中国科学家在大块非晶材料领域的新进展

块体金属玻璃是通过现代冶金的方法, 抑制合金熔体的形核和长大, 保持液态的长程无序结构, 从而获得具有与玻璃类似结构的合金材料(称之为非晶化或玻璃化). 因而, 块体金属玻璃是兼有液体和固体、金属和玻璃特征的金属合金材料. 它具有许多独特、优异的物理、化学性能. 研究发现, 几乎所有的物质都可以被玻璃化, 但使金属合金玻璃化是最困难的, 因为金属合金的形核和长大过程非常快, 很难控制[1,2]. 因此, 虽然玻璃材料的制备和发展历史已有几千年, 但金属玻璃的历史只有几十年. 而且由于金属玻璃具有非同寻常的力学、物理和化学性能, 自它诞生以来就受到人们的广泛重视. 短短的几十年间, 金属玻璃已经在很多领域得到广泛应用. 同时, 金属玻璃材料的出现拓展了凝聚态物理的研究内容和视野, 金属玻璃为研究很多凝聚态物理问题提供了模型材料, 玻璃物理或非晶态物理已成为材料和凝聚态物理领域的前沿课题之一.     

关于Ga的非晶态结构转变过程的模拟研究

关于由液态淬火制备的非晶态金属和合金结构转变微观过程的研究,一直是材料科学家十分关注的问题。但是,由于当前实验技术条件的限制,对于这样一种急冷过程,是很难用仪器进行精确测定的。然而,新近发展起来的分子动力学计算机模拟研究,对此却是一种非常有用的工具。本文以纯Ga为例,用500个Ga原子模拟其由熔态→过冷液态→非晶态的转变过程,观察其原子结构组态的变化,发现其微观结构有二个显著的特点:(1)与通常的液态及非晶态金属相反,随着温度的下降,与二十面体结构相关联的1551键数目愈来愈少,最后只有约百分之一了。(2)与此同时,与面心立方、六角密集结构相关联的1421,1422和1431键数目     

华夏地块古老物质的发现和前寒武纪地壳的形成

对粤北南雄地区一个副片麻岩中56个碎屑锆石的年代学研究显示, 华夏腹地晚新元古代沉积岩主要由新太古代(~2.5 Ga)和Grenville期(0.9~1.1 Ga)的碎屑物质组成, 其中还包含了一定数量的中元古代和少量中太古代(3.0~3.2 Ga)和古太古代(3.76 Ga)的碎屑物质. 这些发现表明华夏地块存在非常古老的物质. 37颗锆石的Hf同位素组成显示这些碎屑物质具有不同的成因, 少量结晶于有较多新生地壳组分熔融产生的岩浆, 而大多数结晶于古老地壳组分部分熔融产生的岩浆. 锆石U-Pb年龄和Hf同位素综合研究指出华夏地块新生地壳物质主要是在2.5~2.6 Ga形成, 中太古代(3.0~3.3 Ga)、古元古代晚期(~1.8 Ga)和古太古代(~3.7 Ga)也是重要的地壳生长期. 中元古代-新元古代的岩浆活动非常强烈, 但主要表现为古老物质的再循环, 只有很少有新生地壳增生. ~2.1 Ga模式年龄峰值的存在和同时代锆石的缺失表明许多锆石的古元古代模式年龄很可能是源区中新太古代和古元古代晚期物质混合的结果.     

照亮地球深部的“明灯”——高温高压实验

地球是人类赖以生存和发展的家园,相对于其表层系统(大气圈、水圈、生物圈),人类对地球深部的认识仍然非常有限。地质学/地球化学方法通过研究地表出露的来自地球深部的岩石矿物和来自外太空宇宙的陨石等样品,来推测地球内部物质的性质。地球物理方法则利用地震波来探测地球内部的结构。半个多世纪以来兴起的高温高压技术,使得科学家能够在实验室中模拟地球内部的极端压力和温度环境,同时结合各种现代化分析测试手段,对岩石和矿物在极端高温高压条件下的性质状态进行原位研究,极大地促进了我们对地球内部的物质组成和结构的认识。因此,高温高压实验技术已经成为人类探索地球深部结构和物质组成的“明灯”。     

北京十三陵长城系常州沟组碎屑锆石SHRIMP年龄: 华北克拉通盖层物源区及最大沉积年龄的限定

华北克拉通中元古代长城系盖层广泛分布, 其沉积时代和物质来源对于华北克拉通前寒武纪地壳演化研究具有重要意义. 本文报道了北京十三陵地区华北克拉通长城系盖层碎屑沉积岩碎屑锆石年龄分布模式. 样品为长城系下部常州沟组含长石石英砂岩(CHc-2)和石英砂岩(CHc-9). 碎屑锆石年龄主要分布在2.35~2.60 Ga之间, 靠上部层位(CHc-9)还有一定数量1.9~1.8 Ga和2.1~2.3 Ga碎屑锆石存在. 研究表明, 碎屑沉积物来自以约2.5 Ga陆壳物质为主的华北克拉通物源区, 1.9~1.8 Ga为华北克拉通古元古代哥伦比亚超大陆陆-陆碰撞构造热事件响应的年龄, 长城系盖层最大沉积年龄小于1.8 Ga.     

