电子动态调控超快激光微纳制造

超快激光是指脉宽短于10 ps的激光,在制造过程中其作用时间、功率密度等趋于极端,具有超强(也就是非线性)、超快(也就是非平衡态)的独特优势。本研究提出了电子动态调控的核心思想。电子动态决定了材料的所有特性,包括它的光学、热力学、磁学、化学、电学特性等。超快激光的加工决定于光子与电子相互作用过程。超快激光脉冲可以激发、电离电子,从而改变辐照过程中的局部瞬时电子动态。在超快激光辐照过程中,电子密度的变化可以达到几个甚至上十个数量级,如此巨大的电子密度的变化使材料的瞬时局部特性也发生了巨大的变化。在超快激光辐照非金属过程中,辐照区域的非金属可呈很强的金属态,它的反射率从原来的接近于零变成了零点九几。这样强烈的材料瞬时局部特性的变化对激光光场进行了显著重整:激光在达到自由电子临界密度之前是高斯分布;当自由电子密度达到临界密度之后,多数光都被反射了。所以,我们通过设计激光光场时空分布以调节光子与电子的相互作用过程。当我们将一个超快激光脉冲分成两束来调节子脉冲间的延迟,就可以调节电子电离过程,从而改变瞬时局部状态。此时仅仅调节一个简单的参数——子脉冲间的延迟,就可以使自由电子的密度分布产生巨大变化。在不同延迟下,峰值自由电子密度变化非常的剧烈。相应的,在不同延迟下材料的瞬时局部特性变化也非常大。同样的,通过调整延迟,激光能量的吸收情况分布变化也非常大。所以,通过改变脉冲延迟,可使自由电子密度、材料的瞬时局部特性、激光透射能量分布等产生巨大变化。通过超快脉冲时空整形,调控电子-电子相互作用过程,进而局部调控电子瞬时状态(密度温度激发态分布等),从而调控材料瞬时局部特性,进而调控材料相变过程,实现全新的目标制造方法。我们建立了超快激光与材料相互作用的多尺度量子理论模型,提出了电子动态调控超快激光微纳制造新方法,通过设计超快激光能量时域及空域分布,调控加工过程中的能量吸收、传递及材料相变过程,进而提高加工质量、精度。此外,搭建了多时间尺度电子动态实时观测系统,观测超快激光微纳加工过程中的材料瞬时局部折射率、等离子体强度等,优化加工参数,实现了对局部瞬时电子动态的主动调控,并应用于国家重大需求关键核心构件的加工工艺中,开启了电子层面调控的新机理和新方法研究。     

沿靶面方向高能超热电子发射的首次实验观察

近年来,在快点火激光核聚变研究领域最重要的突破就是锥型靶实验的成功。为了解释锥型靶实验中子产额提高了3个数量级的原因,人们提出在强激光与锥型靶相互作用的过程中,可能会发生两个重要物理过程。一是锥型靶对强激光的聚焦作用,使激光能量被聚焦到锥型靶顶端,大幅度提高激光与等离子体的耦合效率;第二个可能是大入射角的强激光在锥型靶内壁产生的高能超热电子也被锥壁聚焦到锥尖,并将所携带的能量沉积到压缩靶丸中,从而大幅度增加压缩靶丸的中子产额。目前,第一个过程已经得到实验的验证,但对于第二个过程尚缺乏直接的实验证据。最近,中…     

高峰值功率全固态皮秒激光器

1皮秒=10^-12秒,是一个非常快的时间量级!皮秒激光就是这样一个持续时间非常短的超短,也称为超快激光脉冲。正是由于这个特点,超短脉冲激光在许多领域具有其他激光脉冲无法取代的优点。比如：激光测距,可以实现毫米级的测距精度（纳秒激光只能达到几十厘米的精度,微波测距精度在米级以上）;激光加工,     

高温高压高密度物质的压缩性质、不透明度和输运系数研究

高温高压高密度物质状态是天体演化和核武器动作过程等必然经历的极端状态。高温高压高密度物质的压缩性质、不透明度和输运性质研究是理解高能量密度物理现象和动力学演化规律的基础,对国家重大应用研究具有不可或缺的支撑作用。高温高压高密度物质状态具有强耦合、强非线性和多时空尺度等特征,亟待理论和实验研究的创新。为解决上述问题,本项目将依托神光系列激光装置,将高温高压高密度物质性质研究分解为两个关键科学问题:(1)高温高压高密度条件下中低Z物质微观结构和运动形态的表征;(2)含高温高密度环境效应的复杂离子结构物理建模,采取"理论与实验结合、基础与应用结合"的方式开展研究。基于理论研究对实验的需求,发展新的实验方法与诊断技术,实验上将突破4项关键技术问题,同时通过设计针对性的物理实验,获得精密的实验结果,改进、发展并检验相关理论和物理模型,提升对物理规律的认识,并将研究成果及时转移到应用研究中。     

