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： 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： 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： 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.

关键词： 钙钛矿体材料   化学合成   量子点光转换膜   材料制备  

摘要： 钙钛矿材料因其独特的晶体结构和优异的光电性能,在太阳能电池、发光二极管(LED)、光探测器等领域展现出广阔的应用前景。文章综述了钙钛矿体材料的多种合成方法,并详细介绍了钙钛矿量子点光转换膜的制备技术。通过对溶胶-凝胶法、水热合成法、高能球磨法以及热注射法等合成方法的探讨,为钙钛矿材料的制备提供了全面视角。同时,结合量子点光转换膜的原位制备技术和应用实例,展示了钙钛矿量子点在提升显示器件性能方面的巨大潜力。

关键词： 准粒子   含时密度泛函理论   量子材料物性调控  

摘要： 准粒子作为对单粒子激发背后复杂多体现象的有效描述,在理解量子材料的宏观性质中扮演着重要角色.近年来,结合超快激光技术与各类探测手段,实现了对量子态及其动力学过程的高精度监测和操纵.这不仅加深了对准粒子激发机制的理解,还有助于驱动物质进入非平衡态,从而揭示出新的物理现象,促进新型功能材料的设计和应用开发.基于实时演化含时密度泛函理论(rt-TDDFT)的计算方法,可以超越线性响应理论的限制,第一性地模拟强耦合准粒子在非平衡状态下的动力学响应,揭示由强激光诱导的高度非线性现象及其物理机制,为优化光电器件性能提供了重要的理论支持.本文通过介绍基于rt-TDDFT的Ehrenfest动力学方法的理论基础和激光激发条件下多种准粒子演化的案例研究,展示了超快激光在量子材料物性探索和操控中的巨大潜力,同时凸显了动力学模拟在非平衡态及其时域性质研究方面的关键作用.

关键词： 量子点   量子点电视   量子点太阳能电池   生物成像  

摘要： 2023年诺贝尔化学奖授予对量子点的发现和合成做出重要贡献的3位科学家。介绍了什么是量子点以及量子点在电视、太阳能电池、生物医学等方面的应用,并总结了量子点的科学研究历程和发展方向。

关键词： Majorana费米子   量子输运   联合等待时间分布   等待时间相关性  

摘要： 利用量子主方程的方法研究了拓扑超导体耦合双量子点结构中电子输运的等待时间分布。通过联合等待时间分布最高峰的数目和电子连续跳跃等待时间相关性，表征系统中存在Majorana费米子。研究显示，随着超导邻近效应和弹性共隧穿的同步增大，联合等待时间分布振荡频率越来越高，单位时间内等待时间相关性变化越来越频繁。当超导邻近效应和弹性共隧穿强度相较于隧穿率增大时，电子在超导体中运动更剧烈，更不容易隧穿出去。