图灵斑图：生命的图案

正英国数学家无意中发现了自然创造有序生命的秘密。生命的形成充满了奥秘。数万亿个常见原子以不可思议的模式组合,居然形成了能够呼吸、运动和思考的人类。一种特殊机制能从无序中创造有序,让生命逐渐诞生,并由简单向复杂演化……     

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.     

Ni(en)_3[Ag_2(SCN)_6Ni(en)_2]·H_2O的晶体结构

作为配位基团,硫氰酸根有着某些独特的性质:其两端的S原子和N原子上都有孤对电子,均能与金属原子形成配位键,从软硬酸碱的角度看,这两个配位原子的软硬程度不同,对与其络合的金属原子有所选择;在络合物中直线型的SCN~-基团不易弯曲,且善于成桥,一个SCN~-可以只和一个金属原子络合,也可以同时和两个或三个金属原子络合。在双金属络合物中,硫     

主动光钟的研究进展

主动光钟是一种在腔反馈条件下以工作于原子跃迁谱线的光频受激辐射直接作为量子频率标准的新型原子光钟,有望将传统光钟稳定度提高2个量级,从而推动光钟的技术进步,应用更趋广泛.本文简述了光钟的发展历程及目前的关键技术瓶颈;介绍了主动光钟的基本原理;讨论了主动光钟的几种实验方案,包括坏腔二能级、三能级激光型主动光钟、四能级主动光钟和法拉第主动光钟等方案,详细分析了这些方案的实验原理和结果;除了介绍基于铯原子气室的法拉第原子滤光器实现主动光钟的实验研究结果,同时还简单描述了用魔术晶格囚禁冷锶原子实现基于689 nm超窄法拉第原子滤光器的主动光钟方案,以及工作于好腔条件下的法拉第光钟.最后,将这几种方案进行了综合分析与对比,展望了主动光钟进一步发展的前景和潜在应用.     

奇妙的分子机器

让原子按人的意旨排列分子机器的原理并不复杂,用一句话来说,就是要让原子按人的意旨排列。原子的排列方式从来就是区分贵贱、区别健康和疾病的标记。煤和金刚石都由碳原子组成,只是其排列的方式不同而已,而健康的身体里长出了癌,也是因为原子排列的方式发生了变化!人类在原子排列方面所做的工作历史悠久,从原始社会的凿制石斧到今天,我们不仅能冶炼和加     

键长与极性的关系

关于键长的计算方法是很多的。Huggins早先认为成键原子之间的距离等于原子共价半径之和。显然这个简单的加和规则只有对非极性键才是适宜的。Schomaker和Stevenson在核实原子共价半径的基础上提出下面经验公式:     

能观测原子特征的混合型显微镜

美国威斯康星大学的工程师已发明一种新型的显微镜。这种显微镜结合现今检验固体结构的技术,用标准光谱技术可能观测材料中的原子或一次观察物体一个微小部分,并建立一个彩色编码的图象,以表明存在那种原子及其精确的位置。这种显微镜可望用于观察诸如半导体或活细胞的物体上原子的分布。它不但能告诉物体表面上有那些原子,而且能告诉与这些原子键合的那些原子。     

人造梯形化合物

人造梯形化合物梯形化合物──原子连接成梯状──有着对称而又简单的结构，这种结构可用于研究制造相互作用的原子自旋的电导体甚至超导体。然而，这样排列的分子一直只是理论上的假设，因此需要得到证实。现在，研究人员已经制造出一种由铜、氧和湖原子——高温超导体的...     

彗星的化学

化学模型化一个似乎是从洛沙拉摩斯(Los Alamos)的几个小组和喷气推动实验室(还有其他的小组)的计算得来的结论为:彗核并不是主要由现在从原子物质的化学平衡所预测的简单分子所组成。种种更复杂的物     

原子间的偶极相互作用对原子的动力学特性及场熵演化的影响

随着高新技术的发展,人们已能制造出与原子的辐射波长相近大小Q值很高的腔体,在如此小的腔体中,原子与腔场相互作用具有很多非常有趣的性质。J-C模型描写的是具有有效两能级的单原子与单模场的相互作用。如果两个原子同时进入单模场区域,并且两个原子间通过交换虚光子产生偶极-偶极相互作用,将导致很多新的非经典效应,如共振荧光谱、辐射谱、理想腔体中的双原子辐射谱和原子反转的崩塌与恢复,等等。     

