确定该系统分子态的质量。最终我们发现，那些通过轻矢量介子交换在阈值附近产生吸引力的系统，会存在一个靠近阈值的极点。不同的系统，由于其相互作用强度不同，极点可能会处于能量复平面的第一黎曼面或者第二黎曼面，分别对应于束缚态或者虚态。我们总共发现了 229 个强子分子态。很多实验上发现的那些位于粲---反粲强子对阈值附近的共振结构可以很好地与我们的结果吻合。另外，我们需要强调所预言的一个 ΛcΛc 分子态，这个态可以很好地解释北京正负电子谱仪 (BESIII) 上测量的数据。

相关文章 | 多维度评价

Select

固体物理学发展简史

石锋, 韩秀君, 张灵翠, 徐越, 张川江

物理学进展 2021, 41 (4): 170-187. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2021.04.002

摘要（2385）

PDF （446KB）（4831）

固体物理学研究多体问题，是物理学的重要分支，涉及面极其广泛，也是包括材料科学等在内的多个技术学科的基础。本文论述了固体物理学的发展简史，包括初期发展史、对热性质研究、魏德曼–弗兰兹定律、晶体微观几何结构的研究历程、自由电子气体模型、固体能带论、对固体磁性的研究、信息时代、中国固体物理学的发展、固体物理学教材等多个部分，简述了固体物理学发展中的大事件和具有较大影响力的科学家及其贡献。

相关文章 | 多维度评价

Select

光催化二氧化碳还原研究进展

唐兰勤, 贾茵, 朱志尚, 吴聪萍, 周勇, 邹志刚

物理学进展 2021, 41 (6): 254-263. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2021.06.002

摘要（2893）

PDF （3681KB）（4313）

21 世纪以来，随着CO₂ 为主的温室气体排放量不断增加，寻求新型能源来构建低碳型社会的诉求越来越迫切。其中以太阳能驱动转化CO₂ 为碳氢燃料的技术，可将CO2 转化成甲烷、甲醇、甲酸或C₂₊等高附加值的碳氢燃料，是实现全球碳平衡的有效途径之一，具有巨大潜力。半导体材料是决定光催化还原CO₂ 过程进行的重要因素之一，因此探索和开发高效光催化功能材料是当今研究的主要方向。本文综述了近几年来作者课题组在光催化还原CO₂ 为碳氢燃料方面的重要研究进展，主要涉及TiO₂ 基系列光催化材料，V、W、Ge、Ga、C₃N₄ 基等系列光催化材料的结构组分调控。

相关文章 | 多维度评价

Select

X 射线晶体学的百年辉煌

马礼敦

物理学进展 2014, 34 (2): 47-117.

摘要（432）

PDF （9236KB）（4068）

自1912 年劳厄发现X 射线晶体衍射现象，小布拉格开创X 射线晶体学以来，已经过去了100 年。这一发现，对人类科学的发展，特别是微观科学的影响至为巨大，具有里程碑的意义。在这100 年中，X 射线晶体学发展迅速，成果累累。本文按主要实验技术的发展将100 年大致分为四个阶段，从单晶体衍射、多晶体衍射和X 射线光谱三个方面简述其主要进展和影响。并简单概括了她对物理学、晶体学、化学和生物学等基础学科和材料、医药、环境等多个应用学科的重大影响。最后，还预期了晶体学领域的一些可能发展，包括无比强大的光源–硬X射线自由电子激光、多维晶体学、电子晶体学、数学晶体学、三维X 射线衍射显微学等领域。

相关文章 | 多维度评价

Select

石墨烯光学性质及其应用研究进展

姜小强，刘智波，田建国

物理学进展 2017, 37 (1): 22-36.

摘要（1572）

PDF （4790KB）（2920）

石墨烯因其优异的光学和电学性能，及其与硅基半导体工艺的兼容性，而备受学术界和工业界的广泛关注。作为一种独特的二维原子晶体材料，石墨烯有着优异的机械性能、超高的热导率和载流子迁移率、超宽带的光学响应谱及极强的非线性光学特性，使其在新型光学和光电器件领域具有得天独厚的优势。一系列基于石墨烯的新型光电器件先后被研制出，已显示出优异的性能和良好的应用前景。本文将介绍石墨烯光学性质、与光的相互作用以及提高方法，并给出其在光子和光电子器件领域的应用，分析了这些器件所使用的结构及特点，重点阐述了在全内反射结构下，石墨烯与光相互作用的增强及其偏振依赖性质，及其利用该偏振依赖性质在光学传感、光存储等方面的应用，以及在细胞传感方面的重要发现。最后对石墨烯光学性质及其应用的现状进行了总结和展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

电光晶体研究究进进展及其对称性性研研究

王继扬,黄林勇,覃方丽,申传英,张怀金,尹鑫,张少军,赵显,李如康

物理学进展 2012, 32 (1): 33-56.

