从原子到晶体的材料硬度研究

基于单位体积的抓电子能量, 将硬度概念由原子硬度、离子硬度拓展到了键硬度, 在这三个微观层次上研究了材料硬度的本质. 研究发现, 材料的硬度与其组成原子或离子的硬度没有直接关系, 而与其组成化学键的硬度直接相关, 本质上取决于其单位体积组成化学键的抓电子能量, 并由此建立了鉴别宏观材料硬度的微观模型. 该工作有助于人们在原子水平上认识材料硬度的本质, 对于探索新型超硬材料具有重要的理论指导意义和实际应用价值.     

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.     

六方密堆晶体中填隙原子的有序结构

许多金属晶体呈六方密堆结构。当这类金属与其它原子较小的非金属元素形成化合物时,金属子晶格可保持六方密堆结构,非金属原子则占据填隙位置。实验上发现,随组分的不同非金属原子形成不同的有序结构,并且在一定温度下发生有序-无序相变。这对于材料的性能有重要影响。因此,研究非金属原子的基态位形对这类材料的设计具有重要意义。     

首次揭示嗅觉感受器的隐秘工作机制

正科研人员终于看到某些嗅觉感受器(又称嗅觉受体)是如何与气味分子结合的。这项研究工作使得我们对这些最为神秘和多能的感官有了全新的洞察。触角(譬如图中显示的果蝇触角)上的受器赋予昆虫敏锐的气味嗅探能力,昆虫要生存下去需要有这种能力。嗅觉至今仍然是我们了解得最少的感官,但最新研究已经揭晓了某些昆虫感觉过程的关键部分     

人造金刚石晶体的生长机制

一、引言金刚石晶体具有某些优异的性能,是近代科学技术上引人注目的一种重要原材料,是固体物理学超高压高温下物质相变与新材料合成等研究工作中值得重视的一个对象。自然界中常见到的碳可分为金刚石晶型碳(如立方金刚石和六方金刚石)和非金刚石晶型碳(如无定形碳和石墨)等两类。人造金刚石就是通过改变压力、温度等条件,使非金刚石晶型     

蛋白质晶体重原子衍生物衍射强度的统计公式

为解决测定胰岛素晶体结构中所出现的问题,作者曾导出重原子衍生物X射线衍射强度的统计公式,用来计算衍射强度的相对比例系数K_(pH)/K_p。此项方法于1968年秋提出,深受北京大学周公度同志和唐有祺教授的支持,并于1969年初应用于胰岛素晶体结构测定的研究工作,且得到梁栋材同志及参加工作的同志的全力支持。 继胰岛素晶体结构研究工作之后,我国又接着开展天花粉晶体结构的研究工作。因此,发表这一研究简报,有助于兄弟单位相互借鉴,少走弯路。     

确定晶体电子结构的单原子状态自洽法

余瑞璜发展的Pauling键长公式,吕振家等建立的结合能公式奠定了确定晶体电子结构的基础。本文以Cu,Ag和Au为例说明了建立基本原子状态的原则;介绍一种依据结合能和晶格常数实验值求解晶体电子结构的单原子状态自洽法;并以金属Cu为例介绍了采用双态杂化、三态杂化和多态杂化的求解步骤;指出不论选取基本原子态的种类和数目有何不同,与实验值符合的解都是相同的,若只依据这两种性质之一来求解晶体电子结构则会出现多解。     

原子时尺度TA(CSAO)的建立

从1967年起,时间的基本单位——国际单位制系统秒是基于铯~(133)原子在零场中的特定能级跃迁定义的。秒定义从天文学到量子物理学的转移使时间计量工作发生了深刻变化。尽管世界时(UT)和历书时(ET)作为基础研究仍有着它们的特殊应用领域,但作为一种高度均匀的时间座标的原子时越来越获得广泛应用。我们根据目前国内原子钟研制情况,利用长期稳定     