镓基液态金属的结构与物性

镓基液态金属由于其良好的流动性以及高导电导热性，在室温范围内展现出许多与固态金属材料不同的性质，也突破了固态金属无法实现的一些瓶颈，在柔性器件、软体机器人等方面展现巨大的应用前景。镓基液态金属的特殊物性与其原子结构、键价关系、电子性质等密切关联。深入理解镓基液态金属的基本结构与物性，对研究和应用液态金属材料有着重要意义。文章从液态金属的微观原子结构着手，综述了研究液态金属基本物性的常用理论和分析方法，并以此剖析了镓基液态金属最引人关注的一些性质，最后对液态金属物性研究及扩展其应用领域的可能方向进行了探讨。     

激光作用下玻璃中Cr~(3+)的顺磁共振谱线变窄现象

由于玻璃态物质结构远程无序的特性,在玻璃中每个顺磁离子所处的周围环境是不相同的。由此引起了较严重的谱线不均匀加宽。实际得到的谱线是处于不同格位上离子的共振谱线的包络。较长时期以来,玻璃中过渡金属离子的顺磁共振(ESR)研究,由于谱线过宽给研究分析带来困难。六、七十年代,在激光作用下研究晶体的激发态,或所谓光磁共振和微波光子双共振(MODR)现象已有了丰富的结果。近年来,在激光作用下,玻璃中稀土离子的荧光线变窄(FLN)的研究也得到了很好的开展,对于分析玻璃中顺磁离子的配位状态提供了     

陕北陇东黄土孔隙分布特征

黄土最大特征之一是富含孔隙。黄土孔隙结构与其组成物质的堆积方式及风化成土作用有关,它对黄土的物理力学性质影响很大。我们在国内首次用压汞法进行了黄土孔隙研究,效果很好。它能定量地揭示黄土中不同大小孔隙的分布特征,并能定量地了解黄土中孔隙的连通性和渗透性,弥补了以往偏光镜下定性描述的不足,也弥补了孔隙度只限于了解孔隙性的不足,使黄土孔隙研究取得了新的进展。这次测试的52个样品采自陕西榆林、靖边、洛川、长武、西安及蓝田以及甘肃西峰等地八个黄土剖面。凡同一时代的样品均取自同一层位。     

脆性金属与金属化合物的受范性研究

通常将受范性理解为物质在力的作用下永久性地改变其形状和大小且不产生破裂的性能。脆性是与受范性相反的性质。对于工业来说,受范性是材料的很重要的性能,因为它允许赋予成品以需要的形状,并且和强度一起保证结构在长期     

封面说明

正原子核是物质结构的一个基本微观层次,核物理研究中的重大科学涉及核力以及核力管控核中核子的方式.定量地理解这些科学问题,需要构建不同特征的"核场所",沿着不同的"途径",采取不同的"方法"来探究原子核的特性.为此,现代核物理研究主要依托大型科学研究装置,采用先进的实验技术和方法来研究不稳定原子核的静态(核结构)和动态(核反应)性质.兰州重离子加速器研究装置HIRFL是我国规模最大、加速离子种类最多、能量最高的重离子研究装置,主要技术指标达到国际先进水平.     

双层薄膜体系的光声位相谱研究

近年来,光声技术(Photoacoustic technique)被广泛地用于几乎各类样品的物理、化学性质研究.而深度剖面分析也是光声技术的一个重要方面,它对样品表面光、热学和化学性质变化的测定具有很大的优势.对于光声剖面分析,我们通常测定光声信号的同相成分(PcosФ)和交相成分(PsinФ),这里P的光声信号强度,Ф为位相.而光声谱则可以PcosФ和PsinФ来表示.对于单一物质,通常Ф是不变的.但在某些体系,如过渡金属配合物,由于不     

关于纳米技术的思考:从原子团簇基础研究到纳米技术应用探索

纳米技术的本质是在原子分子层次上,研究尺度在10~(-9)~10~(-7)米范围内物质的结构及物理、化学和生物性质所呈现的重要变化。其目的是对纳米尺度的物质进行操控,在探索其性质基础上构建自然界还没有的新材料和新器件。     

低温量热原理及在材料研究中的应用

低温量热技术是测量凝聚态物质比热性质的实验方法,而比热是物质最重要的基础热力学性质.通过比热测量与研究,不仅能够获取物质熵、焓和吉布斯自由能等基础热力学函数,还可以用于研究和理解晶格振动、金属、超导、电子及原子核磁性、稀释磁系统、结构相变等具有重要理论与应用研究价值的科学问题.本文结合当前众多新兴功能材料对其热力学性质研究的迫切需求,详细介绍了比热的基本含义以及测量凝聚态物质比热的主要量热方法,并举例说明了低温量热技术在材料热力学性质研究中的应用.     

