“原子激光器”初次登台亮相——玻色凝聚滴在原子阱内外场呈相干性

据Physics Today报道,美国麻省理工学院的W.凯特勒与他的合作者最近演示了“原子激光”实验他们在磁性原子阱内通过蒸发冷却把其中的钠原子云极度降温,使之成为玻色-爱因斯坦凝聚滴(BEC).     

外势阱中n维理想玻色气体的玻色—爱因斯坦凝聚（BEC）

自从1995年人类首次实现了70年前爱因斯坦所预言的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)以来,有关BEC的理论研究成为物理学界的一个新热点,爱因斯坦所预言的BEC是对理想玻色气体而言的,尽管实际气体的原子间有互作用,但对稀薄气体,这种互作用是微弱的、一些计算表明,其结果与理想气体相比仅差约0.4%.因此,作为计算的初级近似,可将玻色气体视为理想的.     

2001年度诺贝尔物理学奖评介实验证实碱金属气体中的玻色-爱因斯坦凝聚

瑞典皇家科学院将2001年诺贝尔物理奖授予美国科学家威曼(C.E.Wieman)、康奈尔(E.A.Comell)和德国科学家克特勒(W.Ketterle),以表彰他们在实现玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)工作中做出的突出贡献.     

石墨炔负载金属原子催化剂研究进展

金属原子催化剂实现了原子百分之百利用率,具有高选择性和高活性等特点.但由于单个原子表面能大,容易团聚成纳米颗粒,稳定金属原子催化剂的制备对基底提出了较高的要求.石墨炔的特殊结构使其成为一种潜在的金属原子催化剂载体.石墨炔是一种由sp~2和sp杂化碳原子共同组成的新型碳的同素异形体.由于碳碳三键具有线性、无顺反异构和高共轭性等优点,使得石墨炔具有类似石墨烯的二维平面结构,同时具有高导电性、高比表面积、结构稳定等优异性质.石墨炔结构中的sp杂化碳原子能与金属原子形成强的共价键,从而使金属单原子能稳定存在石墨炔结构中;因此石墨炔是一种理想的金属原子催化剂载体.本文从石墨炔负载金属原子催化剂的结构出发,论述了石墨炔负载金属原子催化剂的研究进展,包括石墨炔负载金属原子催化剂的结构、制备方法、表征手段,重点论述了石墨炔负载金属原子催化剂在电化学催化领域的理论和实验进展.实验证明石墨炔负载的贵金属(Pt和Pd)原子催化剂以及过渡金属原子(Ni和Fe)催化剂都具有优异的电化学催化活性和循环使用性能.     

反常原子

随着粒子物理学、激光光谱学与基于加速器的原子物理学的发展,在实验上已相继发现了里德伯原子、电子偶素与μ子素、μ子原子与强子原子,以及最近才产生的反氢原子等一系列的反常原子.通过对这些反常原子的理论与实验研究,极大地丰富了人类的知识宝库.本文综述了这些反常原子的产生(或发现)过程,它们所具有的独特性质、应用及其在科学上的重大意义.     

先进材料的原子制造

为了实现更高效和更智能的产品和系统,需要发展更小尺度和更高精度的制造技术,以提高材料的性能、利用率和集成度.原子是物质的最小构筑基元,实现原子级精准制造(原子制造)能以最大的精度定制材料的结构和性质.原子制造能从物质世界底层(原子)出发进行制造,在此过程中,大量的新物质、新器件和新机理正在被发现.尽管原子制造尚处于起步阶段,但它是实现精准合成、定制材料性能的关键路线.本文首先从原子制造与传统制造的对比出发,阐明原子制造的内涵.接着以典型体系(包括单原子、团簇、二维材料和高熵合金)为例,从结构设计角度介绍材料的原子制造方法及科学原理.然后以量子信息技术、半导体器件和能源转化为应用场景,从物质的性质定制角度阐明原子制造的优势和价值.最后从发展兼具精准性和可批量性的原子制造方法、原子尺度机理探究、原子制造新材料和新器件等角度总结原子制造面临的挑战并展望未来发展.     

用改进电子气法校正分子的电子相关能

电子相关校正是提高计算量子化学的定量化水平的关键.为探索一种计算量小、可适用于组态相互作用(CI)或多体微扰(MP)法无法处理的大分子体系的电子相关校正新途径,作者在前文中提出了一种基于局域密度近似(LDA)的改进电子气处理方案(MEGA),经原子体系大量算例的检验表明:它比较成功地克服了传统的(由无限个电子构成的)均匀电子气模型用于仅包含有限个电子、密度非均匀的实际体系时面临的主要障碍.对于总电子数N≥7的基态原子,相关能校正的精度达到95%以上,其计算量仅约正比于N~2～N~3而不是CI或MP处理的N~6～N~8.看来是颇有发展前途的处理方案.然而,MEGA模型对分子体系的适用性尚需进一步检验.本文简要报道有关研究的最近进展.     

Li/Li(100)体系的吸附与表面扩散的对势研究

原子、分子同固体表面的相互作用是多相催化,气体腐蚀,分离以及晶体生长等领域研究中的一个重要课题,从分子水平上进行理论研究,不仅有助于认识吸附质和表面相互作用机理,而且可以获得吸附、表面扩散等动力学信息。尤其是台阶缺陷表面对吸附、扩散扰动的研究,使我们对气固吸附本质有进一步的认识。     

超原子物理学:原子层次上物理的新方向

正提出建设超原子物理学的观点,是缘于原子物理学等相关学科的发展成就,其实质是开展原子层次上人工基元的物理规律探索,并以此构造新的物理学工具.作为由原子构成的团簇结构,超原子的分子轨道可展现出相近于原子电子轨道的对称性;不仅如此,相比于元素周期表中可谓寥寥无几的自然界元素原子,超原子的种类浩如烟海.     

利用激光冷却原子

如果能将原子冷却到接近绝对零度,那么也就能将不与其他原子结合的自由原子封闭在有限空间.这将大大推进以往难以进行的一系列课题的研究,如种种量子效应、缓慢的化学反应以及长寿命的原子状态等.以美国国家标准局(NationalBureau of Standards,简称NBS)为中心的两个研究小组各自采用不同的方法成功地将钠原子冷却到前所未有的低温.所用的方法,基本