三维原子探针--从探测逐个原子来研究材料的分析仪器

材料是科学技术和国民经济发展的重要基础,研究和开发先进材料,满足科学技术发展的要求,是材料研究工作者的永恒主题.材料的成分和加工工艺,决定了材料的显微组织,而材料的性能又与显微组织有着密切的关系.因此,研究材料的显微组织是研究开发先进材料的工作基础,而充分并正确利用现代的各种分析仪器,是研究显微组织的关键.本文介绍了一种能够分析逐个原子的仪器——三维原子探针,用这种仪器可以了解金属材料中不同合金元素在微区中不均匀分布的问题;可以了解合金元素在各种界面及晶体缺陷处的偏聚分布;可以了解显微组织变化初期时只有数十个不同原子发生团聚时的过程.三维原子探针是目前最微观的分析仪器,能够进行成分的定量分析,在研究金属材料的许多问题时都可以发挥重要的作用.     

分子动力学模拟Ag-Pd 双金属团簇中不同位置Ag 原子偏析诱导的异常熔化

在双金属团簇中任意两种元素表面能的差别都会在团簇形成时产生偏析, 从而影响团簇的熔化、原子排布和结构. 因此双金属团簇中原子偏析行为的研究可以为新型纳米结构的可控制备提供理论基础. 本文用分子动力学结合嵌入原子方法研究了分布在团簇的核心层和亚表面层的Ag 原子偏析对(AgPd)₁₄₇ 团簇熔化的影响. 结果表明Ag 在Pd 团簇的不同位置时能量不同,在表面层时最稳定, 其次是核心层, 最后是亚表面层. 这造成了核心层的Ag 原子偏析到团簇的亚表面层时, 团簇原子能量随温度的增加而增大. 而亚表面层Ag 原子的偏析会使团簇原子能量随温度的增加而减小. 这种异常熔化的程度与偏析原子个数有关. 这为双金属团簇熔化行为的调节提供了有效途径.     

上地壳低频地震波频散现象的物理学机制被揭示

<正>上地壳岩石低频地震波的频散现象及其成因一直是学术界关注的热点,最近科学家采用双重孔隙结构逼近地壳岩石,对比理论预测与实验观测,为上地壳孔隙岩石中低频地震波强频散现象提出了合理的物理学解释.这项题为"双重孔隙介质波传播理论与地震响应实验     

玻璃球上的魔法:二维原子晶体的可控带隙生长

<正>对于半导体材料,带隙是一个非常重要的性质标签^[1]其表示半导体中电子被激发到能参与导电的状态所需要的最小能量,决定了材料的众多基本物理特性,如光子的吸收激发和电子传输等,带隙的精确调控有利于获取具有特定性质的订制材料.目前报道的二维原子晶体带隙调控方法主要分为化学调控及物理调控两大类,其中化学调控     

FCC中置换溶质原子快速扩散现象的机制

在面心立方(FCC)结构晶体合金中,某些置换溶质原子的扩散系数可以比基体原子的自扩散系数大几个数量级,例如Pb中的Ag和Au等;Ni中的S以及γFe中的B等等,一般观点认为,具有较快扩散系数的置换溶质原子是以间隙方式扩散的.目前这种观点被人们广泛引用,如1983年版的金属手册在介绍扩散机制时说:“有些溶质原子可能是以间隙方式固     

晶体中激活离子光谱线热位移的一个机制

光谱线波长随温度变化的现象是近年来经常讨论的一个问题,特别是随着受激发射光谱学的发展,可以在高达1000°K的温度下观测晶体光谱,更给谱线热位移研究提供了有力的实验手段。关于这种热位移目前已有如下机制:1.晶格热膨胀引起晶格场减弱;2.单声子吸     

卫星资料揭示的春季黑潮海区海洋对大气的影响及其机制研究

采用最新的高分辨率卫星观测资料研究了春季西北太平洋黑潮海区海洋与大气之间的关系, 特别是海洋锋区上海气之间的关系. 资料分析表明, 黑潮海洋锋区上海温与海表面风速之间存在明显的正相关关系, 特别是当海洋锋区强并在其上产生明显的海洋波动时, 海温与海表面风速之间的正相关关系表现得更为显著. 这种海温与海表面风速之间的正相关关系与太平洋海盆尺度的海温与海表面风速之间的负相关关系正好相反, 清楚反映了春季黑潮海区海气之间表现为海洋对大气的作用. 随后, 采用一个高分辨率的区域大气模式进一步研究了海洋影响大气的可能机制. 数值模拟表明, 黑潮海区海洋锋区上海温变化可通过影响大气边界层稳定度以及边界层垂直混合来影响海表面的风速, 即海温升高时大气边界层稳定性减弱, 垂直混合增强, 从而把高层较大风速带至海表面, 海表面风速增强; 反之, 海温降低则大气边界层稳定性增强, 垂直混合受到抑制, 海表面风速减少.     