摘要（441）

PDF （1672KB）（2897）

由电场引起的晶体折射率的变化称为晶体的电光效应,具有电光效应的晶体称为电光晶体。利用电光效应可以制作电光Q开关等重要光电器件。晶体的电光效应及其有效利用,均与其对称性密切相关。本文在综述电光晶体研究进展的基础上,推导了不同晶系中各晶类电光效应类型及其特点,并以电光Q开关的要求为例讨论了晶体的电光效应及其对称性之间的关系。从讨论结果得出:立方晶系Td-ˉ43m,三方晶系C3v-3m,四方晶系D2d-4ˉ2m,D4v-4mm和六方晶系D3h-6ˉm2,C6v-6mm点群中相应电光系数的横向或纵向效应可能有实用价值。在考虑旋光性影响后,立方晶系T-23,三方晶系D3-32,四方晶系中S4-4ˉ,六方晶系中C3h-6ˉ等也有可能应用。但是,电光晶体的应用与许多因素相关,对称性只是其中一个基本条件。

相关文章 | 多维度评价

Select

拓扑绝缘体/超导体异质结中的近邻效应

贺家电, 丁逸凡, 滕博伦, 董鹏, 李逸飞, 张忆文, 吴越珅, 王靖珲, 周翔, 王志, 李军

物理学进展 2021, 41 (3): 113-135. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2021.03.001

摘要（1979）

PDF （9251KB）（2852）

拓扑超导体自身具有对量子退相干天然的免疫性以及可编织性，这使得它在现代量子计算领域中受到了越来越多的重视，并且成为了下一代计算技术中最有希望的候选者之一。由于拓扑超导态在固有拓扑超导体中相当罕见，因此，当前大部分实验上的工作主要集中在由 s 波超导体与拓扑绝缘体之间通过近邻效应所诱导的拓扑超导体上。本论文中，我们回顾了基于拓扑绝缘体/超导体异质结的拓扑超导体的研究进展。在理论上，Fu 和 Kane 提出，通过近邻效应将 s 波超导体的能隙引入到拓扑绝缘体，可以诱导出拓扑超导电性。在实验上，我们也回顾了一些不同体系中的拓扑超导近邻效应的研究进展。文章的第一部分，我们介绍了一些异质结，包括：三维拓扑绝缘体 Bi₂Se₃和 Bi₂Se₃ 与 s 波超导体NbSe₂ 以及 d 波超导体 Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ 的异质结，拓扑绝缘体 Sn_1−xPb_xTe 与 Pb 的异质结，二维拓扑绝缘体 WTe₂与NbSe₂ 的异质结。此外，还介绍了 TiBiSe₂ 在 Pb 上的拓扑绝缘近邻效应。另一部分中，我们对基于拓扑绝缘体的约瑟夫森结进行了回顾，包括著名的基于 Fu-Kane 体系的拓扑绝缘体约瑟夫森结，以及基于约瑟夫森结的超导量子干涉器件。

相关文章 | 多维度评价

Select

非平衡凝固与固态相变中有关形核和长大的竞争研究

刘峰,王海丰,宋韶杰,张柯,杨根仓,周尧和

物理学进展 2012, 32 (2): 57-59.

摘要（340）

PDF （5636KB）（2810）

非平衡凝固和固态相变作为同热力学和动力学紧密相关的复杂理论体系,在物理冶金和凝聚态物理研究领域占据重要的地位。上述非平衡过程包含形核、生长和碰撞三个微观过程,其发生和发展均由一些竞争过程伴随、辅助甚至驱动。正确理解这些竞争过程决定了能否准确描述整个非平衡过程;材料制备中,其力学和物理/化学性能的提高也归根于这些竞争的发生与发展。因此,很有必要对非平衡凝固和固态相变中的竞争现象进行研究。本综述第一部分从形核/生长类相变角度对非平衡凝固和固态相变进行了概述,并强调了伴随其发生的竞争现象。第二部分立足于经典形核理论,对有关形核热力学、动力学以及形核方式的竞争现象进行了描述。第三部分对凝固中有关热扩散和溶质扩散以及固态相变中有关界面控制和扩散控制的生长方式竞争进行了描述。第四部分对本综述进行了总结性分析和概括,并对本领域的未来发展方向进行了预测。

