向阳侧磁层顶通量绳结构的观测与模拟研究

2001年3月2日11︰00~11︰15 UT期间, Cluster星簇卫星在向阳侧磁层顶发现具有明显核心磁场的通量绳结构. 4颗卫星(Cluster 1~4)在不同位置的磁场记录曲线具有类似特征: 在磁层顶边界法向坐标系(LMN坐标系)中, 法向磁场BN分量3个−/+型双极变化均伴随着磁场B_M分量与磁场强度B值的增大. 数值求解二维三分量MHD方程组, 模拟研究向阳侧磁层顶在太阳风入流作用下的驱动重联过程, 结果展示了具有核心场磁结构的重复形成. 在电流片中取一点, 作出磁场强度B及其3个分量B_x, B_y, B_z随时间演化曲线, 计算结果与上述事件的观测特征基本相符.     

2000年4月6日磁暴夜侧场向电流变化特征

利用全球地磁台站观测数据,研究了2000年4月6日超级磁暴期间北半球夜侧场向电流变化特征.结果表明,磁暴主相期间,北半球夜侧中纬地区呈现东向磁扰的主要特征,子夜后扇区东向磁扰强于子夜前扇区.这表明夜侧高纬电离层的场向电流以流出电离层为主,流出电离层的场向电流中心在子夜后扇区,靠近子夜,即Ⅱ区场向电流和部分环电流体系在磁暴主相期间向昏侧偏转.磁层亚暴对夜侧流出电离层的场向电流有一个先减弱后增强的效应.磁暴主相期间部分环电流和Ⅱ区场向电流的发展与子夜后-晨侧扇区的西向电集流增强相对应.     

La0.8Ce0.2Fe11.4Si1.6金属间化合物的巡游电子变磁转变特性和巨大磁熵变

对所制备的铁基稀土金属间化合物La_0.8Ce_0.2Fe_11.4Si_1.6的相组成、巡游电子变磁转变(IEMT)特性和磁热效应(MCE)进行了研究. 粉末X射线衍射结果表明, 在经1373 K真空退火处理5天后, 化合物La_0.8Ce_0.2Fe_11.4Si_1.6为单相立方NaZn₁₃型晶体结构. 由居里温度附近的等温磁化曲线可计算出, 在0～3 T低磁场变化下, 该化合物在其居里温度T_C(约186 K)处的最大等温磁熵变为78.29 J/(kg·K), 具有低磁场下的巨磁热效应. 根据TC附近升场和降场过程的等温磁化曲线测量分析, 该化合物的巨大磁熵变来源于T=T_C处磁化强度和磁化率的剧烈变化, 以及T＞T_C处由磁场诱导的IEMT的一级磁相变.     

磁暴期间环电流的纬向移动与倾斜现象

赤道环电流理论预言其水平分量磁扰在地面上的纬度分布, 有着以赤道面为中心按照地磁纬度余弦而递减的规律. 然而, 在地磁观测记录中发现, 磁暴期间最大水平分量下降不是发生在赤道地区, 而是发生在中低纬台站, 并且以这一非赤道地区的磁扰为强度中心, 两侧台站的磁扰记录呈现出余弦递减的规律. 上述观测事实暗示着赤道环电流的强度中心(投影纬度)不在赤道面上, 而是发生了整体倾斜或(和)纬向移动. 分析了2000~2004年间的11个大磁暴, 研究了环电流的空间分布特征. 结果表明, 环电流相对于磁赤道面发生倾斜, 倾斜角δ_t≈13~25°, 时常伴随纬向移动δ_s≈0~21.8°. 不同台站水平分量磁扰ΔH_k与纬度φ_k的规律可以表述为ΔH_k=ΔH_maxcos(φ_k-δ), 与观测结果符合较好.     

