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第十三届国际凝聚态理论与计算材料学会议(The 13th International Conference on Condensed Matter theory and Computational Materials Science)

作者：马琰铭吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012

氙气(Xe)做为惰性气体家族中的一员,在工业上广泛应用于电子、电光源等设备,比如汽车上常用的氙气大灯.但是自然界的氙气在大气层中几乎绝迹,与氩气和氪气等其它惰性气体相比,大气层中90％以上的氙气都不知所踪,这在科学上被称为"...

氙气(Xe)做为惰性气体家族中的一员,在工业上广泛应用于电子、电光源等设备,比如汽车上常用的氙气大灯.但是自然界的氙气在大气层中几乎绝迹,与氩气和氪气等其它惰性气体相比,大气层中90％以上的氙气都不知所踪,这在科学上被称为"氙气的消失之谜"[1].人们普遍认为Xe存储在地球内部,但存在的位置和形态是地学领域长期争议的课题[2-4].1997年《科学》期刊发表了理论和实验合作论文,认为Xe和铁(地核的主要构成元素)无法反应形成稳定的化合物,似乎排除了Xe存储在地核内部的可能性[3].

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大口径非球面反射镜组合加工技术驻留时间算法研究

大口径非球面反射镜组合加工技术驻留时间算法研究

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作者：刘振宇中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

学位级别：博士

非球面光学元件具有提高光学系统性能，简化系统结构，提高成像质量等优点，在现代光学系统中非球面元件有着广泛应用。根据光学的衍射理论，增大光学系统的口径是提高系统分辨率的有效手段。随着光学技术的发展，新一代的光学系统中所... 详细信息

非球面光学元件具有提高光学系统性能，简化系统结构，提高成像质量等优点，在现代光学系统中非球面元件有着广泛应用。根据光学的衍射理论，增大光学系统的口径是提高系统分辨率的有效手段。随着光学技术的发展，新一代的光学系统中所使用的非球面光学元件的口径越来越大，精度越来越高，对光学加工技术提出了更高要求。本文对组合加工技术进行了深入研究，通过理论分析和仿真实验与实际加工相结合，为有效提高大口径非球面反射镜加工效率和全频段面形误差一致收敛问题提供了有价值的科学根据。目前国内外采用的计算机非球面表面成型技术(Computer ControlledOptical Surfacing,CCOS)的理论基础大多是基于Preston方程。由于大口径非球面反射镜加工的材料去除量较大，因此要求CCOS的加工过程在具备较高面形收敛效率的同时还要有较快的材料去除效率，传统的单一加工方法的去除效率不能满足大口径非球面反射镜的加工需求，因此、本文提出了采用多磨头组合加工方式同时提高面形收敛效率和材料去除效率的方法以提高大口径非球面光学反射镜研磨与抛光阶段的加工效率。同时，通过组合加工实现全频段误差的一致收敛以提高加工过程中的精度。本文在实验室已有的工作基础上主要完成了以下工作。 1、完成了组合加工技术的数学建模分析。根据经典CCOS技术数学模型建立了组合加工技术的理论模型。将加工的数学模型由反卷积卷积过程转变为矩阵求解过程。根据组合加工方法的特点分别建立了基于Tikhonov正则化方法，最小二乘法，迭代法的驻留时间求解方法。以矩阵运算为基础，在一次优化过程中同时对多个加工循环进行优化，将传统的单去除函数驻留时间求解过程进行扩展，实现多去除函数的综合优化求解过程。扩展了驻留时间求解范围，使大磨头和小磨头在加工过程中优势互补，实现对多个磨头多个加工循环的全局优化，提高了加工效率的同时抑制了中频误差的产生。通过模拟加工分析，结果表明：与经典的CCOS驻留时间求解算法相比，在加工效率明显提高的同时，RMS收敛率基本一致，同时中频误差得到明显抑制，该技术可以有效缩短加工周期，降低中频误差，具有很强的实用性。 2、将多目标优化参数引入到驻留时间求解过程。基于大口径非球面加工特点分析了加工效率中两个主要因素：材料去除效率及面形收敛效率。研究了中高频误差产生的原因，对光学系统的影响并提出评价面形中高频误差的Slope-RMS参数。同时将加工效率与中高频评价参数引入组合加工驻留时间算法中，建立全频段面形误差一致收敛的组合加工策略。

关键词： CCOS 组合加工大口径非球面加工效率全频段面形误差一致收敛多目标优化多磨头平转动

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CALYPSO表面结构预测方法及其在金刚石(100)表面中的应用

CALYPSO表面结构预测方法及其在金刚石(100)表面中的应用

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第十三届国际凝聚态理论与计算材料学会议(The 13th International Conference on Condensed Matter theory and Computational Materials Science)

