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手性磁子是磁有序体系中一种独特的自旋集体激发，其色散在动量反演下不再对称，自旋波沿相反方向传播时呈现不同的本征频率和寿命，因此在自旋信息传输、非互易器件以及热自旋转换等方面具有重要的应用潜力。 近年来，交错磁性的提出与迅速发展，拓展了手性磁子的物理起源与研究框架， 使其成为凝聚态物理的研究前沿。本文系统梳理手性磁子的物理机制及研究进展，揭示其从对称性破缺至多体非厄米调控的完整体系，并探讨室温器件化路径。通过文献综述与理论分析相结合，归纳手性磁子的物理起源、对称判据、典型材料验证、拓扑边缘态、输运补偿效应，以及多体相干与非厄米效应。展望高通量手性磁子材料筛选、跨平台联用测量及几何相位工程， 以期推动手性磁子向低功耗自旋逻辑与量子路由的实用化发展，为磁子学研究开辟创新路径。本综述可为手性磁子的物理机制解析、新材料制备与实验观测，以及相关电子器件设计提供参考。
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109Ag位于慢速中子俘获过程路径上, 且79%由快速中子俘获过程产生. 同时, 银铟镉(Ag-In-Cd)控制棒中109Ag的质量比为38.56%, 109Ag的中子俘获反应截面数据在核能和核天体物理学应用中非常重要. 本工作利用中国散裂中子源的白光中子源开展了109Ag同位素靶的中子俘获截面实验, 结合中子飞行时间法和脉冲高度权重技术等方法获得了1—500 eV能区的109Ag中子俘获截面. 使用基于R矩阵理论的SAMMY程序提取了109Ag的共振能量、中子共振宽度和辐射共振宽度参数, 实验所提取的中子共振参数值在139.4 eV处符合JENDL-4.0库收录的结果, 在169.9 eV处和328.1 eV处符合JEFF-4.0库收录的结果, 在259.3 eV处符合CENDL-3.2库收录的结果. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00197 中访问获取.
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近年来, 具有谷赝自旋自由度的拓扑谷态物理备受关注. 声子晶体中的拓扑谷边界态因其背向散射免疫传输特性, 在高效声波和弹性波波导与传感方面具有重要的应用前景. 本文基于弹性波量子谷霍尔效应类比构建了一种三角晶格谷拓扑声子晶体板, 系统研究了面外偏振弹性波谷边缘态在多层拓扑异质超胞结构中耦合行为, 揭示了有限尺寸的多层异质结构对弹性波耦合谷边缘态的形成机理与调控规律. 进一步通过拓扑传输计算, 揭示了弹性波耦合谷边缘态的多模干涉效应并验证其传输鲁棒性. 最后, 作为一种应用示例, 基于谷边缘态多模干涉效应设计了一种弹性波拓扑波长解复用器. 利用不同耦合频率下边缘态的耦合波长差异, 实现入射弹性波在抗缺陷通道中的定向分离. 本文研究为弹性波拓扑传输调控提供了新范式, 有望推动新型多功能弹性波耦合与传感器件的实用化设计.
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中子全截面是最基础且重要的核数据之一, 不仅是核反应理论研究的重要参数, 也是共振参数提取和核数据库评价所必须的关键数据. 然而, 在低能共振区, 由于实验本底复杂、样品自屏蔽效应和仪器展宽影响, 不同实验的测量结果存在数据分歧. 本工作是首次在中国散裂中子源反角白光中子束线(CSNS Back-n)开展169Tm的中子全截面测量. 采用翼形锂玻璃探测器对0.5 mm和4.5 mm厚度样品进行透射实验, 并结合锂玻璃闪烁体与饱和共振吸收技术, 定量评估并扣除了束内伽马本底, 获得了1—100 eV 能区的中子透射率和全截面数据, 结果与已有实验数据库符合较好. 结合在Back-n获得的中子俘获实验数据, 利用SAMMY程序对透射率进行了R矩阵拟合, 提取了该能区的共振参数, 初步验证了Knapová等观测到的8.037 eV处的新共振峰. 基于提取的参数, 采用Reich–Moore近似重构了169Tm全截面, 结果与ENDF/B-VIII.1 共振参数重构的截面符合较好, 为核数据库提供了新的参考. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/Sciencedb.j00213.00192 中访问获取.
