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光学势作为描述核碰撞相互作用的重要工具, 被广泛应用于核反应机制的研究中. 光学势对核结构具有高度敏感性, 故弱束缚核与紧束缚核的光学势存在显著差异. 大量研究表明, 紧束缚核体系的唯象光学势在近库仑势垒能区表现出阈异常现象, 其实部与虚部的关系可通过色散关系精确描述. 然而对于弱束缚核体系(如6Li、9Be和6He等)引起的反应, 由于在近垒及垒下能区缺乏足够的实验数据, 其光学势的行为仍存在争议. 在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上, 实验测量了6Li+208Pb体系在近垒和深垒能区的弹性散射角分布, 并经光学模型拟合获取其光学势参数. 该体系的光学势呈现出反常的阈异常特征, 且色散关系也不适用于该体系. 此外, 从深垒数据得到6Li+208Pb体系的反应阈值约0.73VB(VB为库仑势垒), 并进一步对不同体系的反应阈值和破裂阈进行了系统学分析. 本工作测量了近垒及深垒能量下6Li+208Pb体系的光学势, 为进一步研究反常阈异常现象提供了数据支持. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00218 中访问获取.
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基于精确处理核–价电子关联、标量相对论效应、自旋–轨道耦合效应及完全基组极限等多种物理效应, 本文使用icMRCI+Q方法构建了SH+离子18个Λ-S态及相应的35个Ω态的势能曲线. 利用全电子icMRCI/cc-pCV5Z+SOC理论框架, 计算得到7个Ω态[包括${\rm{X}}{}^3{\rm{\Sigma }}_{{0^{\rm{ + }}}}^{\rm{ - }}$, ${\rm{X}}{}^3{\rm{\Sigma }}_1^{\rm{ - }}$,(1)2第一势阱(υ'=0–8), (2)0+(υ'=0–5), (2)2第一势阱(υ'=0–2), (2)1第一势阱(υ'=0–2)和(3)0+(υ'=0–2)]间12对系统的跃迁偶极距曲线. 基于上述势能曲线和跃迁偶极距曲线, 通过求解核运动的Schrödinger方程并结合相应公式，确定了各态的光谱数据和Ω态间的跃迁数据, 所得结果与实验值吻合很好. 此外阐明了12对辐射跃迁的光谱特性、揭示了激发Ω态的辐射寿命和辐射宽度变化规律、讨论了转动量子数(J')对(2)2第一势阱(υ'=0−2, +), (2)1第一势阱(υ'=0–2, +)和(3)0+(υ'=0–2, +)态的辐射寿命的影响. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00233中访问获取. (数据集私有访问链接https://www.scidb.cn/s/nMziqa)
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核子滴线外的不稳定原子核的研究是探测极端质子-中子比体系中核子相互作用与核结构的重要手段, 其中质子滴线外的大量原子核以单质子放射性作为主要的衰变模式. 使用形变的Woods-Saxon势和自旋-轨道耦合相互作用与多极展开的形变Coulomb势, 构造了质子-子核两体相互作用, 并基于量子隧穿模型和微观的Gamow态理论, 以首个被实验发现的基态质子放射核之一的151Lu为例, 展示了理论模型的计算过程, 之后系统性地计算了目前实验观测到的大量质子放射性核的半衰期数据, 并在使用不同核数据的情况下, 对结果与实验值的相符性进行了对比, 评估了质子放射性对衰变能和谱因子数据的依赖性. 结果表明质子放射性对衰变能的依赖程度较高. 此外, 基于现有的实验观测结果, 对下方相邻的fpg壳层中可能存在的一些更轻的质子放射核的半衰期进行了理论预言. 以上计算结果被汇总为了目前比较全面地包括现有的质子放射核(50 < Z < 84) 和理论预言的质子放射核(30 < Z < 50) 半衰期的数据集, 为实验上进一步探索质子滴线提供了理论参考. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.27551 中访问获取.
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本文利用三维格点空间相对论密度泛函理论, 在轴对称破缺, 反射对称破缺和$V_{4}$对称性破缺时, 计算了锕系原子核的势能曲线, 探索了所有四极和八极形变自由度对裂变内垒, 外垒和同核异能态的影响. 我们的计算结果表明: 反射对称性破缺能显著地降低外垒的高度, 轴对称性破缺能同时降低内垒和外垒的高度, $V_{4}$对称性破缺对内垒和外垒几乎没有影响, 同核异能态几乎不受对称性破缺的影响. 基于相对论密度泛函PC-PK11, 对同核异能态的能量经验值有轻微低估. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00229 中访问获取.
