关键词： Nanowires  

摘要： The hybrid system of low-dimensional electronic materials and superconducting materials has always been an attractive structure for studying mesoscopic transport and low-dimensional superconducting properties. Low-dimensional structures with strong spin-orbit coupling exhibit rich quantum phenomena combined with superconducting macroscopic quantum states. Therefore it has become an important platform for exploring novel physical properties and developing new topological quantum devices. The construction of hybrid superconducting devices based on high-quality one-dimensional electronic materials and the exploration of interfacial quantum transport phenomena have become the research frontiers. It is crucial to understand the characteristic scattering mechanisms and quantum transport processes in these hybrid systems on a nanoscale. The study of the coupling mechanism between the charge state and the topological localized state, and the experimental probe of the intrinsic transport properties of the topological states are the key issues, which enable the development of the new principles and methods for novel superconducting nano electronic devices and topological quantum devices. Due to the competition of multiple energy scales and complex bound states in these hybrid structures, the device physics and measurement schemes are facing unprecedented challenges. This paper reviews recent research progress of hybrid superconducting devices based on one-dimensional electronic systems, focusing on the material systems based on semiconducting nanowires and carbon nanotubes. Semiconducting nanowires with strong spin-orbit coupling and large Landau g-factor are expected to support Majorana bound states, and further improvements are needed in the material quality, interface between superconductors and nanowires, understanding of the transport mechanism, and detection scheme. The construction strategies of extending topological phase space, including broken symmetry, helical mode

关键词： 量子点   金属有机骨架   光学传感器  

摘要： 金属有机框架(MOF)在光学传感方面得到了广泛的应用,同时量子点(QD)也具有优异的光学性能,可将其引入到MOF中,提升其光学活性。因为MOF自身具有较大的孔径可以容纳QD,可以充分避免QD聚集而导致光学活性降低的问题。QD@MOF复合材料结合了QD和MOF优异的光学性能和特异性识别等优点,提升了复合材料在荧光传感器领域的灵敏度和选择性。综述了合成QD@MOF复合材料常见的3种方法:瓶中船法、瓶绕船法和物理混合法。及QD@MOF材料作为荧光传感器在检验金属离子、生物分子、气体、硝基化合物等物质的应用。还简要讨论了目前所面临的问题,及未来的发展方向。

关键词： 科学研究中心   半金属   奇异特性   理化学研究所   费米子   量子输运   强关联   电磁特性  

摘要： 2025年1月22日,由日本理化学研究所新兴物质科学研究中心强关联量子输运实验室领导的国际团队,首次合成了理想外尔半金属,可以清晰展现外尔费米子特性,标志着困扰量子材料领域10年的难题取得突破性进展。外尔费米子是由晶体中电子的集体量子激发产生的,可展现出奇异的电磁特性。相关研究成果发表于《Nature》。

关键词： 量子计算   量子化学模拟   电池特性分析   变分量子特征求解   量子相位估计  

摘要： 量子计算技术的迅速发展,为解决新能源领域中的实际问题带来了加速潜力,特别是在复杂电池材料的模拟与设计上。与此同时,随着可再生能源和电动交通等新兴产业的快速崛起,对高效、精准地计算新能源电池材料特性的需求愈发迫切,传统计算方法在此类高复杂度问题上存在求解精度不足、资源消耗量大等诸多困难。而量子计算以其独特的计算方式和潜力,为进一步解决相关问题提供了新颖的思路和解决方案。概述了量子化学模拟的基础计算原理,对用于电池材料化学特性模拟中常用的量子算法进行了总结,探讨了多款量子化学模拟使用的新型软件包工具,并结合各汽车企业的应用案例,阐述了量子化学模拟在电池领域的实际应用情况。本研究为电池材料模拟、基态能量计算和性能优化提供了新的思路和方法,有望助力新能源电池材料的优化发展。

关键词： 二维过渡金属硫化物   激子极化激元   波色-爱因斯坦凝聚  

摘要： 探索了一种设计和制备二维过渡金属硫化物(2D Transition Metal Dichalcogenides,2D TMDs)作为新型激光材料的方法,通过制备二维二硫化钨光学微腔,初步实现了微腔内的激子极化激元的波色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensate,BEC),为未来实现低阈值、高相干、可调控的小型化激光光源制备提供了技术支撑。

