固体材料中原子核外价电子能态变化研究

研究了改变材料中价电子能态的方式问题,结果表明,温度、材料体积、外场和掺杂是改变材料内价电子能态的四种方式,指出,材料体积对价电子能态的影响主要表现在0 K时能带的形成;温度和外场对价电子能态的影响,主要体现在对价电子轨道运动能量的影响上;掺杂改变了晶格势场的分布,从而改变了价电子在晶格势场中的电势能,改变了价电子的能态.     

Superconducting quantum bits

Superconducting circuits are macroscopic in size but have generic quantum properties such as quantized energy levels, superposition of states, and entanglement, all of which are more commonly associated with atoms. Superconducting quantum bits (qubits) form the key component of these circuits. Their quantum state is manipulated by using electromagnetic pulses to control the magnetic flux, the electric charge or the phase difference across a Josephson junction (a device with nonlinear inductance and no energy dissipation). As such, superconducting qubits are not only of considerable fundamental interest but also might ultimately form the primitive building blocks of quantum computers.     

近独立粒子系轻度偏离平衡态概率分布问题研究

近独立粒子组成的孤立系统处于统计平衡态时,系统可能处于热力学平衡态,也可能偏离热力学平衡态,出现非热力学平衡态.不同的宏观状态(或分布)所包含的微观状态对宏观物理量的贡献是不同的.对系统不同分布的热力学概率进行了研究,获得了系统轻度偏离平衡态的概率分布规律,从而揭示出系统处于统计平衡态时宏观性质不随时间变化的物理本质.     

一类二阶非线性不确定系统的非奇异Terminal滑模控制

在分析传统的Terminal滑模控制的基础上,发现系统状态虽然能在有限时间到达滑动模态,并在有限时间内收敛到平衡点,但传统的Terminal滑模控制律容易使系统出现奇异问题.为了克服Terminal滑模控制的奇异问题,针对一类二阶非线性不确定系统提出了非奇异Terminal滑模切换函数,并证明了采用非奇异Terminal滑模控制律,不仅避免了系统出现奇异问题,而且能保证系统状态在有限时间内到达滑动模态并收敛到平衡点.最后通过实例比较2种滑模控制方法,仿真结果验证了非奇异Terminal滑模控制的有效性.     

二维河网系统分形动力学研究

河网系统是一个远离平衡态的、开放的复杂系统。现阶段认为河流的演变机理包括外在宏观形状表现以及内在微观动力学机制,而河流的演变也是二者之间的平衡转化。目前,使用分形理论对河流的特征及河床的演变发展研究已经成为一种重要的手段。鉴于分形理论运用的局限性,特别是算法有宏观形状而无微观机制的弊病,应用线宽和线面积这两个可以直接与河流动力学衔接的概念,推导了可以直接用绘制图形(河流)的线宽计算维数的线维数和线面积计算维数的面维数,实现了维数计算由点到线、面的突破,为河网分形发育程度与河流动力学及最小能耗等理论衔接提供了可能,即为构建河网外在形状和内在动力学的新理论,以及最终实现河流的宏观外在特征和微观内在特征的衔接提供了两种理论途径。     

具有排除体积的两维高分子链的静态标度律

运用四位置模型对具有排除体积的两维高分子链进行ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟和标度分析,为了提高长链的抽样效率,还提出了被称为“链段伸展法”的抽样方法。对单个自避行走链的模拟结果表明,两维ＳＡＷ链有育明显不同于夫规飞行链以及三维ＳＡＷ链的特点。     

矿井瓦斯涌出量时间序列的分形特性分析

应用分形论中的R/S分析法对矿井瓦斯涌出时间序列进行分析。计算了时间序列的赫斯特指数、概率分布分形维数和轨迹分维数。讨论了它们在矿井瓦斯涌出预测中的指导意义。计算结果表明正常情况下矿井瓦斯涌出量的变化趋势具有很好的持久相关性，可以用分形论对其作出趋势预测；而发生火灾时，持久相关性不明显。但两种状态下的概率密度分布都满足分形分布；时间序列轨迹都具有明显的分形特性。     

桉木浆纤维多孔结构的分形分析

采用低温氮吸附法测量了桉木浆纤维的内部孔隙结构。结果表明,桉木浆纤维表面密布孔洞,孔隙分布以中孔为主,有一定量的大孔,微孔数量有限。原子力显微镜（AFM）观察也证实这一点。在低温氮吸附实验的基础上,把分形理论用于分析桉木浆纤维的孔结构,发现桉木浆纤维具有分形特征,其分形维数为2.82,分维数接近3,说明植物纤维表面较为粗糙,是密布孔洞。桉木浆纤维分形维数与其保水值等宏观性质有密切的关系。     

Schwarzschild黑洞视界表面能公式

本文指出,由于S.B.H是一个单参量M的系统,通常的表面能热力学公式不适用于视界.在引入视界能量E_H=aM后,系数a是视界与奇点相互作用相关的参量,文中得到更为合理的S.B.H视界表面能公式.     