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相变纤维作为人体热量管理领域的新型功能材料, 其应用价值日益凸显. 然而, 现有研究体系存在显著的局限性: 基于湿法纺丝工艺制备的单根相变纤维和静电纺丝技术构建的相变纤维薄膜, 因其结构致密性不足导致隔热性能欠佳, 难以有效阻遏寒冷环境下的体温散失. 针对这一技术瓶颈, 本研究突破传统材料体系限制, 创新性地采用静电纺丝技术将聚乙二醇引入聚丙烯腈纤维体系, 通过非溶剂诱导相分离过程, 成功制备出兼具相变温度调节特性和高效隔热性能的蓬松结构相变纤维. 蓬松纤维内部形成的多孔结构可构建高效冷屏蔽层, 其热导率低至0.0395 W/(m·K); 同时, 聚乙二醇相变组分赋予材料优异的相变潜热(80.6 J/g), 实现了温度调节与隔热保温的协同作用. 该材料表现出优异的结构与热稳定性, 在经历500次热循环后仍保持稳定的相变性能, 并在温度低于300 ℃时具备良好的热可靠性. 即使在相变熔点以上, 材料仍能有效防止相变组分泄漏. 同时, 其良好的机械性能可满足弯曲、压缩(668.7 Pa)及拉伸(253.5 kPa)等多种形变需求, 未发生结构塌陷. 人体热管理实验进一步证实, 其冷防护性能显著优于传统棉花材料. 本研究不仅提供了一种“储热-隔热”一体化纤维的创新制备方案, 更从原理上拓展了相变纤维在热管理中的设计维度, 为开发高性能可穿戴冷防护材料提供重要的解决方案和理论指导.
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铁电薄膜及其集成的铁电器件受到了极大的关注. 传统铁电薄膜受限于临界尺寸效应, 难以在厚度逐渐变薄至纳米甚至单原子层时保持铁电性, 这为发展相关纳米电子学器件带来了挑战. 二维范德瓦耳斯材料具有天然稳定的层状结构, 具有表面平整无悬挂键、无层间界面陷阱、甚至在原子尺度极限厚度下仍能保持完整的物理化学特性的优点, 逐渐被人们意识到是实现二维铁电性理想的温床. CuInP2S6, α-In2Se3, WTe2等具有本征铁电极化的二维范德瓦耳斯铁电材料先后被报道, 同时人工堆叠的滑移铁电体如t-BN等也逐渐涌现, 极大扩充了二维范德瓦耳斯铁电材料的体系结构, 为进一步实现铁电的电子元器件微型化和柔韧化提供了新的可能. 本文将对近来报道的二维范德瓦耳斯铁电材料的研究进展进行综述, 探讨了它们的组分特征、结构特点及性能调控方法, 并展望此类材料的应用潜力和未来的研究热点.
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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($\delta V_{pn}$)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$\delta V_{pn}$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https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00246 中访问获取.
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实现对量子隧穿电阻的精确调控, 是铁电隧道结技术迈向应用的核心瓶颈. 本研究提出了一种基于界面功函数工程的策略, 其核心在于利用铁电极化翻转, 主动调控异质结界面的能带对齐, 从而在势垒层中诱导出可逆的金属-绝缘体相变, 实现对隧穿电阻的调控. 以Al2Te3/In2Se3范德瓦耳斯异质结为研究对象, 通过第一性原理计算证明, 对界面功函数的策略性调控可在势垒层中诱导出可逆的金属-绝缘体转变, 从而显著地改变其隧穿电阻. 非平衡输运模拟进一步显示, 该结构实现了高达2.69×105%的隧穿电阻比值. 研究结果不仅凸显了Al2Te3/In2Se3作为高性能铁电隧道结的潜力, 也为在低维铁电存储器件中设计超高隧穿电阻效应确定了一种普适的设计策略. 这项工作为开发多状态非易失性存储器提供了新的思路.
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非晶合金具有远超于传统金属材料的高强度、高硬度, 但由于非晶合金的塑性变形高度局限于剪切带内, 致使它的室温塑性变形能力极差. 晶体-非晶、非晶-非晶双相结构是解决非晶合金塑性差、脆性高的有效策略之一. 相变可实现从单一的晶体、非晶结构向晶体-非晶、非晶-非晶双相结构的转变, 通过相变过程中的能量耗散与结构重组, 实现超高强度与大的均匀塑性变形. 衍生的双相合金可以继承非晶合金的独特性能, 如: 优异的力学性能、软硬磁性能、储氢性能及催化性能等. 基于此, 本文综述了晶体-非晶、非晶-非晶相变行为的研究进展, 着重讨论了如何通过机械载荷、热处理等手段诱导相变的发生, 同时强调了混合焓设计、元素配分对相变行为的重要影响. 最后, 本文对晶体-非晶与非晶-非晶双相材料的力学和功能特性进行了简单概述.