相关文章 | 多维度评价

Select

光子自旋霍尔效应及其在物性参数测量中的应用

刘硕卿, 陈世祯, 罗海陆

物理学进展 2022, 42 (2): 35-53. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2022.02.001

摘要（1841）

PDF （8674KB）（2653）

光子自旋霍尔效应是指光束在非均匀介质中传输时，自旋角动量相反的光子在垂直于入射面的方向发生的横向自旋相关分裂。光子自旋霍尔效应可以和电子自旋霍尔效应作类比：自旋光子扮演自旋电子的角色，折射率梯度扮演外场的角色。光子自旋霍尔效应源于光的自旋-轨道相互作用，和两类几何相位有关：一类是动量空间的自旋重定向Rytov-Vlasimirskii-Berry 相位；另一类是斯托克斯参数空间的Pancharatnam-Berry 相位。光子自旋霍尔效应对物性参数非常敏感，结合量子弱测量技术，在物性参数测量、光学传感等领域具有重要的应用前景。本文将简单分析光子自旋霍尔效应的物理根源，回顾近几年不同物理系统中光子自旋霍尔效应的研究进展，介绍光子自旋霍尔效应在物性参数测量中的应用。最后，展望其在光学模拟运算、显微成像、量子成像等领域的可能发展方向。

相关文章 | 多维度评价

Select

室内光伏的应用前景与挑战

杨文樊, 李萌, 王照奎

物理学进展 2020, 40 (6): 175-187. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2020.06.001

摘要（1585）

PDF （3237KB）（1979）

社会的发展离不开能源的发现与创造，光伏能源的多形式运用在能源领域大放异彩，室内光伏器件逐渐成为大家所关注的热点。室内光伏IPV (Indoor photovoltaics) 作为低照度条件下的电源，可以满足低功率电子器件的工作要求。本文主要比较了基于硅、染料、III-V 族半导体、有机化合物和卤化物钙钛矿这些不同类型的IPV 器件。得益于卤化物钙钛矿活性层具有优异的光物理特性，钙钛矿光伏具有成为高性能室内光伏器件的潜力。与此同时也讨论了室内光伏的局限性。最后，提出了制备生产高效率、无毒、稳定的钙钛矿室内光伏器件的解决方案以及未来应用展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

规范场与纤维丛：它的内容，方法和意义

赵松年, 路博, 陈肯, 黄旭

物理学进展 2023, 43 (1): 10-24. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2023.01.002

摘要（1301）

PDF （708KB）（1913）

从本质上讲，规范场是物理学中 (量子场论，基本粒子理论) 重要的研究领域 (1979 年、 1999 年和 2004 年共有六位物理学家获得诺贝尔奖，他们的研究工作直接或间接与规范场有关)，而纤维丛则是数学中 (微分几何、群论、李代数) 的热门课题 (1986 年唐纳森因研究纤维丛获得菲尔茨奖)。近年来，对杨–米尔斯方程、纤维丛和规范场的研究正在深入开展，因此，本文着重从物理概念出发，分别论述规范场在量子场论中，纤维丛在微分几何中相关概念的形成、发展，以及与杨–米尔斯方程之间的关系，特别是从电磁场、弱力和强力的统一方面，显示了规范场的重要性和深远意义，为了使更多的相关专业读者能在这一重要的领域中迅速获得必要的专业知识，产生探索和创新的热情，在综述中对阿贝尔规范场到非阿贝尔规范场，以及对称性自发破缺的基本概念和处理方法，进行了详细的论述，特别是初步探讨了杨–米尔斯方程的空间属性，目的是希望能更好地将规范场、纤维丛这二者与杨–米尔斯方程联系起来，加深对纤维丛的联络在更深层次的了解，由于这类问题是一个有意义的研究方向，值得有志者去深入探索。

相关文章 | 多维度评价

Select

能带反折叠方法研究进展

陈家鑫, 陈明星

物理学进展 2023, 43 (2): 25-40. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2023.02.001

摘要（1811）

PDF （58451KB）（1882）

基于密度泛函理论的第一性原理方法已经成为人们研究材料结构、性质以及进行新功能材料设计的重要手段。对于掺杂和界面体系，人们常常需要使用超胞来描述。超胞的使用导致能带折叠，从而掩盖能带结构的重要特征，为人们分析掺杂和界面效应对材料能带结构的影响带来困难。本文概述了超胞导致的能带折叠现象，重点介绍了基于平面波和原子轨道的能带反折叠方法、声子能带反折叠方法及相关计算工具，给出了该方法在掺杂和界面体系电子、声子能带结构方面应用的例子，并对该方法进行了展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

