准晶研究及其在中国科学院的进展

五次对称与准晶的发现准晶(Quasicrystal)是准周期晶体(Quasiperiodic Crystal)的简称。顾名思义,它仍然是晶体,只不过是其中的原子分布不象传统的晶体中的那样具有周期性,只有准周期性。Hauy在18世纪末研究方解石时,认识到无论是六角柱方解石,还是菱面体方解石,都是由很多的菱面体单元(晶胞)在三维空间中周期性排列而成的。Bravais在1850年总结出晶体的平移周期性,也就是说,晶胞在空间中的周期排列方式只有14种,可用14种空间点阵概括。受周期平移对称性的约束,晶体的旋转对称只能有1、2、3、4、6五种(1是旋转360°复原,等     

在更深层次揭示物质结构奥秘的人──记中国科学院院士郭可信

传统的固体理论认为，晶体应具有周期性平移对称和旋转对称。就像生活中不能用五角形拼块铺满地面一样，晶体结构不允许出现五次或六次以上的对称。可是，在１９８４年夏，中国科学院金属研究所的郭可信和他的学生们，利用１００万倍的电子显微镜，在纳米这个原子尺度上对含钛的镍基高温合金进行研究时，发现了五次对称的晶体结构。这一发现立即引起郭可信的重视，并作出了正确的解释。１９８４年底，美国科学家Ｄ·谢赫特曼发表了在铝锰合金中发现五次对称性的文章，并称之为一种新的有序结构──准晶。中、美两国科学家在不同合金中发现准…     

21世纪的新材料一准晶体

准晶体的发现给科技界带来了极大的震动,颠覆了传统晶体学理论,成为各领域科学家关注的焦点,其具有的独特性能,也大大激发了人们对其研究的热情。本文从准晶的发现、准晶理论基础、准晶性能和应用三大方面阐述准晶体,使人们对准晶体这种新型材料有一个较为全面的了解。     

诺贝尔奖离我们有多远？——从2011年诺贝尔化学奖谈起

2011年诺贝尔化学奖10月5日在瑞典首都斯德哥尔摩揭晓,以色列科学家丹尼尔？舍特曼因发现了准晶而独获此殊荣。诺贝尔奖评委会称,＂与此前人们认为的原子在晶体内呈对称模式分布的理论不同,舍特曼揭示出原子在晶体内的堆积形态可以不重复＂。     

Ti45Zr35Ni17Cu3准晶电极的电化学性能

Ti基准晶由于其特殊的晶体结构而成为具有前途的新型贮氢材料。Ti45Zr38Ni17准晶最大吸氢量时,氢原子与金属原子比约等于2,明显高于普通金属间化合物贮氢材料,但其平台压力低,氢很难放出。为了改善准晶的气态放氢性能,Takasaki等采用机械合金化及热处理的方法制备了Ti45Zr38Ni17准晶粉末。该粉末达到最大贮氢量时,氢原子与金属原子比等于1.5,这可能是由于准晶中含有少量的Ti2Ni型晶体相的原因。同时,在充放氢过程中,准晶相不稳定。Majzoub等采用电化学方法氢化Ti45Zr38Ni17准晶,贮氢量最大时氢原子与金属原子比为1.9,并且在充氢过程中无晶体相生成。到目前为止,准晶作为镍氢电池负极材料的电化学贮氢性能的研究未见报道。在本章中,将研究Ti45Zr38Ni17Cu3准晶作为镍氢电池负极时的最大放电容量和循环稳定性。为了对比,也研究了非晶合金的相关电化学性能。     

液固耦合下压电陶瓷晶片的声学分析

压电晶体是压电传感器的核心部件,其受到电压激励后会发生振动。压电陶瓷晶片的在水中振动会引起介质的振动,但是目前关于压电晶体的振动模型大多仅考虑了固体晶片,对于液体的影响研究较少。本文采用ANSYS有限元方法建立了液固耦合模型,分析了压电晶体在水中振动过程中的声学特性。结果表明,压电晶体声压分布大致为锥形,靠近晶片处的声压最强,由于衰减,远离晶片时声压逐渐减弱,且声压在晶片的两边大致成对称分布。同时,晶片振动时,其在厚度方向的振动能量大且比较集中,在径向振动方向振动能量较小,因而得到水介质结构内部晶片在压电晶片的厚度方向分布较强而径向方向分布较弱的特点。     

固体防蜡技术现场应用

固体防蜡技术属于化学清防蜡,它是将固体化学防蜡药剂下入井下某一确定位置,通过与原油融合,改变蜡晶结构,从而达到防蜡降凝的效果,它摒弃了以往各种清防蜡措施施工的繁琐和费用较高的缺点,它不仅现场施工简单、费用低,而且在一个周期内不用任何维护。     

点群10mm十次对称二维准晶的双裂纹问题

文章应用复变函数法和解析函数性质研究了10mm十次对称准晶的裂纹问题.特点是把二维准晶的弹性力学问题转化成一个平面应力问题,进而把平面应力问题的弹性力学基本方程化简为一个高阶偏微分方程.借助Hilbert问题的理论推导了双共线裂纹的应力精确解,并描绘了趋近裂尖处的应力分布曲线,从而揭示了准晶类机械材料的裂尖应力的奇异性特征.     