作者：鲁少华王彦超马琰铭吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012

未来半导体器件越来越小型化,半导体表面的重构直接影响器件的性能.某些半导体表面的重构行为极为复杂,需要实验和先进的理论模拟相结合才能确定表面的重构[1].早期表面重构的模拟方法依赖于已知表面的结构信息,将猜测的表面结构进行局... 详细信息

未来半导体器件越来越小型化,半导体表面的重构直接影响器件的性能.某些半导体表面的重构行为极为复杂,需要实验和先进的理论模拟相结合才能确定表面的重构[1].早期表面重构的模拟方法依赖于已知表面的结构信息,将猜测的表面结构进行局域的结构弛豫或分子动力学研究.此类方法处理复杂表面的重构比较困难,发展智能全局表面结构搜索方法极为必要.利用群智优化算法,引入表面二维空间群对结构的限制,考虑结构有序性和电子计数规则,发展了全局表面重构的模拟新方法,能够智能开展(无需依赖任何已知表面的结构)表面重构的结构搜索.方法的有效性已经在已知表面(如金刚石、碳化硅、氮化铝等表面)的测试中得到了检验.发展的方法已经编制为程序模块集成于本课题组自主发展的卡里普索(CALYPSO)结构预测软件包(见http：//)[2,3l.将发展的CALYPSO全局表面结构预测方法应用于看似简单的金刚石(100)表面,意外发现了一类新奇的自组装碳纳米管阵列的表面重构,类似于有序排列的碳纳米管通过强共价键镶嵌在金刚石的(100)表面上.常规条件下,自组装碳纳米管阵列的表面结构与传统的二聚体表面结构的能量极其相近,但在高温或者压应力的外界条件下,碳纳米管阵列表面的能量更加稳定.碳纳米管阵列结构兼具金刚石高导热性和碳纳米管高载流子迁移率的特点,同时具有高的热稳定性,可自组装.本研究发现,表面不仅可以用作衬底来集成器件,而且其重构体可以作为功能器件的一个重要部分,本身具有了功能属性.研究有望实现人们长期期盼的将金刚石与碳纳米管的有机结合,在金刚石基半导体器件研究上具有潜在的价值[4].

关键词： CALYPSO 结构预测金刚石表面

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三维位势问题新的规则化边界元法

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中国科学：物理学、力学、天文学 2013年第3期43卷 297-308页

作者：张耀明屈文镇陈正宗山东理工大学理学院应用数学所淄博255049 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 台湾海洋大学河海工程研究所基隆20224

本文致力于三维位势问题的间接变量规则化边界元法研究,提出了新的规则化边界元法的理论和方法.构造了与法向量关联的两个线性无关的特别切向量,建立与问题基本解有关的量的法向、切向梯度的特性定理,提出转化域积分方程为边界积分方程... 详细信息

本文致力于三维位势问题的间接变量规则化边界元法研究,提出了新的规则化边界元法的理论和方法.构造了与法向量关联的两个线性无关的特别切向量,建立与问题基本解有关的量的法向、切向梯度的特性定理,提出转化域积分方程为边界积分方程的极限定理,在此基础上,导出间接变量规则化边界积分方程.与广泛实践的直接边界元法比,本文具有优点:(1)降低了密度函数的连续性要求;(2)更适合求解薄体结构问题.因为所给方程中不含超奇异与几乎超奇异积分,积分的规则化算法更加有效;(3)可计算任何边界位势梯度.数值实施时,C0连续单元描述几何曲面,不连续插值逼近边界量.针对问题的特殊的边界曲面,提出一种精确几何单元.数值算例表明,本文算法稳定、效率高,所得数值结果与精确解相当地吻合.

关键词：边界元法三维位势问题间接变量边界积分方程奇异积分

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STM观察单分子磁体Mn12的分子轨道

STM观察单分子磁体Mn12的分子轨道

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中国化学会第29届学术年会

作者：王俊忠西南大学物理科学与技术学院

单分子磁体因具有独特的量子磁性被认为是信息存储和量子计算的理想载体[1]。但在具体的应用过程中,必须把它们沉积到金属或半导体表面,或桥联于两金属电极之间,并能对单个分子进行表征[2,3]。过去人们发现,单分子磁体(如Mn12)在衬底表... 详细信息