高压下氢基超导体的研究进展

杜明阳, 张子涵, 段德芳, 崔田

物理学进展 2022, 42 (5): 184-192. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2022.05.002

摘要（783）

PDF （3042KB）（1804）

实现室温超导一直是人们长期追寻的梦想，寻找和合成出具有室温超导性的新材料已成为凝聚态物理学家和材料物理学家的“圣杯”。近年来，随着理论和实验相继发现超导临界温度高于 200 K 的 H₃S 和 LaH₁₀，氢基超导体已逐渐成为实现室温超导的最佳候选，成为物理学、材料科学等多学科研究的热点领域之一。在本文中，我们将概述超导材料的发展历史和几种典型超导材料，重点介绍当前高压下氢基超导体的研究进展及面临的挑战，详细讨论中低压力范围氢基高温超导体的设计思路，展望氢基超导体在低压甚至常压下实现高温乃至室温的可能性。

相关文章 | 多维度评价

Select

磁性拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应

翁红明，戴希，方忠

物理学进展 2014, 34 (1): 1-9.

摘要（456）

PDF （1363KB）（1617）

量子反常霍尔绝缘体，有时也被称为陈数绝缘体，是不同于普通绝缘体和拓扑绝缘体的一类新的二维绝缘体，该体系具有可被实验观测的特殊物理性质—量子反常霍尔效应。该体系的物态不能用朗道对称性破缺理论来描写，而要用到拓扑物态的概念。它的发现也经历了从反常霍尔效应的内秉物性阐释，到量子自旋霍尔效应与拓扑绝缘体的发现，再到磁性拓扑绝缘体的理论预测与实现，并最终成功实验观测的漫长过程。由于量子反常霍尔效应的实现不需要外加磁场，而此时样品的边缘态可以被看成一根无能耗的理想导线，因此人们对于其将来可能的应用充满了期待。本文将从理论的角度简单综述该领域的发展历程、基本概念、以及相关的材料系统。

相关文章 | 多维度评价

Select

超冷原子中拓扑超流的发展现状

冯鉴, 张伟伟, 林良伟, 蔡启鹏, 张义财, 刘超飞

物理学进展 2022, 42 (3): 67-95. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2022.03.001

摘要（623）

PDF （1246KB）（1598）

拓扑超流态是一种奇异物质态，它的内部受能隙保护，而在其系统边缘却可以容纳无能隙的Majorana 费米子。由于该粒子满足非阿贝尔统计，并且受拓扑保护具有良好的稳定性，用它们携带量子化的信息，可以用于拓扑量子计算的研究。近年来，理论工作预测了各类系统中可能存在的拓扑超流态。我们首先介绍了在各类光晶格模型中的拓扑超流, 光晶格的超冷原子具有良好的可控性与普适性，是实现拓扑超流的理想模型系统。接下来我们介绍了自旋轨道耦合调控下的拓扑超流，自旋轨道耦合效应是诱导拓扑相的重要条件，并且人们已经在实验上合成了人工自旋轨道耦合，这为实验上观测拓扑超流取得了突破性的进展。随着近年来实验技术的提高，曾经难以在实验中观测的，被人们所忽略的拓扑Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) 超流相也成为了人们研究的热点，因此我们接下来介绍了拓扑的FFLO 超流。此外，我们还介绍了拓扑超流其他方面的进展，包括孤子引诱的拓扑超流、三组分的拓扑超流、大陈数的拓扑超流以及拓扑超流临界温度的提高。在实验中，如何检测与实现拓扑超流，是其研究的目的及意义所在，因此我们在文章的最后介绍了拓扑超流的识别与实现。

相关文章 | 多维度评价

Select

光磁相互作用及自旋极化的光学调控

金钻明，马红，马国宏

物理学进展 2015, 35 (5): 212-239.

摘要（426）

PDF （8890KB）（1532）

近年来，超短激光脉冲的发展为人们在极端时间尺度上研究光与物质的相互作用提供了有效工具。皮秒时间尺度上研究磁有序材料中的自旋动力学过程已经成为凝聚态物理研究的热点，促进了自旋电子学的发展。本论文基于飞秒激光抽运–探测技术，介绍了半导体及其纳米结构中光注入自旋极化及其弛豫过程；综述了铁磁性薄膜中的超快退磁，激光诱导磁阻尼进动和逆法拉第效应；利用太赫兹脉冲的磁场分量，研究了反铁磁晶体中自旋共振模式的激发，相干控制以及自旋重取向的探测；最后介绍了超快光谱用于研究多铁性材料中电子、晶格和自旋间的耦合。了解不同材料在超快时间尺度上的磁光、光磁效应的最新进展，有助于在磁有序的超快光控制研究领域做出原创性的工作。