不同行星际条件下磁层顶区的磁场位形

用二维可压缩MHD方法,模拟研究了不同行星际磁场(IMF)条件下背阳侧磁层顶的瞬时重联.在此基础上,提出了3个新的全球磁层顶重联结构模式.主要结果如下:1.IMF具有北向分量(B_(Iz)>0):不论IMF x分量是太阳向(B_(Ix)>0)还是尾向(B_(Ix)<0),在南北半球靠近极隙区的背阳侧磁层顶,各存在着一个磁场重联区.IMF和地球磁场在此区发生重联,形成x中性线.在x中性线尾侧,重联的磁力线都是张开的,两端都不与地球联接;在x中性线的地球向一侧,极隙区的地球磁场与IMF重联,在向阳     

MHD模拟磁尾横断面结构与太阳风粒子注入机制

基于全球三维磁层MHD（Magnetohydrodynamics）模拟模型, 研究了行星际磁场（Interplanetary Magnetic Field, IMF）北向与南向时磁尾横断面（X=?18 R_E）的结构及等离子片的粒子注入机制. 模拟结果很好地符合一些已知的观测数据和经验模型. 从向阳面磁层顶IMF及重联后磁力线尾向运动过程的角度, 对磁尾横断面粒子热压力分布、磁力线投影、等离子片或电流片旋转、粒子流场分布等结构进行了合理的解释. 根据模拟得到的磁尾横断面结构, 及IMF北向与南向时磁力线投影显著不同的位形, 可以通过E×B漂移很好地说明不同IMF条件下, 太阳风粒子对磁尾等离子片的不同注入特性. 另外, 还通过磁尾横断面磁场梯度的计算, 说明了太阳风向等离子片粒子注入的晨-昏不对称性.     

氯化锂对急性分离的海马CA1锥形细胞外向钾电流的影响

研究表明锂盐具有神经保护功能, 但其作用的分子机理尚不十分明确. 利用全细胞膜片钳技术, 研究了氯化锂对急性分离的大鼠海马CA1锥形细胞电压依赖性钾通道电流的影响. 去极化脉冲刺激可以激活两种外向钾电流: 快速激活与失活的外向钾电流I_A和延迟整流钾电流I_K. 结果表明, 氯化锂可浓度依赖性地增大I_A, 其半数增大浓度(EC50)为22.8±5.45 μmol/L. 25 μmol/L氯化锂可使I_A的稳态激活曲线和稳态失活曲线向负电位方向移动, 但主要影响激活过程; I_K 的大小及激活过程均不受氯化锂的影响. 增大I_A可使细胞膜超极化, 细胞的兴奋性降低, 从而减少胞外Ca²⁺的内向流动, 这一过程可能是氯化锂神经保护功能的分子机理之一.     

华北地台蓟县系杨庄组古地磁新结果及其大地构造意义

对采自蓟县剖面的蓟县系杨庄组(~1350Ma)紫红色泥质白云岩样品开展了详细的古地磁研究, 成功分离出两个剩磁分量. 低温分量A在地理坐标系下与现代地磁场方向接近, 被解释为重磁化分量. 高温稳定剩磁分量B能够在99%置信水平上通过褶皱检验(褶皱的时代为中晚侏罗世) 和95%置信水平上通过倒转检验. 岩石磁学实验表明其携磁矿物为赤铁矿. 其平均方向在构造校正前为D/I = 77.6°/-24.3° (κ = 5.4, α₉₅ = 18.3°), 校正后为D/I = 72.2°/11.5° (κ = 24.6, α₉₅ = 7.9°, N = 15), 该分量被解释为原生剩磁. 相应的视磁极位置为(17.3°N, 214.5°E, dp/dm = 4.1°/8.0°). 对现有高质量古地磁极拟合结果表明, 华北地台、Laurentia、Baltica和Siberia大陆在1800~1350 Ma期间保持同一连接方式.     