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原子核质量、β衰变半衰期以及中子俘获率是快中子俘获过程(r-过程)模拟中必不可少的核物理输入量, 且核质量还影响着β衰变半衰期和中子俘获率的预测. 然而, r-过程模拟涉及的许多丰中子核的质量仍然依靠理论模型的预言, 并且不同模型预言结果存在显著差异. 本文选取了十种原子核质量模型, 其中涵盖了宏观、微观、宏观-微观模型以及结合机器学习方法的质量模型, 系统研究核质量不确定性对β衰变半衰期和中子俘获率的影响. 基于不同的质量表, 分别采用β衰变半衰期半经验公式和TALYS程序, 计算了相应原子核的β衰变半衰期和中子俘获率, 为r-过程模拟提供了较为自洽的核物理输入. 研究发现, 丰中子区域不同质量模型的质量预言不确定性可达10 MeV. 质量不确定性对丰中子核素β衰变半衰期的预言产生的差异基本在0.6个数量级以内. 而对中子俘获率的影响更为显著, 当天体环境温度为$T=10^9$ K时, 近中子滴线核区的中子俘获率平均不确定性为2~3个数量级, 部分核素的最大与最小预言值差距甚至超过十个数量级. 向丰中子区域外推时, 原子核的中子俘获反应能$Q_{(\rm n,\gamma)}$直接影响着中子俘获率的变化趋势, 并且在丰中子区域中子俘获率对$Q_{(\rm n,\gamma)}$的不确定性非常敏感. 此外, 天体环境温度升高可降低质量不确定性对远离稳定线的原子核中子俘获率预言的影响. 本研究基于十种不同质量模型计算了β衰变半衰期和中子俘获率, 为r-过程模拟提供了更多自洽的核物理输入. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00222 中访问获取.
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随着图像数据量的激增及信息安全需求的提升，传统单图像加密方法在多图像并行传输中面临安全性与效率瓶颈.本文提出一种基于无干涉编码孔径相关全息的多图像混沌压缩双重加密方法，构建了一个物理与数字协同的双重加密体系.首先利用无干涉编码孔径相关全息成像构建前端物理加密层，通过记录图像的点扩散全息图实现初步加密，具备良好的抗物理攻击能力.随后在数字加密层中采用分块离散余弦变换对全息图进行能量压缩与稀疏化，并结合混沌系统生成的密钥序列与压缩感知理论实现次级加密，从而同时提高安全强度与压缩效率.仿真与实验结果证实了其在密钥空间规模、密钥敏感性、抗统计分析能力和鲁棒性方面的有效性，同时在多图像压缩效率方面可平均降低约30%的数据量，体现出明显的性能优势，适用于监控、医学成像等场景中的图像数据安全传输与存储.
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硅异质结(SHJ)太阳电池中空穴端接触的电接触性能调控是提升电池效率的关键挑战之一。本文采用TCAD数值模拟，通过构建多子端和少子端接触模型，系统研究了p型硅薄膜(p-layer)接触叠层中的载流子输运行为，重点揭示了诱导p-n结与寄生肖特基结的耦合作用机制及其对接触性能的影响。研究表明，p-layer的激活能(Ea,p)是决定载流子输运行为的核心参数。较低的Ea,p有利于在 p-layer/TCO 界面激发更有效的空穴隧穿方式(B2BT或TAT-DBS)，并在 i-a-Si:H/c-Si界面引入更适合载流子输运的能带弯曲，这不仅显著降低了接触电阻，还抑制了高偏压下的电子电流，从而在宽偏压范围内维持了优异的载流子选择性。同时，在光学方面，低Ea,p有利于拓宽透明导电氧化物(TCO)薄膜的材料选择窗口，选择具有更低载流子浓度的TCO薄膜，从而有效抑制TCO膜层的寄生吸收，提升器件的光谱响应。本研究阐明了空穴传输端的载流子输运机理，明确了关键材料的调控准则，为高性能SHJ太阳电池的界面工程优化和器件设计提供了重要的理论依据与实践指导。