原子-分子散射的GES理论

原子-分子散射的Sudden(Energy sudden and Infinite order sudden)理论在研究非弹散射及反应散射方面都已取得了一些令人满意的结果,但是Sudden理论在处理阈能散射时却遇到了困难,因此近几年不断有人提出了对Sudden理论的修正。本文从原子-分子散射的Lippmann-Schwinger方程出发,通过对全Green算子的恰当数学处理,导出了原子-分子散射的GES(Generalized Energy Sudden)理论的散射振幅的明确数学表达式,它不仅解决了阈能散射的困难,也适合于处理较低能量的散射问题,且具有明确的物理意义。     

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     

质子在物质中的能损与碰撞参数的关系

研究质子在气体、固体原子中的能损和晶体原子沟道中的能损及能损角分布关于原子碰撞参数(b)的关系,对于离子束材料改性,离子束固体表面、界面分析,离子束与物质相互作用机理的讨论均有十分重要的理论和应用意义。目前理论上主要以局域电子密度近似(LDA)和二体碰撞近似(BEA)方法讨论质子对物质原子的激发与电离过程。由于它们都忽略了电子在不同状态物质中的结合能因素,其结果虽然适合于大多数的散射实验,但对于小参数时     

一种新的精确的量子力学核动能算符

利用量子力学振转动能算符从理论上研究多原子分子振转光谱和动态学问题正引起人们的极大兴趣,但是,已有的多原子分子的振转动能算符通常只能用于特殊的分子坐标系,而且推导方法过于复杂。我们用一种新的简单的角动量方法推导具有多种适用性的多     

有助于探测火山和海洋的原子孤立波

最近,关于超冷原子波有了突破性的新发现,它将可能导致原子激光技术方面的进一步发展,并最终被用于预告地球上的火山爆发和探测可能存在于木星系上的地下海洋。 这种由原子形成的波,我们称之为原子孤立波,它能保持其本身的形态和能量。目前,在美国休斯敦     

宇宙的归宿

许多科学家相信,宇宙形成于一次巨大的爆炸。当从这次爆炸中释放出的能扩散时,它就冷却化为各种物质,成为恒星、行星等。一般认为,作为组成世间万物的基本物质,原子是不会消失的,因为一旦它们消失,地球乃至整个宇宙将不复存在。但有很多科学家相信构成原子的基本颗粒——质子确实会消失,它们会爆炸成为更轻的微粒,转变为能。质子若以这样的方式衰变,就意味着在遥远的将来宇宙间的万物都将化为乌有,仅仅只有能存在。换句话说,宇宙有一个末日。     

高分辨显微镜下的化学

在过去几年中,电子显微镜在其分辨率和从图象中所取得的信息数量两方面取得的进步,大大扩大了它们在化学研究中的应用.技术上现在已能制造出图象的分辨率接近原子间距的透射电子显微镜.事实上,对凝聚体中原子的分辨看来是指日可待了.现在甚至给单个隔离开的重原子照相都成为可能的事,而且能够分析大小几立方埃空间内的化学成份,甚至均匀光滑的表面也能产生明显的对比.     

具有激光性质的“物质波”

美国麻省理工学院（MIT）的物理学家最近宣称他们已制造了世上首台原子激光器。这台激光器类似光学激光器，但发射的纳原子却比光波发射的钢原子更多。通过原子激光器发射的原子束能聚焦至针尖那般细，或者经过长距离发射后仍保持良好的聚焦性。MIT的科研人员沃尔夫冈·凯特尔教授（Wo内augKetter－le）称，这种原子激光器具有极其灵巧的结构，可以直接贮存在计算机集成电路块中。由于这种原子激光器只适宜真空环境，因而没有如光学激光器那么广泛的应用价值。这种原子激光器最重要的一个环节是能产生一种新型的物质波：玻色一爱因斯坦…     

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.     

高压下固态氦中原子势的软化机理

近期的高压状态方程测量已证实,与原子束散射技术或精确量子力学计算方法所确定的氦原子对He-He间排斥势相比,高压下固态氦中原子间等效排斥势要弱得多。对凝聚态条件下引起原子势软化的机理,人们曾作过理论尝试。如LeSar曾研究过压缩状态下由原子中电子云收缩效应引起的软化现象,Loubeyre考虑过三原子关联引起的软化现象。这些工作之所以未能满意地预言更高压力范围的测量结果,原因是他们对高密度条件下多原子间复杂的关联作用缺乏全面的理论描述。本文提出一种孤立原子简单堆积方法,通过完全的量子力学计算研究压缩固态氦中原子势对邻近原子的依赖关系,并揭示原子势软化机理。