高聚物结晶研究的进展

近来高聚物在各个方面都得到了广泛的应用和极为迅速的发展,这是因为它的各种性质比起旧有的小分子物质来有许多特点和优点。为了更好地发展这门科学,进一步改进高聚物的性能,就必须阐明高聚物具有这些特性的本质,深入地了解高聚物的结构。因此,高聚物的结构、性能以及结构和性能之间关系的研究是一个很受重视和很有兴趣的研究课题。对高聚物溶液性质的大量研究,搞清楚了许多根本的问题,例如知道了这是     

纳米晶体原子结构及其温度的影响

纳米材料由于具有许多独特的性质,对它的研究已成为材料科学的一个新领域.纳米晶体中晶界区域的体积占到整个晶体的50%或以上,因此晶界对纳米晶体的特性具有重要作用.目前,对纳米晶体中的晶界结构还无较为统一的认识,通过直接或间接的实验观察和分析形成了若干假说.具有代表性的是气态完全无序说、有序说和有序无序说.本文则从理论角度利用模拟技术对纳米晶体的晶界及晶内原子结构进行了研究.     

结晶化胶体阵列的制备及其可调光子带隙性质

利用离子交换方法制备了由单分散聚苯乙烯微球(直径为70和140 nm)构成的结晶化胶体阵列结构, 研究了其光子带隙随微球体积分数和分散剂类型的变化规律, 以及在结晶化胶体阵列中荧光素染料的发光性质. 这种结晶化胶体阵列结构可以用作可调带隙的液态光子晶体, 在传感器、光子带隙材料、凝聚态物理等领域有广泛的应用前景.     

温密物质特性研究进展与评述

温密物质属于高能量密度物理的一部分,包含着广泛而丰富的物理现象.它是惯性约束聚变(ICF)、重离子聚变、Z箍缩动作等过程中物质存在和发展的重要阶段,其热力学、光学和辐射等性质,决定着该阶段物质的宏观流体运动,以及物质与辐射场相互作用中的能量输运和转换.因此,温密物质性质的不断深入研究、相关参数如状态方程和辐射输运性质的不断精密化,在ICF、Z箍缩等高技术、以及地球、行星内部结构等研究中具有重要的科学意义和应用背景.本文重点介绍和评述了在实验室条件下温密物质产生、诊断及数值模拟技术的研究进展,以及冲击波物理与爆轰波物理重点实验利用二级轻气炮驱动飞片撞击靶板产生强冲击波、压缩气体产生温密物质状态诊断与数值模拟技术的新进展,最后对未来温密物质发展方向进行了展望、总结和建议.     

熊耳群火山岩锆石SHRIMP年代学研究:对华北克拉通盖层发育初始时间的制约

熊耳群火山岩广泛发育于华北克拉通南部, 它的形成标志着华北克拉通南部盖层发育的开始. 准确厘定熊耳群火山岩的形成时代, 对于揭示华北克拉通元古宙时期的构造格局与演化历史有重要意义. 应用SHRIMP U-Pb方法对熊耳群火山岩和同期的次火山-侵入岩共5个样品的锆石进行了84个测点的精确定年, 结果表明: 熊耳群形成于古元古代1.80~1.75 Ga. 因为熊耳群早于长城系, 推断长城系的底限年龄可能在1.75 Ga. 华北克拉通南部新近的SHRIMP U-Pb年龄资料, 表明华北克拉通南部有1.84 Ga左右热-构造事件的地质记录, 而熊耳群火山岩的发育标志着华北克拉通古元古代裂解事件的开始. 熊耳期岩浆岩中大量继承性岩浆锆石的存在(主要是2.20 Ga左右), 说明熊耳期岩浆可能来源于2.20 Ga左右的地壳, 或者是熊耳期幔源岩浆同化混染了大量的2.20 Ga左右的地壳物质.     

五十年来微观粒子和物质微观结构的理论

由于物质微观结构的不可穷尽性,微观粒子理论将永远是向前发展的。作为发展中的事物,它将不断的和新实验现象矛盾,理论本身也将存在着内部矛盾和困难,正是这些矛盾和困难推进理论不断的发展。在十九世纪人们认为原子是物质结构的最小最原始的单元,本身不应再有内部结构,后来由于放射性元素、电子以及光谱的线性结构的发现,并且发现了原子具有     

颗粒流体系统的非线性行为及其计算机仿真

<正> 1 学科概述1.1 定义和分类 自然界中气、液态物质统称为流体,固态物质在物理和化学加工过程中通常都以颗粒形态存在,并在流体介质中进行。因此颗粒流体系统是自然界中极为普遍的现象。颗粒流体两相流是研究颗粒流体系统中颗粒与流体之间相互作用规律的科学,尽管其研究对象普遍存在,但却是一个很不成熟的学科。 颗粒流体两相流按颗粒浓度分为稠密两相流和稀疏两相流。稀疏两相流中的颗粒均匀分布于流体中,分析比较简单,因而也较成熟。稠密两相流(如流态化)以颗粒在流体中的不