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原子核质量作为原子核的一个基本物理量之一, 对理解和研究原子核结构与核反应、核子核子基本相互作用等有重要作用, 但是精确预测远离 β 稳定线的原子核质量依旧是一个巨大挑战。本文基于机器学习优化的原子核质量表，研究了自 2022 年以来新测量的原子核质量、剩余质子-中子相互作用（δVpn）和重核 α 衰变能。研究表明：（1）对于 23 个新测量原子核，经机器学习优化后的质量表给出的均方根偏差在 0.51-0.58 MeV 之间，远低于液滴模型 (LDM)、 Weizsäcker-Skyrme-4 (WS4)、有限力程小液滴模型 (FRDM)、 Duflo–Zucker (DZ)质量表所给出的 3.275、 1.058、 0.752、 0.785 MeV。（2）机器学习优化后的质量表给出的 N=Z 时原子核的 δVpn与最新的实验数据相符合。（3）通过机器学习优化的原子核质量表计算得到的重核 α 衰变能的均方根偏差也大幅降低。此外，利用贝叶斯模型平均对四种机器学习优化后的质量模型进行加权平均，可以得到更精确的预测。这些结果表明，经过机器学习方法优化后的原子核质量表具有良好的外推能力，可以为相关研究提供有益的参考。本文数据集可在科学数据银行数据库https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00246中访问获取 (审稿阶段请通过私有访问链接查看本文数据集https://www.scidb.cn/s/iY3iQn)。
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通过溶剂热法合成了棒状Co3(HITP)2微结构，在合成过程中添加还原氧化石墨烯（rGO），制备出不同含量的rGO/Co3(HITP)2复合材料，通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和气敏特性分析系统研究了rGO对Co3(HITP)2形貌、结构和室温气敏性能的影响。结果表明：rGO的加入会影响Co3(HITP)2棒状结构的形成，且rGO10/Co3(HITP)2传感器具有最优气敏特性，在室温（~25℃）25%相对湿度（RH）下对于体积分数为2×10-5 H2S的响应值为4.3，检测下限为5×10-8（体积分数）。此外，rGO10/Co3(HITP)2传感器还具有良好的选择性、抗干扰性以及快速响应/恢复特性（92 s/256 s），能带分析表明rGO和Co3(HITP)2之间的协同作用是复合结构气敏特性增强的主要原因，本工作在H2S气体室温高效检测方面具有重要的指导作用。
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绝热剪切带（ASB）是高应变率剪切冲击下诱导损伤的重要机制，而大电流密度下枢轨材料高速剪切变形机理尚不明晰。本文开展了高应变率（≥104 s-1 ）耦合大电流密度（≥108 A/m2 ）下典型枢轨材料剪切变形特性研究。结果表明，ASB形成能垒从高到低为：紫铜、无氧铜、CuCrZr合金、Al2O3弥散强化铜合金、黄铜和7075铝合金，因此7075铝最易形成ASB，黄铜次之，其他铜基轨道难以观测到ASB。7075铝和黄铜中均表现出电流对裂纹及ASB形成的抑制作用。电子背散射衍射结果显示，7075铝剪切带内存在大量细小等轴晶粒，晶粒择优取向较基体明显转变，随电流密度升高，带内晶粒尺寸增大，动态再结晶比例显著下降。机械辅助旋转动态再结晶可合理解释超细晶形成与织构演化。研究指出热软化不足以诱导ASB形成，旋转动态再结晶软化是其主要成因。根据实测高应变率载流下的屈服强度，计算得到载流下7075铝ASB宽度，发现脉冲电流引起的温升与屈服强度降低导致ASB宽化，使得能量耗散增强，抑制了动态再结晶，从而阻碍了ASB的产生。
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部分相干光在实际中经常遇到，部分相干是光束的基本特性，但部分相干涡旋光束因部分空间相干性使其在强非局域非线性介质（SNNM）不能够形成光孤子．本文采用广义衍射积分理论与SNNM变换矩阵相结合的方法，推导出了扭曲部分相干涡旋（TPCV）光束在SNNM中的解析传输公式．研究发现：由于光束的扭曲特性，TPCV光束即使在极低的空间相干性下也能够在SNNM中形成环状光孤子，本文还给出了其形成光孤子的条件．并且，TPCV光束相干性越差，其环状光孤子的亮度越高，梯度力越大，因此它在光学操控应用领域具有潜力．另一方面，研究表明：TPCV光束与扭曲高斯谢尔模型光束同轴非相干合成光束在一定条件下也能够在SNNM中形成光孤子，且该条件与光束相干度、拓扑荷数和子光束功率占比无关．此外，通过调控光束相干度可调控合成光束梯度力，通过调控拓扑荷数和子光束功率占比可实现不同轮廓的光孤子．本文研究结果在光学操控、材料加工和光束整形等领域具有重要意义．