新型开放式结构复合磷酸草酸铟的水热合成及表征

以有机胺(乙二胺, 1,3-丙二胺)以及碱金属离子Na⁺做结构导向剂(SDA), 在水热条件下合成了3种新型开放式结构的复合磷酸草酸铟(Ⅰ~Ⅲ), 并进行了结构及性质表征. X射线单晶结构解析表明它们的分子式分别为Ⅰ, Na[InPO₄(C₂O₄)_0.5]·H₂O. Ⅱ, [C₂N₂H₁₀]_0.5[InPO₄(C₂O₄)_0.5]. Ⅲ, [C₃N₂H₁₂]_0.5[In₂(PO₄)(HPO₄)(C₂O₄)]·H₂O. Ⅰ~Ⅲ合成中所用的结构导向剂均位于孔道中. Ⅰ在Na⁺为导向剂条件下合成得到, 它的结构是由InO₆八面体与PO₄四面体共用顶点连接成四元环磷酸铟层, 层与层之间由草酸基团C₂O₄^2-连接. 这一结构在a, b方向都具有八元环孔道, 为三维交叉孔道结构. Ⅱ的结构与Ⅰ类似, 不同的是, 它的客体分子是质子化的乙二胺而非Na⁺. Ⅲ中, InO₆和PO₄的连接形成双六元环二级结构单元(SBU), 这些二级结构单元之间通过草酸根连接, 在c方向产生了环形十六元环直孔道. 这三种磷酸草酸铟晶体数据如下: Ⅰ, 三斜, 空间群: P-1 (No. 2), a = 5.5662(17) Å, b = 6.454(2) Å, c = 8.966(3) Å, α = 102.609(4)°, β = 107.319(3)°, γ = 94.426(4)°, V = 296.56(16) Å3, Z = 2, M = 294.81, ρcalcu = 3.301 g/cm³, R1 = 0.0275, wR2 = 0.0731. Ⅱ, 三斜, 空间群: P-1 (No. 2), a = 5.653(4) Å, b = 6.627(4) Å, c = 9.391(8) Å, α = 70.788(8)°, β = 75.836(12)°, γ = 89.681(9)°, V = 321.1(4) Å3, Z = 2, M = 283.85, ρ_calcu = 2.936 g/cm^{3, R1= 0.0664, wR2 = 0.1572. Ⅲ, 正交, 空间群: Pccm (No. 49), a = 10.350(2) Å, b = 12.190(2) Å, c = 13.000(3) Å, V = 1640.2(6) Å3, Z = 4, M =272.32, ρ_calcu = 2.206 g/cm3, R1 = 0.0691, wR2 = 0.1831.}     

纳米Fe-In2O3颗粒膜的巨磁光Faraday效应

研究了射频溅射法制备的纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe-In₂O₃颗粒膜的巨磁光Faraday效应. 实验结果表明, 当Fe体积百分比为35%时, 颗粒膜样品的室温Faraday旋转角θ_F数值达到10⁵ (°)/cm数量级. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F随温度的变化关系表明, 当温度低于10 K时, θ_F数值随温度的下降而迅速增大, 在温度T = 4.2 K时Faraday旋转角θ_F达到10⁶ (°)/cm. 通过研究颗粒膜低场磁化率χ(T)与温度的关系以及不同温度下的磁滞回线, 证明当温度降低到临界温度T_P = 10 K时, 颗粒膜中发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F在温度低于 10 K时的迅速增大, 可能是由于纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品在处于“类自旋玻璃态”时存在sp-d交换作用造成的.     

磁暴环电流形成过程

利用三维试验粒子轨道计算法, 以强的行星际磁场南向分量驱动的对流电场作为磁暴的主要起因, 研究了大磁暴期间环电流离子的注入过程和对称环电流的形成机制. 本文主要关心大磁暴环电流中的氧离子成分. 计算结果揭示了磁暴环电流形成过程中部分注入粒子轨道具有混沌特征. 特别是证明了粒子由磁尾向内磁层的注入过程中产生的屏蔽电场可使开放轨道转变成闭合轨道, 因而是闭合环电流形成的重要机制. 进一步证明了注入粒子可以得到有效的加速, 加速时间约为1~3小时.     