中国研制成功世界最亮极紫外光源——“大连光源”

<正>日前,由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所联合研制的极紫外自由电子激光装置——"大连光源",发出了世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲,单个皮秒激光脉冲产生140万亿个光子,这套总长100米的装置成为世界上最亮且波长完全可调的极紫外自由电子激光光源。自由电子激光是国际上最新一代先进光源,也是当今世界发达国家竞相发展的重要方向,在科学研究、国防科技发展中     

夸克、色相互作用和渐近自由

物质微观世界是由粒子所构成，粒子物理在上一世纪60年代以来取得的重大进展是建立了粒子物理的标准模型。目前为止，它被几乎所有的精确的加速器实验结果所支持。标准模型概括了物质世界是由61种或62种微小的粒子构成，它们之间的原始相互作用有4种。观察到的物体都是由原子核和电子组成的各种原子构成，原子核又是由质子和中子组成。     

对高等数学课程改革的一些尝试

长期以来,我校(中国科学技术大学)非数学专业的高等数学课程教学工作中存在着三个问题:一,新同学刚入大学,数学是一门主要课程,在学习过程中,同学普遍感到进度快,难度大,与中学距离较大,对刚入学的同学是一个不小的困难;二,与普通物理的配合问题一直未解决,物理上要用到的数学要到较后才讲到,影响物理教学,也影响数学的教学质量;三,同学消化不良,掌握不牢,因此,学了忘得快,不会灵活应用。     

银河系近邻星系内发现超大质量黑洞

正黑洞通常都会隐匿在大量的气体和尘埃物质背后,因而能够躲开绝大部分望远镜的观察。但是当它们贪婪地吞噬周围气体尘埃物质时,就会暴露自己的行踪,因为这一过程会释放大量高能X射线,而这将会被美国宇航局的“核区光谱望远镜阵列”(Nu STAR)观测到。这台空间望远镜设备不久前在临近的星系中探测到两个被大量气体包裹的超     

夸克、色相互作用和渐近自由

物质微观世界是由粒子所构成,粒子物理在上一世纪60年代以来取得的重大进展是建立了粒子物理的标准模型.目前为止,它被几乎所有的精确的加速器实验结果所支持.标准模型概括了物质世界是由61种或62种微小的粒子构成,它们之间的原始相互作用有4种.观察到的物体都是由原子核和电子组成的各种原子构成,原子核又是由质子和中子组成.电子就是一个带负电的粒子,质子和中子属于"强子",都是由多个现在称为"夸克"(quark)的粒子组成的复合体.夸克和反夸克是构成物质的最小组元,但是单个的夸克或反夸克不能独立地自由存在,他们都是以构成强子的组成粒子的形式存在.所有的物质粒子之间都有"引力相互作用",各种粒子分别还可以参与"电磁相互作用"、"弱相互作用"、"强相互作用".     

爱因斯坦定域性破坏的哲学意义——兼评过程哲学的解释

本文介绍了国外一部分物理学家和过程哲学学派对贝尔定理和远距关联实验的理解,也阐述了作者本人的见解。本文认为,远距关联实验的结果违反了爱因斯坦的定域性要求,说明宇宙中很可能存在某种非定域的物理过程和联系,显示了通常相对论光锥要求的局限性。这些发现要求重新审查现有建立在可定域性基础上的空间、时间、物质属性和因果性等概念。文章认为只有正视相对论的适用范围,引入时空的层次性观点,才可能避免已出现的理论困难和所谓非定域过程存在于时空之外这类哲学谬误。这些见解是否正确,请读者讨论。     

关于中国铅钡玻璃的发源地问题

考古样品的铅同位素比值显示，汉代以前的中国传统铅钡玻璃中含有＾２０７Ｐｂ／＾２０６Ｐｂ比值很低的异常铅，该文通过分析这些异常铅的同位素分布场，推断早期铅钡玻璃的原料应来自于云南。文章还从历史记载、考古发现、地质条件等方面分析，认为滇东北还是中国铅钡玻璃的香要发源地之一。     

磁控反应溅射与激光退火处理制备高浓度氮掺杂二氧化钛晶化薄膜材料

氮掺杂二氧化钛的光催化活性能够被可见光激活,从而大大提高其对太阳光能的利用效率。为了解决材料晶化与氮掺杂在晶化过程中损失这一矛盾,以制备出高浓度氮掺杂二氧化钛晶化薄膜材料,本文的研究发展出一种结合了磁控反应溅射与激光退火处理的新型非平衡态制备工艺。与传统的热处理工艺相比,激光退火处理能够获得具有更高氮掺杂浓度、更好晶化效果、更好可见光吸收效果的样品,在光催化分解有机污染物实验中展现出更优异的性能。激光退火处理晶化工艺可以在室温下进行,对于薄膜基体的影响范围非常浅,特别适用于晶化塑料/有机物基体上的薄膜涂层。通过在溅射薄膜中保持掺杂物浓度,激光退火处理能够获得传统工艺无法得到的材料性能。这种方法能进一步推广应用在其它材料体系中,制备出具有新性能的各种薄膜材料,以满足广泛的应用需要。     