基于小波变换的分形图像编码

在分析小波变换后系数分布特点的基础上，提出了一种新的基于小波变换的分形图像编码算法．根据小波变换后能量集中于低频的特性，在传统的Jaquin分形编码方案的基础上，引入局部Harr小波变换，以低频子图代替原图进行值块、域块间的匹配计算以加快搜索过程，从而提高编码速度．结果表明，该算法在峰值信噪比下降很少的情况下。编码速度提高了100多倍，证明了其高效性．     

分形插值在地球化学数据中的应用

 地球化学数据的正常值往往服从正态分布或对数正态分布,异常值往往具有分形分布,具有局部奇异性。文中分别采用分形分布数据、正态分布数据和西藏驱龙地区的实际数据比较3种具有代表性的插值方法：反距离加权法、克里格法和分形法。结果表明：服从正态分布的数据,三种插值方法应用效果相差甚微;服从分形分布的数据使用分形插值的效果优于反距离加权和克里格法;分形插值法适用于具有奇异性的数据。此研究有助于合理选择插值方法。     

Circuit cavity electromechanics in the strong-coupling regime

Demonstrating and exploiting the quantum nature of macroscopic mechanical objects would help us to investigate directly the limitations of quantum-based measurements and quantum information protocols, as well as to test long-standing questions about macroscopic quantum coherence. Central to this effort is the necessity of long-lived mechanical states. Previous efforts have witnessed quantum behaviour, but for a low-quality-factor mechanical system. The field of cavity optomechanics and electromechanics, in which a high-quality-factor mechanical oscillator is parametrically coupled to an electromagnetic cavity resonance, provides a practical architecture for cooling, manipulation and detection of motion at the quantum level. One requirement is strong coupling, in which the interaction between the two systems is faster than the dissipation of energy from either system. Here, by incorporating a free-standing, flexible aluminium membrane into a lumped-element superconducting resonant cavity, we have increased the single-photon coupling strength between these two systems by more than two orders of magnitude, compared to previously obtained coupling strengths. A parametric drive tone at the difference frequency between the mechanical oscillator and the cavity resonance dramatically increases the overall coupling strength, allowing us to completely enter the quantum-enabled, strong-coupling regime. This is evidenced by a maximum normal-mode splitting of nearly six bare cavity linewidths. Spectroscopic measurements of these 'dressed states' are in excellent quantitative agreement with recent theoretical predictions. The basic circuit architecture presented here provides a feasible path to ground-state cooling and subsequent coherent control and measurement of long-lived quantum states of mechanical motion.     

基于分形模型的黏性沉积物侵蚀临界剪切应力及其验证

为在黏性沉积物表面侵蚀模型中考虑团粒粒径分布的影响,基于黏性沉积物团粒结构的分形模型,建立黏性沉积物表面侵蚀的临界剪切应力与团粒粒径及有效密度的理论关系。结果表明:黏性沉积物表面侵蚀的临界剪切应力是团粒粒径和有效密度的幂函数,幂函数的指数是黏性沉积物团粒分维的函数;与Kranenburg模型、Son模型相比,基于分形模型的临界剪切应力模型更加合理,与试验数据更加接近。     

Cu含量对γ-Ni相影响的第一性原理

基于第一性原理赝势平面波方法,从原子尺度上分析了Cu元素含量的变化对镍基合金基体相γ-Ni相的影响.计算了掺杂前后不同体系的晶胞总能量、形成热、结合能、态密度以及电荷密度,分析了掺杂前后不同体系的稳定性.结果表明:Cu原子的掺杂使γ-Ni相的形成热和结合能的绝对值降低,并且随着掺杂浓度的增大,形成热和结合能的绝对值也相应降低,表明Cu的掺杂降低了体系的稳定性,Cu含量越高体系的稳定性越差; Cu的掺杂降低了体系的硬度、抗变形能力以及原子间的定向键和结合能力,使体系的延性降低.引起这些变化的本质原因是Cu原子的掺杂改变了体系中Ni原子周围的电荷分布以及电荷间的相互作用.计算结果与实验结果的趋势相一致.     