配位聚合物[Co2(C3H4N2)4(C10H2O8)]n的晶体结构、磁性及光-电性能

采用溶液热合成方法, 得到了新颖的Co(Ⅱ)配位聚合物单晶体. 它是以[Co₂(C₃H₄N₂)₄(C₁₀H₂O₈)]为重复单元、用均苯四甲酸根为桥而联成的一维无限链状聚合物. 该配合物单晶属三斜晶系, 空间群P 1, ( — ) a = 0.9610(1) nm, b = 0.9684(1) nm, c = 0.7924(1) nm, α = 96.695(9)°, β = 102.741(6)°, γ = 116.551(5)°, V = 0.6236(2) nm³, Z = 2, R₁ = 0.0342, wR² = 0.0990. 表面光电压光谱测试结果表明, 它在300~800 nm范围内, 表现出了较明显的光伏响应带. 另外从该化合物的变温磁化率研究结果可以看出, 该聚合物具有弱的反铁磁物质行为.     

青藏高原高海拔地区C4植物的发现

通过对青藏高原地区27°42′~40°57′N, 88°93′~103°24′E, 海拔2210~5050 m范围内采集的植物进行碳同位素分析, 发现其中2种藜科和6种禾本科植物是C₄植物. 11个地点的4种C₄植物海拔超过了3800 m, 其中6个地点的3种C₄植物(白草Pennisetum centrasiaticum, 云南野古草Arundinella yunnanensis和固沙草Orinus thoroldii)分布在海拔4000 m以上, 最高可达4520 m. 分析认为在大气低CO₂分压背景下, 强光照提供的充足能量使C₄植物能忍耐更低的温度, 以及青藏高原南部降雨集中于高温季节的有利条件, 可能是C₄植物生长在高海拔地区的重要原因.     

新型饱和Dawson结构杂多阴离子担载的钇(Ⅲ)配合物的合成与晶体结构

以α-H₆P₂Mo₁₈O₆₂·nH₂O, Y₂O₃和N-甲基吡咯烷酮(NMP)为原料, 在水溶液中制得了新型饱和Dawson结构杂多阴离子[P₂Mo₁₈O₆₂]^6&#8722;担载的钇(Ⅲ)配合物[Y(NMP)₅(H₂O)₂][Y(NMP)₄(H₂O)₂(P₂Mo₁₈O₆₂)]·NMP·5.5 H₂O. X射线单晶衍射结果表明, 该配合物是由钇配离子[Y(NMP)₄(H₂O)₂]³⁺与[P₂Mo₁₈O₆₂]^6&#8722;阴离子赤道位的端氧配位成键而形成的具有孤立簇结构的新型配合物.     

PZT-5H导电缺口电致滞后开裂

研究了PZT-5H铁电陶瓷导电缺口发生电致滞后断裂的可能性及其规律. 结果表明, PZT-5H导电缺口发生电致断裂的临界电场E_F = 14.7±3.2 kV/cm. 如外加电场E<E_F, 则在导电缺口前端瞬时产生电致微裂纹, 若保持恒电场E, 电致裂纹将缓慢扩展直至试样发生滞后断裂, 滞后断裂的门槛电场E_DF = 9.9 kV/cm. 如EE_K= 4.9 kV/cm, 则电致裂纹并不瞬时形核, 只有在恒电场下经过一定的孕育期后电致裂纹才形核并扩展一定距离, 但试样也不会发生断裂. 如E<E_DF = 2.4 kV/cm, 即使长时间施加电场, 裂纹也不形核. 导电裂纹的滞后形核和滞后断裂归因于恒电场下从缺口顶端发出的电荷密度随时间而增大, 当外加电场小于电荷发射的门槛电场时不会发生电致裂纹的滞后形核.     

亚暴的卫星观测及其与SWMF模型的比较研究

利用密西根大学空间环境模拟中心的SWMF (space weather modeling framework)模型对亚暴事件首次进行预测模拟, 并结合Geotail和Cluster卫星数据对模拟结果进行了验证. 该亚暴事件发生在2004年9月28日22:08 UT时刻, 由美国宇航局IMAGE卫星极光观测仪器记录. SWMF能够有效地耦合磁层、内磁层和电离层区域, 由太阳风行星际磁场驱动. 研究表明, SWMF模型能较好地预测亚暴期间磁尾磁场和电离层电流大尺度的变化, 太阳风行星际磁场参数从ACE卫星到模型外边界的时间延迟方法的准确性对模型结果有较大影响, 最后对亚暴的触发机制进行了讨论并指出模型需要改进之处 .     