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核反应率数据库是天体核合成与恒星演化建模的关键输入量, 直接影响各类核天体物理过程的计算精度与物理可信度. 近年来, 高分辨4π探测器阵列、新型气体探测器、γ-带电粒子符合测量等先进实验技术在关键核天体物理反应研究中得到广泛应用; 同时, 锦屏深地核天体物理实验平台等地下低本底设施也取得了一系列重要进展. 这些新的低能区实验测量结果, 相较于传统数据库依赖的经验外推或者理论计算, 为关键核反应天体环境温度区间的热核反应率评估提供了更直接的约束, 也为未来数据库的持续优化提供了新的实验支撑. 本文系统回顾了当前主流核反应率数据库—REACLIB、STARLIB、BRUSLIB等的建库目标、数据结构与典型应用, 梳理了它们在数据库覆盖、拟合方式与误差评价等方面的特征. 这些数据库在推动核反应网络计算标准化进程中发挥了重要作用. 在此基础上, 结合当前核反应率数据库特点, 在元数据存储结构、数据库更新以及人员组织形式等方面提出若干方法, 并强调了前沿实验进展对先进数据库构建的重要性.
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在后摩尔时代, 随着器件物理尺寸的缩放极限和冯·诺依曼架构的局限性逐渐显现, 传统硅基集成电路领域面临严峻挑战. 然而, 二维层状材料凭借无悬挂键、高载流子迁移率、高光生载流子浓度等独特的物理特性, 有望突破这些瓶颈. 目前, 许多二维材料已经实现了规模化生长与应用, 在高性能单一功能器件、多功能融合器件、逻辑电路和集成芯片制造与应用当中展现出巨大的潜力. 本文综述了二维材料的基本特性、构成的基础功能器件、功能电路模块以及三维集成等方面的研究进展, 重点探讨了二维材料在规模化集成方案方面的挑战和解决路径, 并为未来的发展方向提出了展望.
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超快磁动力学是当代自旋电子学与磁性材料研究的前沿领域，涉及磁性体系中磁矩在飞秒至纳秒时间尺度内的响应与演化过程。为解析这些超快磁动力学行为，发展了多种时间分辨探测手段。基于同步辐射的 X 射线铁磁共振 （XFMR） 技术将微波激发的铁磁共振（FMR）与 X 射线磁圆二色（XMCD）技术相结合，能够在皮秒时间尺度上实现磁化进动的元素、价态及晶格占位分辨测量，获取进动磁矩的幅度与相位信息。本工作依托上海同步辐射光源（SSRF）BL07U 矢量磁铁实验站，自主设计并搭建了一套具备皮秒级时间分辨精度的 XFMR 实验平台。系统采用锁相放大调制与储存环主时钟精密同步的泵浦探测技术，可在高达 6 GHz 的频率范围内稳定激发并探测磁性元素的自旋进动，系统本底噪声被有效抑制至 30 fA 量级，整体相位时间分辨精度优于10 ps。标志着国内在同步辐射 XFMR 技术上已具备国际先进的时间分辨能力与灵敏度水平，为后续开展自旋流和轨道流探测及亚铁磁和反铁磁动力学等领域的研究奠定了重要实验基础。
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光钟作为新一代时间频率标准，通过将本地振荡器频率精准参考至光频原子跃迁频率，具备更高的频率准确度和稳定度. 自二十一世纪初第一台全光学199Hg+光钟成功问世以来，光学原子钟在近20余年里实现了跨越式发展. 当前顶尖光钟已实现10-19量级的系统不确定度和频率稳定度，这一指标较传统微波原子钟提升了两个数量级以上，为基础物理研究和精密测量领域开辟了全新研究维度. 本文系统综述了光钟的研究进展，包括中性原子光钟与离子光钟的性能突破、新型光晶格囚禁技术的应用以及系统误差抑制方法的创新；同时重点探讨了光钟在驾驭国际原子时、降低基本物理常数可能的变化速率上限、检验爱因斯坦等效性原理等精密测量领域的前沿应用，为后续光钟技术的发展与应用拓展提供参考．
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