关键词： 非平衡格林函数   分子器件   量子输运   密度泛函理论  

摘要： 分子器件的量子输运特性实验(上大部分)是通过扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscopy,STM)来完成测量的,其测量结果经常会出现非对称的电流-电压(asymmetric I-V,AIV)曲线、负微分电导(negative differential conductance,NDC)等区别于宏观器件的一些输运特性.基于有限元方法和参数建模,给出了一个有局域态存在情况下的输运体系的哈密顿量.同时结合非平衡格林函数方法,对输运体系的电子密度展开自洽场的计算,并在自洽收敛之后分析器件的隧穿电流.用模型参数描绘了分子结的配置,包括分子结的电极耦合强度、分子能级、局域态的能级等因素的作用,定性分析了器件中局域态及其几何结构的非对称性对纳米器件输运性质的影响.结果显示,采用STM的分子结实验中出现AIV和NDC,其本质原因是体系本征的局域态的偏置.

关键词： 教学科研人员   在读研究生   实验设施   中国科学院院士   科技创新平台   国际知名度   教学平台   物理学基础  

摘要： 北京大学量子材料科学中心(简称"量子中心")成立于2010年。作为一个全新的科技创新平台,量子中心不断改革与完善管理模式和工作方式,通过构建国际前沿的实验设施以及引进国际先进的研究技术,致力于营造国际化的学术创新环境,并力争成为国内领先、国际一流的物理学研究教学平台,打造一个适合物理学基础研究的开放型学术基地,培养一支具有国际影响力的研究团队,推进以量子科学为基础的高新技术的发展。量子中心一直着力于人才队伍建设,面向全球招聘教学科研人员,成功引进了一批拥有国际知名度的海内外专家以及众多活跃于国际研究前沿的年轻学者。量子中心目前已有全职教学科研人员29人(包括中国科学院院士2人)、在读研究生151人,培养博士后53人。

关键词： 光催化   CQDs/BiOCl   纳米复合材料   上转换发光  

摘要： 为了克服单纯BiOCl光谱吸收范围窄和载流子复合几率高的缺点,本研究制备了一种具有高效光催化活性的碳量子点(CQDs)/BiOCl纳米复合材料。光催化降解罗丹明B染料实验表明CQDs/BiOCl纳米复合材料的光催化性能远优于单纯的BiOCl,其光催化性能约为后者的3.4倍。当CQDs的复合量为7.1wt%时,样品的光催化性能最佳,能够在2 min之内将罗丹明B完全脱色,而单纯的BiOCl在相同时间内对罗丹明B的降解率仅为29.5%。通过紫外-可见漫反射谱、光电化学测试以及自由基捕获实验揭示了CQDs/BiOCl纳米复合材料的光催化性能提升机理,结果表明CQDs可以拓展BiOCl的可见光吸收范围,这有利于增强其光捕获能力以及促进电子–空穴对的产生。除此之外, CQDs独特的上转换发光行为,以及光诱导的电子转移能力提升了CQDs/BiOCl纳米复合材料光催化性能。

关键词： 钙钛矿   SmNiO3   金属-绝缘体(MI)相变   强电子关联   量子材料   氧缺陷   量子尺寸效应  

摘要： 强关联性量子材料SmNiO3属于钙钛矿镍氧化物,在海水中具有与鲨鱼壶腹相似的弱电感知能力,是新型水下电场传感器敏感元件,可监测海洋中的舰船、无人潜航器,为反潜提供新的探测手段,引起了广泛的关注。对SmNiO3薄膜的制备方法及优缺点对比进行了详细的论述,由于SmNiO3具有正的吉布斯自由能(ΔG),常温常压下SmNiO3中的Ni^3+处于亚稳态,制备过程中易于发生Ni^3+→Ni^2+,为保持电中性,氧空位会作为其补偿形式,而氧缺陷会导致SmNiO3薄膜晶格参数变大,从而摧毁金属-绝缘体转变,因此制备SmNiO3需要高温高氧压苛刻的实验条件来降低ΔG。重点介绍了SmNiO3薄膜材料的相变类型、机制及影响相变温度的主要因素,大多数研究认为,SmNiO3的MI相变是基于Mott的电子-电子强关联引起的,实际上无序和电子-电子相互作用应该同时存在,不应该单独考虑某一种相变类型,MI相变实质是低温下载流子之间的库伦作用,应将热激活机制、Mott变程跳跃传导和Efros-Shklovskii变程跳跃传导机制在一定温度范围内综合考虑;在电场、温度、光及压力等外界环境作用下,SmNiO3薄膜会发生明显的金属-绝缘体相变,相变温度TMI也随之改变。最后展望了SmNiO3薄膜在电场传感器元件、数据存储、智能窗帘以及调制开关等方面的发展前景。