准三能级固体激光器中参数分析

随着世界上第一台激光器的问世,在激光器的发展中固体激光器就成为重要的发展方向之一~([1])。以激光二极管端面泵浦的Nd:GdVO_4 912nm固体激光器为背景,通过晶体在准三能级下的速率方程推出自吸收损耗的表达式,以此确定自吸收损耗与长度的关系。再通过优化不同长度的Nd:GdVO_4激光晶体,获得912nm激光最大输出功率。使用数值分析,得出输出功率和泵浦功率之间的计算关系,以此确定激光晶体的最佳长度。     

CT系统新型参数标定及平移伪影处理技术研究

针对目前CT成像系统存在的平移运动伪影问题,提出一种新的CT系统参数标定及平移运动伪影处理技术。首先针对传统均匀双圆标定模板的不足,提出三圆不对称标定模板,对CT系统旋转中心、X射线旋转方向及步进角度参数进行标定,并给出具体算例。然后,采用基于物体质心与其投影质心关系定理和Hough变换的平移运动伪影处理技术对采样数据进行重排,并采用滤波反投影算法对重排后的数据重建原始图像。最后,对被测物体进行了成像仿真分析并与传统方法进行对比,结果表明:对于Shepp-Logan头模型,本文所提出的平移伪影处理技术有较好的效果,能有效消除运动伪影。     

全球创新周期协同性与影响因素——基于海外专利族测度的实证研究

本文使用各国的海外专利产出度量各国的创新趋势与波动情况,并运用海外专利族数量实证测算了中国与世界主要国家的创新周期活动规律。研究发现了中国创新活动在长期趋势上处于全球快速追赶的位置,而在周期性波动上也在和发达国家快速趋同。同时,本文研究发现地理制度等外生条件并不是全球创新周期协动的核心因素,而是通过双边创新人才流动和双边创新结构影响各国间的创新周期协同性,而以投资开放为主的经济一体化会进一步加剧"创新—生产"的分工机制,会削弱两国间的创新周期协同性。因此,要进一步提高开放水平的基础上,积极开展与人才流动频繁和技术创新领域较为接近的国家的国际科技合作是推动中国引领把握国际创新周期的重要手段。     

一维准周期类结构复合材料的透射性质

本文构造了一维声子晶体的3种准周期类结构,并比较和分析这3类具有代表性的准周期结构声子晶体在透射性质方面的异同点。计算结果表明：弹性波在这些材料中传播时,3种结构类型的声子晶体都有带隙产生,并且都存在共振模;其中共振模最为丰富的是广义斐波那契结构的声子晶体;随着介质层数的变化,共振模的透射率表现最为稳定的是斐波那契结构声子晶体。通过比较研究这3类声子晶体结构的透射性质,有利于全面理解此类复合结构材料中波的传播特性。     

五次对称准周期晶格的电子状态结构研究

文中对计算电子结构的集团Ｂｅｔｈｅ晶格方法进行了改进。简化了原子集团的选取方式，提出了求解复数Ｄｙｓｏｎ方程组的矩阵解方法和平均集团Ｂｅｔｈｅ晶格方法。研究了Ｐｅｎｒｏｓｅ　ｔｉｌｉｎｇ的局部、整体和平均电子状态密度。发现了Ｐｅｎｒｏｓｅ　ｔｉｌｉｎｇ的局部电子状态密度对准周期点阵的长程有序性特别敏感的性质。提出了计算Ｐｅｎｒｏｓｅ　ｔｉｌｉｎｇ局部及整体电子状态密度应遵循的原则．得出了某些合金的准晶相可能是电子化合物的结论。     

发明创造与太阳活动周期有关

科研人员经过长期的研究发现，科学家的发明创造规律与太阳活动周期完全吻合。科学家对太阳黑子数和黑子面积统计表明，太阳平均每隔１１．０４年有一个周期性变化，该周期变化称为太阳活动周。在太阳活动周期里，太阳黑子由少到多，由活动不太剧烈到十分剧烈，此时，太阳耀斑最多。太阳黑子活动剧烈时，大气中氡的浓度就会增加，它对气候和动植物的生长和人的健康都有不同程度的影响。氡可以使人们精神饱满、朝气蓬勃，也可激发人们的想像力和创造力。因此，当太阳黑子剧烈活动时，地球上就会有一次重大的创造发明。 例如，提出了光的波动…     

一种复合型光子晶体微谐振腔

提出了一种基于介质基片上的周期性空气槽和一条有缺陷的线形周期性空气孔复合型二维光子晶体微谐振腔.利用FDTD方法对所提出的结构进行了数字模拟,模拟结果证实了这种结构在光子禁带区域内存在谐振模式,是一种有效的微谐振腔.这种微谐振腔的谐振波长主要由空气孔的周期和缺陷区的长度决定,而周期数量的多少对谐振波长的影响较小.当空气槽参数固定时,谐振波长与空气孔的周期成正比.在一定的范围内,谐振波长随缺陷区的长度增加而近似线性增加.谐振腔的品质因子随输出端空气孔的数量增加而快速增长.在某一特定的缺陷长度时,谐振腔的品质因子达到极大值.这种谐振腔的波输出的方向固定在槽轴线的方向上.     