基于Cluster观测对地球磁尾电流片磁场分布的初步统计分析

利用Cluster在2001~2005年期间每年6~11月4 s精度的磁场数据对磁尾电流片的磁场分布特性进行了统计分析. 结果表明, 电流片中心处磁场及其Bz分量的强度在磁尾午夜区通常较弱, 而在磁层晨、昏两侧处普遍较强, 这表明午夜区的电流片较薄, 而在晨、昏两侧的电流片较厚. 在晨昏两侧处, 电流片拍动剧烈, 尤以晨侧最甚, 而午夜区的电流片拍动最弱. 在磁地方时21:00~01:00范围内, 负B_z及扁平电流片出现的几率较大, 磁重联或电流中断等活动比较容易发生. 磁尾电流片中B_y分量和磁力线倾斜角的频次分布都近似满足正态分布, 扁平电流片的出现几率约是标准电流片的1/3; 而磁场强度B_min和B_z分量则主要分布在1~10 nT范围内. 电流片中B_y分量的强度近似为1 AU处行星际磁场B_y分量的两倍, 二者的相关系数以扁平电流片尤其高, 这表明电流片中B_y的大小和符号易受行星际B_y等外部因素的影响.     

PZT铁电陶瓷应力腐蚀门槛值的各向异性

研究了PZT-5铁电陶瓷在各种环境(湿空气、硅油、甲醇、水和甲酰胺)中发生应力腐蚀的可能性, 以及极化方向对水和甲酰胺中应力腐蚀门槛应力强度因子K_ISCC的影响. 结果表明, PZT-5在各种环境中均能发生应力腐蚀; 水和甲酰胺中K_ISCC具有各向异性, 裂纹面平行极化方向的K^a_ISCC远大于垂直极化方向的相应值K^b_ISCC. 例如, 在水中,K^a_ISCC= 0.88 MPa·m^1/2,K^b_ISCC= 0.42 MPa·m^1/2; 在甲酰胺中K^a_ISCC= 1.0 MPa·m^1/2,K^b_ISCC= 0.54 MPa·m^1/2. 应力腐蚀门槛值各向异性的原因除了和90°畴变的各向异性有关, 也和应力腐蚀本征门槛值的各向异性有关.     

不同分子量MEH-PPV光伏特性比较

将3种不同分子量的MEH-PPV用于制备ITO/PEDOT/MEH-PPV/Ca/Ag聚合物光伏器件. 分析了分子量对器件光伏特性的影响. 研究表明, 大分子量的MEH-PPV可以减少器件的串联电阻(R_s), 提高短路电流; 小分子量的MEH-PPV可以增加器件的泄漏电阻(R_sh), 提高开路电压. 当MEH-PPV的重均分子量M_w = 6×10⁵时, 器件的光电转换效率(η)最高.     

Cu-Ge包晶合金中ζ相的形成规律研究

在Cu-14%Ge, Cu-15%Ge, Cu-18.5%Ge及Cu-22%Ge合金的深过冷实验中研究了z相的的快速生长, 四种合金分别获得202 K(0.17T_L), 245 K(0.20T_L), 223 K(0.20T_L)及176 K(0.17T_L)最大过冷度. 随合金中Ge含量的增大, 小过冷样品的凝固组织发生“α(Cu)枝晶+包晶相ζ→包晶相ζ→ζ枝晶+(e+ζ)二元共晶”的转变. 大过冷样品的凝固组织则发生“碎断α枝晶+包晶相ζ→包晶相ζ→ζ枝晶+ε相”的转变. 对包晶相ζ中Ge含量进行X射线电子能谱分析, 证实深过冷扩展了α枝晶的固溶能力, 从而使ζ相中Ge含量随过冷度的增大而减小. 由包晶相ζ组成的Cu-18.5%Ge合金中由于深过冷抑制了ζ相在晶粒交汇处的成分扩展, ζ相的Ge含量随过冷度的增大而增大.