关键词： Majorana束缚态   量子点   散粒噪声   量子输运   谱分解  

摘要： 研究了双量子点-拓扑超导纳米线混合系统中电子输运过程的散粒噪声。该系统中可存在多种相干隧穿机制,本文研究了混合系统中,Majorana束缚态和Poorman’s Majorana束缚态都不存在、二者分别存在和同时存在时4种情形下的散粒噪声。研究表明,2种束缚态相对应的相干隧穿都使低频和零频散粒噪声显著提升,但对散粒噪声特征谷深度和动力学行为的影响显著不同,这可作为区别二者的证据。此外,对散粒噪声谱进行分解,各噪声分量显示,系统-环境相互作用、单电子输运可以和电子相干隧穿相互竞争。本研究有助于深入理解Majorana束缚态的本质。

关键词： 碳量子点   纳米材料   金属防腐   缓蚀剂   涂层  

摘要： 碳量子点纳米材料作为新型零维碳纳米材料,具备水溶性好、低毒及易于改性等诸多优点,在金属防腐领域得到了广泛的应用研究。综述了碳量子点纳米材料在缓蚀剂和防腐涂层两个方向上的研究进展,分别介绍了其在缓蚀剂和防腐涂层领域的制备方法、作用机理和具体性能,研究者认为通过制备不同前驱体碳量子点纳米材料加以不同官能团修饰,可以有效提高缓蚀剂缓蚀性能;碳量子点在改性后作为纳米填料可以有效改善涂料防腐性能。指出碳量子点的功能化改性、碳量子点荧光特性的拓展应用以及碳量子点的规模化制备是其未来在金属防腐领域的重要研究方向。

关键词： 二硫化钼量子点   金属—有机骨架   氢氧化镍   穿梭效应   锂硫电池  

摘要： 锂硫(Li-S)电池因其具有超高的理论比容量(1675 mAh/g)和比能量(2600 Wh/kg)、储量丰富、成本低廉和环境友好等优势成为最具前景的下一代储能器件。但是由于正极存在的一些问题,像活性物质硫导电率低、反应过程中体积膨胀和多硫化物穿梭效应等,严重阻碍了其商业化应用。以金属—有机框架(ZIF-67)作为Li-S电池的多功能载体,以二硫化钼量子点(MoS_(2)QDs)为活性催化位点,金属化合物Ni(OH)_(2)作为物理防护层,构筑并制备MoS_(2)QDs-ZIF-67/S@NH复合材料,验证其对多硫化物(LiPS)的吸附和催化作用。获得的正极材料结合了极性ZIF-67和MoS_(2)QDs的优势,能够通过极性作用锚定多硫化物,还可以为氧化还原转化提供大量催化位点,Ni(OH)_(2)包覆层实现了对活性材料的物理限域,还为多硫化物的氧化还原过程提供快速电子/离子传输的有效途径。电化学测试表明MoS_(2)QDs-ZIF-67/S@NH复合材料具有优异的电化学性能,在0.5 C倍率下初始比容量为1147.6 mAh/g,循环350圈后,比容量为768.8 mAh/g,容量保留率为65.5%,每圈容量衰减为0.09%,库伦效率始终维持在94%以上。

关键词： 量子反常霍尔效应   无序   拓扑安德森绝缘体   量子输运  

摘要： 石墨烯是具有蜂窝结构的特殊二维材料,在电子器件应用方面具有潜力.拓扑安德森绝缘体现象是一种在无序诱导下系统从金属转变为拓扑绝缘体即拓扑安德森绝缘体的新奇现象.本文基于Haldane模型,利用非平衡格林函数理论,分别计算了不同状态下ZigZag边界准一维石墨烯条带的输运性质随无序的变化.研究发现拓扑平庸和拓扑非平庸状态下的系统都具有鲁棒的边缘态.当费米能处于导带中,两种状态的系统在较弱和较强无序作用下电导快速下降,而在中等无序强度下,前者电导下降减缓,后者出现电导为一的平台,表明系统出现拓扑安德森绝缘体相.对边缘态与体态的传输系数的分析表明Haldane模型中上述现象的形成基础是体态与鲁棒边缘态的共存,随着无序的增强体态被局域化,拓扑平庸的边缘态能一定程度下抵抗中等强度的无序,有拓扑保护的边缘态鲁棒性更强几乎不受影响,使得系统输运稳定性增强并产生电导平台.