平面单质体非线性振动系统的自同步运动

以反向回转平面单质体非线性振动机为研究对象，采用拉格朗日方法建立了其机电耦合动力学模型.基于该动力学模型以及电机的电磁转矩模型，对系统进行了数值仿真分析，定量研究了振动机在理想工作状态下两电机偏心块重合角不同时以及电机2的供电频率发生改变的情况下两电机及振动质体的同步运动情况.结果表明，当两电机各参数在一定范围内，系统可以实现稳定同步运行.最后，对该振动机在三种工作状态下进行了自同步实验，通过实验结果与仿真结果的对比，证明了仿真计算的准确性.     

基于分形的多孔介质复合相变材料的储热特性

本文利用膨胀石墨和纳米颗粒来强化相变储热系统的传热性能。在膨胀石墨基体中填充含纳米颗粒的相变材料,用焓-孔隙度法模拟材料的相变过程。针对不规则的膨胀石墨孔隙结构,用三维W-M分形函数修正膨胀石墨孔隙率波动,以研究不同的孔隙率和有效导热系数比对固态显热蓄热阶段相变材料熔融速率的影响。在液态显热蓄热阶段时探讨膨胀石墨孔隙率以及纳米颗粒体积分数对相变储热系统中对流传热的影响。研究结果表明,分形分布的孔隙结构能有效地抑制纳米颗粒的自由运动从而降低了纳米颗粒的局部团聚的可能性,所以利用三维W-M分形函数修正的膨胀石墨比采用平均孔隙率能更好地模拟相变材料的熔融速率。在固态显热蓄热阶段,膨胀石墨孔隙率为0.8的相变材料熔融速率比孔隙率为0.85和0.9显著增加,另外,膨胀石墨与纳米颗粒-相变材料的有效导热系数比为100的熔融速率也明显比有效导热系数比为80和60的快。当相变材料处于液态显热蓄热阶段时,其在膨胀石墨孔隙中产生对流,对流传热速率随着膨胀石墨的孔隙率增大而增大,纳米颗粒体积分数的增加也会提高对流传热速率。     

HSi-g-A151的制备及其对纳米Si_3N_4的表面改性

通过甲基含氢硅油与乙烯基硅氧烷(A151)的接枝反应,制备大分子硅氧烷偶联剂(HSi-g-A151),并用其对纳米Si3N4粉体进行表面修饰,通过沉降实验、透射电镜分析、粒度测定、热重分析和表面自由能分析等手段对改性前后的粉体进行表征.结果表明:大分子硅烷偶联剂对纳米Si3N4粉体为化学改性,改性后的纳米Si3N4粉体在二甲苯中悬浮稳定,粒径分布在30 nm左右,纳米颗粒表面自由能由79.8 J.m-2下降到39.4 J.m-2.     

基于小波和分形理论的多径衰落信号分析

首次将小波理论和分形理论相结合来分析多径衰落信号，从多径衰落信号产生的动力学机制出发，指出了多径衰落信号具有分形的特征，进一步研究多径衰落信道的多重分形特性，分析并指出了多重分形维数是描述无线信道传播特性的重要参数，根据多径衰落信道参数突变，首次指出了多径衰落信号具有局部奇异性，其局部奇异性对信道参数估计和信号重构有着重要的作用，中提出了短时网格分形维数的定义和给出了其计算的详细算法，用Lipschitz指数来表征局部奇异性，利用小波检测多径衰落信号奇异性和信号重构。仿真实验结果表明：小波重构后信号具有很好去噪性能；多径衰落信号不同尺度下小波变换系数具有自相似性，论证了多径衰落信号的分形特性，不同移动速度时多径衰落信号的多重分形特性仿真实验表明：随着移动速度增大，其短时网格分形维数也变大。     

电流变液的固态结构

电流变体系在外场作用下形成一定的固态结构,而其性能与所形成的结构密切相关.不考虑体系非静电力时,体系自由能为静电能的负值,而静电能与有效介电常数成正比.基于Maxwell-Wagner模型,推导出有效介电常数关于颗粒体积比的一系列正幂项解析表达式,计算球颗粒悬浮于介质或导电液体中构成的3种立方结构的有效介电常数.计算结果表明:电流变体系中球颗粒为介质球或是导体球构成3种立方结构中FCC结构具有最低的自由能.电流变液在由液相向固相转变的过程中,形成的固态结构为FCC结构.