关键词： 碳量子点   合成   发光性能   应用  

摘要： 碳量子点(CQD)具有化学惰性,生物相容性和低毒性等优势,可能在能源、生物医药等领域得到广泛的应用.CQD可通过表面被聚合物(例如PEG)钝化而表现出很强的光致发光特性.在生物成像,疾病检测和药物输送中使用表面钝化后的功能化生物分子更为有效.并且碳材料由于其优异的电化学性能还展现出在催化、电子器件等许多领域广泛的应用前景.我们将对近年来碳量子点发光材料的研究进行总结,并讨论碳量子点在能源、环境和其他一些领域的应用.

关键词： 新奇量子体系   量子调控   量子计算   量子材料   基础研究  

摘要： 第211期双清论坛"新奇量子体系的设计、制备和物性操控"总结了我国新奇量子体系的研究进展及进一步发展所面临的机遇与挑战,梳理了该领域未来主要研究方向和关键科学问题,并探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。论坛凝练出了新奇量子体系研究领域未来5~10年的重大关键科学问题,主要包括:(1)高质量关键功能材料的可控制备和体系构筑;(2)科学问题导向的实验技术革新与理论方法突破;(3)量子计算;(4)低维超导和磁性中量子态的多手段调控及其在未来信息技术中的应用探索;(5)拓扑超导和马约拉纳的确定性判据等。论坛基于新奇量子体系及其应用研究领域的现状分析和未来展望,提出了进一步发展的建议。

关键词： 元素周期表   拓扑绝缘体   材料科学领域   氧化处理   电子态   晶体   铋  

摘要： 随着研究人员在铋晶体中确认了名为"拓扑绝缘体"的新电子态,这个原本在元素周期表中并不起眼的金属即将掀起材料科学领域新一轮革命……铋(Bi)在元素周期表中位于铅(Ph)和钋(Po)之间,其外观平平无奇,经氧化处理后在充足光照下会呈现出华丽的虹色,否则便是寻常的银白色。

关键词： 量子点   白光器件   性能   兼容性   稳定性  

摘要： 量子点材料是白光器件中应用最多、发展最快、最热门的材料,尤其是在LED器件中的应用。针对量子点材料的封装过程中常遇到的兼容性差、热稳定性差、氧气湿气稳定性差、光稳定性差等问题,以及量子点材料的不稳定性、种类配比、存在形态、材料种类等对白光器件的性能造成的影响进行阐述。

关键词： 石墨烯量子点   纤维素气凝胶   甲基蓝   吸附性能  

摘要： 目的以石墨烯量子点为填充材料,纤维素为基体,制备石墨烯量子点/纤维素复合气凝胶。方法以原生木浆纤维为原料,氯化锌溶液为溶剂来溶解纤维素,以无水硫酸钠为成孔剂,石墨烯量子点为填充材料,经水洗固化、低温冷冻干燥制备纤维素气凝胶复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、吸附实验等研究气凝胶的微观结构和对甲基蓝的吸附性能。结果制备的气凝胶材料具有三维多孔结构,大孔较多,密度低,纤维素气凝胶的密度为0.113 g/cm^3,吸附率为5.85%;复合气凝胶的密度为0.116 g/cm^3,吸附率为11.22%。结论石墨烯量子点的加入改善了纤维素气凝胶对甲基蓝的吸附效果。

关键词： 石墨烯   硅烯   Klein隧穿   谷极化  

摘要： 简要介绍石墨烯与硅烯的起源及研究现状,阐述石墨烯异质结的Klein隧穿现象,分析外磁场调控下透射率的变化。讨论了外加电场和机械应力作用下,硅烯异质结输运性质的变化。由于硅烯自旋和谷自由度之间有较强的耦合相互作用,因此施加机械应力和电场可以有效调控体系的输运性质。最后,展望了这2种新材料的应用前景。研究表明:垂直磁场能有效地调控石墨烯的Klein隧穿现象。