Technology and the Body: the (Im)Possibilities of Re-embodiment

This article argues for a more rigorous distinction between body extensions on the one hand and incorporation of non-bodily objects into the body on the other hand. Real re-embodiment would be a matter of taking things (most often technologies) into the body, i.e. of incorporation of non-bodily items into the body. This, however, is a difficult process often limited by a number of conditions of possibility that are absent in the case of ??mere?? body extensions. Three categories are discussed: limb extensions/prostheses, perceptual extensions/prostheses and cognitive extensions/prostheses. For each category, a distinction between extensions and incorporations is proposed, and the conditions of possibility for real incorporation are discussed. These conditions of possibility differ in each category, but in general they ask for radical or fundamental alterations not only in the motor and/or sensory or cognitive constitution of a human subject, but also in his or her subjective experience.     

间接知识及其对人类文明的影响

直接知识是指能够直接满足人们日常生活需要,或者对人类物质生活的改善和提高带来直接效用的知识;不能带来日常功利生活的直接改善,但能通过发现和解决问题、改进工艺和技术,间接改善物质生活和其他社会生活的知识,都属于间接知识。间接知识的形成,受制于人们纯粹的求知需要,受制于对事物的类型化研究,受制于实验(实证)验证和演绎逻辑思维,同样受制于对人的自由思想的制度保护。作为间接知识代表的科学知识和由以推进的技术进步,是人类现代文明的核心和基础。     

阳燧小考

阳燧是中国古代利用太阳光取火的器具。该文通过对古文献的考察，论述了阳燧的质地，形制、铸造情况，取火过程，发明时代，及其名称的演变。考证了天津市艺术博物馆收藏的一件阳燧的时代和价值。     

面向新一代生物及化工产业的生物质原料炼制关键过程

木质纤维素等生物质本身是一个超分子功能体，是新一代生物及化工产业最具价值的工业通用原料。国家973计划项目“秸秆资源生态高值化关键过程的基础研究”研究团队经过为期5年的研究，建立了以秸秆为代表的生物质高效转化关键过程和技术平台。但是，要在生物质经济的全球竞争中形成优势，还需突破制约生物质成为通用原料的基础问题。本文分析了面向新一代生物及化工产业的生物质产业发展特点和亟需解决的主要问题，提出了符合生物质原料结构特点和产物功能要求的生物质原料炼制过程新思路，将生物质原料炼制思路从原料预处理．组分分离提升到选择性结构拆分，并阐明了生物质成为新一代生物及化工产业通用工业原料需要解决的关键科学问题。     

超快速低功率光子晶体全光开关研究进展

本文介绍了光子晶体全光开关的原理,以及实现低功率光子晶体全光开关的方法,并详细介绍了北京大学在超快速低功率光子晶体全光开关方面的重要研究进展。     

物质与乌托邦——恩斯特·布洛赫对物质概念的理解与重构

在回溯亚里士多德的质料及其潜能中,布洛赫把物质理解为"客观-现实的可能性",在批判继承亚里士多德左翼传统的世界质料、普遍质料概念中,布洛赫进一步把物质规定为"过程质料"。通过把亚里士多德的物质概念与黑格尔的辩证法有机结合起来,布洛赫辩证地叙述了趋向乌托邦全体的全世界的历史进程。在他那里,物质的开放性与辩证法的开放性构成乌托邦的全体的基础。在此意义上,正是亚里士多德的物质概念与黑格尔的辩证法孕育诞生了布洛赫乌托邦的希望哲学。     

从材料力学与材料性能学的内涵看改称力学性能的问题

材料力学与材料性能学本无从属关系,但材料机械性能改称材料力学性能后,自然成了材料力学的一部分,同时又引起另一种相反的误解。这种关系相互混淆及其因果值得研讨。分析可知,仍定名“材料机械性能”有利于澄清这种概念性问题。     

也谈腐殖酸与“黑漆古”镜表面呈色的关系

有学者认为，战国汉唐青铜镜表面并未镀锡，其“黑漆古”表层是高锡青铜基体在腐殖酸作用下自然形成的。该文依据有关试验和文献资料，提出了一些不同的看法：（１）现有腐殖酸处理试样从颜色、光泽到表面成分和表层结构，与古镜“黑漆古”都是不同的；（２）“腐殖酸富集说”解释不了“水银沁”镜、“花背”镜等的表面现象，以及一般铜镜的加工工艺；（３）它没有一条文献记载可以为据。笔者依旧认为：“黑漆古”是古镜镀锡表层自然腐蚀的结果，这是既有实物资料，也有文献记载为凭的。