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隧道磁阻（ Tunneling Magnetoresistance,TMR）传感器作为新一代高性能磁传感技术的代表，凭借其高灵敏度、低功耗、宽频响及优异的集成性，在工业自动化、新能源汽车、生物医疗和智能电网等领域展现出广泛应用前景。本文系统综述了TMR磁传感器的性能优化策略，重点从薄膜材料体系与敏感结构设计两个维度展开分析。在材料体系方面，详细探讨了高灵敏TMR材料体系和宽量程TMR材料体系的发展现状与优化思路；在结构设计方面，系统阐述了MTJ几何形状优化、磁轭结构设计、磁通聚集器集成及噪声调制技术等创新方案。文章还总结了TMR传感器在生物医疗和智能电网等前沿领域的应用进展，并对未来发展方向进行展望：开发更高灵敏度与更宽量程的TMR材料体系、实现一体化高性能三轴TMR磁矢量传感、探索TMR与人工智能的深度融合等。本文为TMR磁传感器的性能突破与应用拓展提供了系统性参考，对推动其在高精度磁场探测领域的深入应用具有重要指导意义。
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硼氢化物（XBH4，X=Li,Na,K）具有“元素协同”（硼吸收截面高、氢的慢化能力好）效应，可以视为良好的中子屏蔽材料。但是，目前国际评价数据库中缺少硼氢化物实验和评价热散射数据，不利于该材料的屏蔽和慢化性能评估。本文基于密度泛函的第一性原理计算了晶格参数、电子结构和声子态密度等材料性质，并研制了相应的S(α,β)数据和热中子散射截面。模拟得到的晶格参数与实验符合较好，对比了XBH4的电子结构和声子态密度，给出了硼氢化物中阳离子X、B、H对应的相干弹性散射截面、非相干弹性散射截面和非弹性散射截面，结果表明，由于阳离子X的不同，硼氢化物XBH4中各核素的热中子截面存在明显差异。为评估硼氢化物热散射数据对中子屏蔽效应的影响，本研究采用简化聚变源模型，使用OpenMC程序对比了不同物理模型下的泄漏中子能谱。结果显示，自由气体模型（FGM）由于忽略了晶格束缚效应，对中子的慢化能力描述不准确，此外，由于氢元素较大的非相干散射截面，各核素相干弹性散射截面对中子能谱的影响较小。本文的研究结果填补了硼氢化物热中子截面数据的缺失，为进一步研究硼氢化物作为中子屏蔽材料的应用奠定了基础。本文数据集可在科学数据银行数据库https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00219中访问（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/3meuq2）。
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本文基于梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)的机器学习算法，构建了一种用于预测99-103Mo*熔合反应截面(Cross Section,CS)的模型，旨在探索医用同位素99Mo的最优合成路径。模型输入包括反应能量、质子数、质量数及结合能等特征量，以及基于唯象理论模型计算的相关参数，输出量为熔合反应截面。研究发现，在测试集上机器学习预测的CS与实验值的平均绝对误差(Mean Absolute Error，MAE)为0.0615，优于EBD2模型预测的0.1103。在此基础上，结合GEMINI++程序计算了100-103Mo*的中子衰变道的存活几率进而得到99Mo的蒸发剩余截面,发现4He+97Zr在质心能量为18.51 MeV时的2n退激反应道的蒸发剩余截面为1199.80 mb,是合成99Mo的最优路径。该研究验证了基于物理信息的机器学习方法在熔合反应截面预测中的可靠性，可为优化反应体系选择及在重离子加速器上通过熔合反应产生医用同位素提供参考。本文数据集可在科学数据银行数据库https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00244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/zU3Yja)。
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纳秒激光与金属材料相互作用涉及多个复杂物理过程，构建能够统一描述各阶段的自洽模型是当前研究的重点。本文以纯铁为研究对象，建立了一个涵盖激光能量沉积、固液相变、气液界面动理学输运、等离子体膨胀电离、组分扩散、热/粘性输运与光谱辐射的多物理场耦合模型。采用隐式紧致差分与Mac-Cormack显式格式对纯铁烧蚀动力学进行分区数值求解。计算结果揭示了等离子体屏蔽效应的产生及其对蒸发过程的抑制作用；明确了早期蒸发产物以声速逃离努森层、蒸汽质量占总烧蚀质量的81.6%。研究再现了等离子体羽流从高温高电离态(Fe3+主导)向低温中性原子(Fe0主导)演化的全过程，以及光谱从“连续谱强、离子线主导”到“原子线凸显并出现自吸收”的动态转变。通过与实验测量光谱以及PrismSPECT、NIST LIBS程序计算结果的定量对比，验证了全链条自洽建模在预测等离子体辐射特性方面的必要性，为激光加工、光谱分析等应用提供了一种可靠的数值模拟工具。
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伽马活化分析(光子活化分析)是一种有效的元素分析技术, 特别是对原子序数较小的轻元素和一些对热中子活化分析不灵敏的元素具有优势, 上海激光电子伽马源(Shanghai Laser Electron Gamma Source, SLEGS)光束线站的建成为在国内开展伽马活化分析及获取伽马活化数据提供有利条件. 伽马活化数据源于对光核反应生成的短寿命放射性核的退激发特征伽马射线的测量, 从而得到母核的种类和活度等信息. 伽马活化分析技术依赖于伽马源与低本底伽马射线测量装置, 具有数据处理高效、结果分析便捷的特点. 本文介绍了SLEGS束线站的伽马活化数据测量设备和伽马活化实验数据的获取及分析. 基于伽马活化数据分析, 对SLEGS束流流强测量及核天体物理中的光核反应开展了实验研究, 以及未来开展特征核素识别及科技考古等工作的展望, 伽马活化数据的应用范围和涉及领域日益扩大. 本文提供了低本底伽马测量数据及部分伽马活化测量数据, 本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00194 中访问获取.
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