单分子磁体因具有独特的量子磁性被认为是信息存储和量子计算的理想载体[1]。但在具体的应用过程中,必须把它们沉积到金属或半导体表面,或桥联于两金属电极之间,并能对单个分子进行表征[2,3]。过去人们发现,单分子磁体(如Mn12)在衬底表面很容易聚集成岛,或分解成更小的团簇。多数实验是基于大量分子的空间平均信息,很少有针对单个Mn12分子进行直接测量的报道。我们尝试了一种温柔的针尖沉积方法,利用STM探针把Mn12分子移植到半金属Bi(111)和HOPG表面,然后利用LT-STM研究Mn12分子的形貌和分子轨道,发现Mn12分子具有平躺和侧躺两种典型的取向。利用扫描隧道谱在实空间观测到单个Mn12分子的电子密度分布。实验和理论计算表明,尽管HOMO-LUMO能隙相比自由Mn12分子有所下降(由于电荷转移),但是Bi(111)衬底晶格在分子吸附后并未受到破坏,表明分子和衬底的相互作用不是很强[4]。

关键词：单分子磁体 Bi(111) STM

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磁性掺杂的过渡金属硫属化合物的能谷极化

磁性掺杂的过渡金属硫属化合物的能谷极化

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2014第二届中国网络安全大会

作者：程迎春朱志永张青云 Udo Schwingenschl(o)gl 柔性电子重点实验室先进材料研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京工业大学210089 物理科学与工程系阿卜杜拉国王科技大学图瓦沙特阿拉伯

单层的MoS2、MoTe2和WSe2等过渡金属硫属化合物是直接带隙半导体材料[1],近几年在基础研究和应用领域都引起了广泛的兴趣。我们发现单层过渡金属硫属化合物由于空间反演对称性破缺其布里渊区的K和K’能谷附近发生巨自旋劈裂,且两点处自... 详细信息

单层的MoS2、MoTe2和WSe2等过渡金属硫属化合物是直接带隙半导体材料[1],近几年在基础研究和应用领域都引起了广泛的兴趣。我们发现单层过渡金属硫属化合物由于空间反演对称性破缺其布里渊区的K和K’能谷附近发生巨自旋劈裂,且两点处自旋劈裂的方向相反[2]。该类材料中耦合的自旋与能谷特性在自旋电子学和能谷电子学中都有潜在应用价值[3]。由于该类材料为三明治结构,中间一层为Mo或W原子,Mo或W原子容易被其他过渡金属元素取代。通过第一性原理计算,我们证明Mn元素的替代掺杂可以实现基于MoS2的二维稀磁半导体[4]。进一步考虑材料中的自旋轨道耦合效应,我们发现该二维稀磁半导体具有能谷极化特性[5]。虽然自旋或能谷极化可以通过磁性掺杂来实现,但电子在传输过程中要受到杂质态的散射。为了避免杂质态散射的影响,我们研究了MoTe2吸附于磁性半导体EuO这一系统,发现由于磁性近邻效应这一体系同样具有能谷极化的特点[6]。

关键词：过渡金属硫属化合物自旋电子学能谷电子学磁性掺杂第一性原理计算

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RPM测井在海上M油田动态监测中的应用研究

RPM测井在海上M油田动态监测中的应用研究

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2014油气藏监测与管理国际会议（2014 ICRSM)

作者：汪忠浩王浩周文胜张磊李敬功长江大学地球物理与石油资源学院中海油研究总院中国海洋石油总公司油气储量办公室

随着海上M油田剩余油的深入开发,RPM测井正广泛应用于油藏动态监测之中。然而RPM测井的过程中会受到岩性、孔隙度、井眼流体和其它因素的影响,我们必须对测量结果做相关的校正,M油田有砾石充填的特殊井身结构,因此国内一些人之前所做的... 详细信息

随着海上M油田剩余油的深入开发,RPM测井正广泛应用于油藏动态监测之中。然而RPM测井的过程中会受到岩性、孔隙度、井眼流体和其它因素的影响,我们必须对测量结果做相关的校正,M油田有砾石充填的特殊井身结构,因此国内一些人之前所做的校正不适合应用于砾石充填的海上油藏。笔者设计了平行四边形法求取持水率和含水饱和度,并将计算结果与PLT资料对比,发现误差在可控范围之内。并且设计了体积模型将地层俘获截面进行校正,用校正后的俘获截面与岩性和电性建模,与校正之前相比,校正后的模型精度有很大的提高;并用校正后的俘获截面求取含水饱和度,与PLT资料解释的含水饱和度解释结果进行对比,发现校正后的含水饱和度精度提高了6%以上,为海上油田RPM资料解释提供了新的指导方法。

关键词：动态监测平行四边形法含水饱和度砾石充填体积模型

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大地电磁多站远参考实验研究

大地电磁多站远参考实验研究

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2014年中国地球科学联合学术年会——专题2：电磁地球物理学研究应用及其新进展