InGaAs晶体固-液相变过程中的拓扑结构的演变机制

采用分子动力学模拟InGaAs晶体固-液相变过程,并运用径向分布函数、键角分布函数、配位数统计及可视化等方法,从微观结构的不同层面分析了固-液相变过程的结构演变.结果表明:对于InGaAs体系,固-液相变过程中的微观结构发生了很大的变化,在一级相变时,其原子平均能量和比体积、径向分布函数、键角分布函数、配位数和原子截面图、局部原子分布以及钻石结构分析都显示出很明显的变化.熔化过程中InGaAs晶体原子间共价键发生断裂,体系从四配位结构变成三配位结构,通过占主导作用的三配位结构,结合少量的四配位结构,形成三配位结构之间的互连接和三配位结构穿插四配位结构的连接形成的拓扑无序的液态结构.     

不同地面状态下行走时人体的滑摔机制

利用自制步进摩擦试验机,测试了人体在水平静止路面、上下坡面、水平加速运动路面上行走时脚底接触力、摩擦系数、制动期时间及冲量变化.通过人体受力分析,根据力及力矩平衡原理探讨了人体行走制动期的滑摔机制.研究表明,水平静止路面行走时,制动期脚底所需摩擦系数可用RCOF=tgθ表征,RCOF越大,滑摔风险越高.下坡行走时,身体所需摩擦系数RCOF=tg(θ+α)随下坡角度增大而增大,滑摔风险增加;上坡行走时,RCOF=tg(θ-α)随上坡角度增大而减小,滑摔风险降低.水平加速运动路面上行走时,身体所需摩擦系数RCOF=tgθ随反向加速度的增大而增大,滑摔风险升高;随正向加速度的增大而减小,滑摔风险降低.人体在不同地面状态下行走时,可通过改变身体重心运动方向的惯性力、调整步态制动期及起步期的时间分配以改变摩擦力,满足重心平衡条件,确保身体平衡.     

氧感知机制的揭示有助于多种疾病的治疗——解读2019年诺贝尔生理学或医学奖

细胞感知和适应氧气浓度变化是生命活动过程中最重要的机制之一。2019年诺贝尔生理学或医学奖颁发给致力于研究细胞感知及适应氧气机制的三位科学家,以表彰他们在阐明细胞氧感知通路方面的巨大贡献。文章阐述了三位科学家在细胞氧感知领域的研究成果及研究历程,并展望了其研究成果对治疗多种疾病的重要意义及深远影响。     

氧感知机制的揭示有助于多种疾病的治疗 ——解读2019年诺贝尔生理学或医学奖

细胞感知和适应氧气浓度变化是生命活动过程中最重要的机制之一。2019年诺贝尔生理学或医学奖颁发给致力于研究细胞感知及适应氧气机制的三位科学家，以表彰他们在阐明细胞氧感知通路方面的巨大贡献。文章阐述了三位科学家在细胞氧感知领域的研究成果及研究历程，并展望了其研究成果对治疗多种疾病的重要意义及深远影响。     

一颗原子的时空之旅--从大爆炸到生命诞生的故事

人人都是星辰之子,人体内的每颗原子都曾在恒星爆炸的炽热炼狱里浴火重生。从宇宙诞生开始,原子便已存在;直到地球毁灭,原子仍将万古永存。原子看尽星起星灭,历尽宇宙沧桑,所以,一颗原子的故事,就是人类的故事,原子万代的生命,也就是我们的生命。本书是描写一颗原子穿越永恒的时空之旅,以及生命和宇宙的精彩故事。闻名遐迩的科普作家克劳