我国科学家发现固体内存在“流动的液体”

天津大学材料学院的高后秀教授在国际上首次发现：在电子显微镜下，雨花石的某些微区存在沿三维方向的振荡运动，类似于流动的液体，时而消失，时而出现，有时还有旋转。在日前召开的“固体类流态的机理及其应用研究”专家鉴定会上，肖纪美、陈偶两位中国科学院院士及与会专家对此发现给予了高度评价，认为这种类似于液体流动的振荡现象———“类流态”在固体中确实存在，它是一种尚未被人们认知的在固体中存在的天然非线性振荡现象。专家认为，该研究达到了国际领先水平，使人们对物质世界有了更深一步的认识。根据这一发现而提出的地震灾…     

对称、非对称和迷宫 从克里特文明到现代艺术与科学

古希腊术语"对称—非对称"与数学中"可公度性—不可公度性"的发现有关,它们对于西方数学与演绎科学的诞生有密切关系。这些观念很快也在美学中显示了重要性,那就是成比例的与不成比例的。"对称"的拉丁化术语由于维特鲁威的建筑比例理论得以存留于世。到了17世纪,它又获得了新的数学含义,包括镜像、旋转、平移以及更一般意义上的不变性。对称的现代观念在晶体学、立体化学和理论物理中也有特殊的重要性,它在美学中则用来表达比例、平衡、韵律等。本文也讨论了从古希腊到现代的各种迷宫。关于克里特迷宫的希腊神话有多种版本,本文强调一种可能的克里特本土的观点。在考古学中,本文突出的是多中心发展的可能性而不是简单的单中心扩散理论。作者还借助大量实例讨论迷宫的历史,从克里特岛上的建筑直到中国皇帝在北京的圆明园。最后又对迷宫的数学作了详细的介绍,指出这一题材对现代数学和计算机科学发展的贡献。总之,对称与迷宫对于在艺术与科学的不同领域建立多种多样的联系渠道大有裨益。     

非晶合金材料的变形与断裂性能研究

本文系统地研究了不同非晶合金材料的拉伸、压缩变形与断裂特征,总结了不同非晶合金材料拉伸与压缩断裂的不对称性,观察到具有剪切变形行为的非晶合金,其压缩塑性随样品的高径比减小而逐渐增加;提出了剪切带旋转机制来解释具有高塑性非晶合金材料压缩变形过程中剪切带的偏转,总结了钨丝和原位析出枝晶对非晶合金复合材料韧化效果的不同作用,讨论非晶合金材料压缩剪切断裂、劈裂和破碎的竞争关系。     

反Opal及二维非线性光子晶体的研究（英文）

通过向SiO2 Opal模板中填充钛酸乙酯制备TiO2光子晶体，观测到光子晶体带隙位置的移动达62 nm，并发现光子晶体的有序度随填充率的升高而下降。向聚苯乙烯Opal模板中填充钛酸乙酯，制备成当时填充率最高、带隙最短的紫外波段TiO2反Opal光子晶体 (中心波长~380 nm)，并根据测量的其透射谱估算出其填充率约为12%，即Opal模板孔隙的50%被填充。本文还对二维 PPLN光子晶体进行了研究。建立了一套高压极化装置和电压数据采集装置，通过外加电场极化法成功制备出了具有正方形和矩形两种晶格形状二维 PPLN光子晶体。利用二维PPLN的二阶准相位匹配，测量了其对1.064 mm激光的二次谐波转换效率，并研究了晶体的温度、激光的入射角度及占空比对二次谐波转换效率的影响。利用矩形晶格实现了多方向、多波长倍频高效输出。     

晶型转变引发的专利诉讼——分析与启示

开发新的晶型是延长药物基础专利保护期的重要手段。晶型转变现象普遍存在于药物开发、生产过程中,在美国因药物晶型转变引起的专利诉讼屡见不鲜。文本通过对Watson、Sandoz、Lupin、Apotex四公司共同挑战Cephalon公司Ⅰ型阿莫达非尼晶体发明专利权一案的案情梳理和解析,探讨了美国对于晶体新颖性、创造性的判断标准与我国的差异,以期为国内制药企业开拓美国市场时,在晶体药物研发、专利申请和挑战策略上提供参考。