相关文章 | 多维度评价

Select

采用双核模型研究超重核合成机制

王艺澎, 郭树青, 包小军, 邓军刚, 张鸿飞

物理学进展 2021, 41 (4): 157-169. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2021.04.001

摘要（655）

PDF （1138KB）（1398）

本文首先介绍了两种描述低能重离子核反应的理论，然后基于这些理论发展了一个描述超重核合成的理论模型，即双核模型(dinuclear system model)。不同于Adamian 的处理，本文的模型采用数值求解主方程的方法来描述重离子的熔合过程，重点讨论了熔合过程中主方程的发展演化，选择一维至三维不同的宏观自由度说明重离子熔合机制，为今后进一步发展模型与预言新核素提供理论依据。

相关文章 | 多维度评价

Select

钙钛矿反铁电氧化物的研究进展

田野，靳立，冯玉军，庄永勇，徐卓，魏晓勇

物理学进展 2017, 37 (5): 155-181.

摘要（395）

PDF （8012KB）（1396）

反铁电材料，因其电场诱导的反铁电–铁电相变行为，而在当代电子技术中有着潜在的应用价值。然而，自然界中存在的反铁电材料是相当稀缺的，人们对它的认识与理解有限，其亚晶格极化、有序结构、局域结构及其对性能的影响依然是目前学术争辩的热点话题。为应对全球日益剧增的大气污染状况和人类健康所面临的潜在威胁，“环境友好”的无铅材料已然成为近些年来全球科学家与工程师们关注的焦点。本文介绍了“反铁电”的概念、定义、结构与电学性质特点以及反铁电体的应用。综述了自1951 年“反铁电”概念被提出以来，人们在钙钛矿结构中陆续发现的反铁电氧化物及其晶体结构和电学性质的研究进展，从晶格动力学角度对钙钛矿氧化物反铁电性起源问题做了评论。期望通过微观结构设计的角度为无铅反铁电材料的开发提供新的思路。

相关文章 | 多维度评价

Select

拓扑近藤绝缘体SmB ₆中的奇异电子性质

赵淦, 张明远, 王佳敏, 张旺, 苗霖

物理学进展 2021, 41 (6): 231-. DOI: 10.13725/j.cnki.pip.2021.06.001

摘要（852）

PDF （9363KB）（1389）

拓扑近藤绝缘体是一种本征的强关联拓扑电子体系，其体能隙来源于近藤关联效应。自2010年拓扑近藤绝缘体的理论概念被提出后，六硼化钐(SmB₆) 作为第一种被预测为拓扑近藤绝缘体的材料在这十多年中被多种实验手段反复研究验证，被广泛接受认为是第一种拓扑近藤绝缘体。在这篇综述中，我们回顾了关于SmB₆ 的一些重要实验结果，比如电输运测量，角分辨光电子能谱(ARPES), 表面形貌分析(STM) 等，并论述了如何通过这些关键的实验证据证实SmB₆ 的拓扑近藤绝缘物相。同时，我们也展示了SmB6 这一关联电子体系的其他奇异物性，包括中间价态在表面和体内的分离现象，以及量子振荡发现的体振荡信号等等。这些性质表明我们对SmB₆ 这一材料的理解仍然不充分，其中还有更为丰富的物理值得挖掘。

相关文章 | 多维度评价

Select

自旋陈数理论和时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应

盛利

物理学进展 2014, 34 (1): 10-27.

摘要（608）

PDF （5125KB）（1383）

一般认为，量子自旋霍尔效应只有受到时间反演对称性的保护才是稳定的。但是，因为在实际材料中破坏时间反演对称性的微扰往往无法避免，这种受时间反演对称性保护的量子自旋霍尔效应在真实环境中并不稳定。本综述将介绍近期在寻找无需时间反演对称性保护的量子自旋霍尔效应方向上的系列研究进展。我们将证明量子自旋霍尔体系的非平庸拓扑性质在时间反演对称性被破坏后仍然可以完好存在，并通过一个规范讨论，将边缘态一般性质和体能带的非平庸拓扑性质联系起来。进一步，将探讨通过人工消除边缘态时间反演对称性而实现稳定的量子自旋霍尔效应的方案。此外，我们还将介绍自旋陈数理论，自旋陈数是在没有时间反演对称性存在时，表征量子自旋霍尔体系所处不同拓扑相的有效工具。

相关文章 | 多维度评价

全文下载排行