作者：刘营徐义贤蒋礼张盛雷斌华中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(武汉)地球内部多尺度成像湖北省重点实验室中国地质大学(武汉)全球构造研究中心华北水利水电大学数学与信息科学学院

自从上世纪70年代末期提出远参考技术以来,国内外众多学者进行了理论和实验研究。远参考观测方式的原理是利用弱噪声地区的远参考点测得的磁场分量和本地测点测得的电磁场分量计算互功率谱,从而达到消除自功率谱的目的。远参考方式成立... 详细信息

自从上世纪70年代末期提出远参考技术以来,国内外众多学者进行了理论和实验研究。远参考观测方式的原理是利用弱噪声地区的远参考点测得的磁场分量和本地测点测得的电磁场分量计算互功率谱,从而达到消除自功率谱的目的。远参考方式成立的一个重要前提就是假设地球的磁场在一定范围内是稳定的。这个范围与磁场的频率有关,高频磁场稳定范围小,低频磁场稳定范围大。从前人的研究成果中,可以肯定的是:参考距的选择与频带有关,与参考站的电磁环境有关(也就是与记录的信噪比有关),最远距离需满足MT信号的均匀场假设。由于远参考技术建立在MT有效输入信号一致性(高相干)基础上,与参考站下方的地电结构无关,

关键词：大地电磁电磁环境磁场分量参考站

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激光雷达反演边界层高度方法的比较研究

激光雷达反演边界层高度方法的比较研究

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第31届中国气象学会年会

作者：李红杨毅兰州大学大气科学学院甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室半干旱气候变化教育部重点实验室

通过对人造微脉冲激光雷达后向散射廓线应用梯度法、曲线拟合法及小波变换法反演得到边界层高度,来比较三种方法的可靠性与稳定性。首先对构造的理想廓线与扰动廓线应用三种方法求取边界层高度,结果表明梯度法所求得的边界层高度普遍低... 详细信息

通过对人造微脉冲激光雷达后向散射廓线应用梯度法、曲线拟合法及小波变换法反演得到边界层高度,来比较三种方法的可靠性与稳定性。首先对构造的理想廓线与扰动廓线应用三种方法求取边界层高度,结果表明梯度法所求得的边界层高度普遍低于真实边界层高度且易受到随机扰动的影响,低层存在扰动时反演结果不可信,不宜做长期实际边界层高度的反演;曲线拟合法反演边界层高度对所给初始边界层高度值敏感,在实际应用时宜设较大的边界层高度初值;小波变换法求取边界层高度时对信号本身要求比较高,适用于信噪比比较高的情况,并且反演结果受到Haar函数振幅的选择的影响,小波振幅过小,反演结果对噪声比较敏感,而过大的小波振幅则会丢失信号的局部信息。三种方法中曲线拟合法最稳定,但计算量也最大。

关键词：激光雷达边界层高度梯度法小波变换曲线拟合

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镁表面的储氢性能:从机理到应用

镁表面的储氢性能:从机理到应用

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第十三届国际凝聚态理论与计算材料学会议(The 13th International Conference on Condensed Matter theory and Computational Materials Science)

作者：汤家俊杨小宝赵宇军华南理工大学物理系广东广州五山路381号18号楼308室

地壳中含量丰富的Mg,以其成本低,氢化物MgH2的理论储氢重量比和体积比高,在储氢材料的研究中受到广泛关注。我们发现Mg (0001)最稳定,但有些低指数面非常不稳定。通过区分密排面和非密排面的键能,根据单位面积上的断键数模型解释了Mg的... 详细信息

地壳中含量丰富的Mg,以其成本低,氢化物MgH2的理论储氢重量比和体积比高,在储氢材料的研究中受到广泛关注。我们发现Mg (0001)最稳定,但有些低指数面非常不稳定。通过区分密排面和非密排面的键能,根据单位面积上的断键数模型解释了Mg的表面稳定性。对H的扩散研究,发现H原子能沿着密排面"穿透"进入Mg体内,解释了高指数面的存在能降低Mg的吸氢温度的实验现象。我们进一步研究了二维应变对镁的最稳定表面Mg(0001)面的储氢性质的影响,计算发现在氢的覆盖度较低(少于2ML)时,主导的吸附结构为H-Mg-H三层结构。从热力学的角度,负的应变对该结构的形成有帮助,有助于体系初始阶段的吸氢。当氢的覆盖度不断增加时(超过2ML),MgH2(110)的体材料结构开始占据能量优势。由于该结构的晶格常数比Mg要大,所以最终拉伸性应变有利于MgH2体结构的形成。

关键词：镁表面储氢吸放氢机理

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