|
搜索
搜 索
高等教育领域数字化综合服务平台
耦合分子振子同步化的能量代价及其最优设计原理的研究
北京大学物理学院/定量生物学中心欧阳颀课题组在Nature Physics发表题为“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章网址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子达到同步化所需的热力学代价，表明分子振子的同步化需要额外能量耗散，并揭示了能量耗散与所能达到的最优同步化效果及耦合的最佳设计之间的关系。 振子之间的同步化现象在自然界是非常普遍的现象，许多非线性理论与实验很好地回答了很大一部分非线性振子中的同步化问题。然而，对于分子振子而言，他们的振荡节律由随机的、大噪声的生化反应所决定，与之前相对成熟的非线性理论所涉及的情况有所不同。这类分子振子的同步化规律，尤其是同步化所需的热力学代价尚不明确。 欧阳颀课题组与美国IBM T. J. Waston 研究中心/北京大学定量生物学中心杰出访问教授的涂豫海教授展开合作研究，首次在理论上阐明了实现分子振子同步化所需的热力学代价。该研究提出一个简单而普适的随机理论模型，假设不同的分子振子之间被一些额外的分子间化学反应耦合起来从而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可产生同步化振荡的分子振子。在这个理论模型中，研究者们找到了单分子稳定振荡状态的概率密度的解析解，由此计算了不同条件下的能量耗散，并通过平均场近似得到了该振荡出现同步化现象的条件。通过比较不同条件下的能量耗散，研究者发现，若要实现分子振荡的同步化，除去驱动单个分子振荡的能量以外，还必须要有一部分不为零的额外的能量耗散。除此以外，当外界条件给定能量耗散的大小时，虽然可以通过调整模型中的参数达到各种不同的同步化效果，但是可以达到的最优的同步化效果由给定的能量耗散所限制。当能量耗散小于一个临界值时（这个临界值大于驱动单个分子振荡的能量）同步化是不可能的，给定的能量耗散越大，所能达到的最优同步化效果越好。该结论具有一定的普适性。随后研究者在蓝藻的生物钟系统中检验了该理论，验证了生物体内的分子振荡体系确实需要额外的能量来实现同步化。 北京大学物理学院博士生，欧阳颀课题组的张东良为该文章的第一作者，涂豫海教授为通讯作者，合作者包括欧阳颀教授和美国加州圣地亚哥分校的博士后曹远胜博士。
北京大学
2021-04-11
一种高压输电线路绝缘子清扫与检测机器人
本发明公开了一种高压输电线路绝缘子清扫与检测机器人，包括可以绕旋转轴向两边打开的环形框 架和控制箱，环形框架包括通过多个辅助支架固定相连的上层支架和下层支架、以及通过清扫层升降机 构可上下移动的中层支架，上层支架上设有用于夹住绝缘子的上夹爪，上夹爪上设有检测装置，中层支 架上设有清扫装置和夹持绝缘子裙部的辅助夹爪，上层支架和下层支架之间还设有通过夹爪层升降机构 上下移动的下夹爪，与转轴相对的环形框
武汉大学
2021-04-14
石河子大学参加第61届高博会 代斌作论坛主旨演讲
4月15日-17日，第61届中国高等教育博览会在福州举行。我校党委副书记、校长代斌，党委常委、副校长李剑带领党办校办、研究生院（学科建设办公室）相关负责人等参会。
石河子大学
2024-04-19
基于 FPGA 的红外焦平面阵列条带状非均匀性校正系统和方法
本发明公开了一种基于 FPGA 的红外焦平面阵列条带状非均匀性校正系统和方法，属于红外成像技术领域。本发明以中值红外均衡算法(MIRE)为核心，针对算法以及 FPGA 的特性进行了优化，包括图像缓存模块、参数计算模块、非均匀性校正模块与数据输出模块。参数计算模块根据上位机指令得到加权系数，原始图像经过缓存后，按列方向顺序输入非均匀性校正模块得到每一列图像的直方图、累计直方图与逆直方图，然后通过对累计直方图和逆直方图进
华中科技大学
2021-04-14
高性能自适应红外焦平面探测系统芯片及其应用技术研究
本项目整体技术通过产学研用相结合，已得到充分的推广应用。本成果申请专利85项，其中授权34项，发表SCI/EI论文69篇；本项目攻克了片上自适应补偿与校正、输出数字化、智能图像增强等关键技术；研制出了目前国际上最先进的智能灵巧型焦平面探测系统芯片；解决了系统芯片低噪声、低温漂、高均匀性、智能灵巧化的瓶颈问题；实现了焦平面向单片集成片上系统的跨越式发展。经权威检测和鉴定：该成果的综合技术指标达到国际先进水平，其中RMS噪声电压（325.3 µV）、固定图像噪声电压（12.1mV）居国际领先”。
电子科技大学
2021-04-14
一种对毛坯自动分区、分步加工的平面混合刀路生成方法
本发明公开了一种基于势能场梯度线的平面加工混合刀路生成 方法，其利用势能场梯度线长度的变化趋势对加工区域分区，并在不 同的加工区域分别产生单向行切刀路和螺旋刀路，包括：在平面加工 区域生成一个虚拟势能场，得到一系列梯度线。从毛坯的拐角处出发， 沿毛坯外边界采用基于梯度线长度的搜寻算法获得两种刀路区域的分 界线的极限位置。通过引入比例因子(用单向行切刀路加工的区域占整 个加工区域的比例)，在极限分界线基础上根据毛坯和叶片的具体形状 决定两种刀路所占的比例，从而得到两种刀路的加工区域，分别在两 个区域上
华中科技大学
2021-04-14
一种平面度误差测量装置及其二维扫描工作台
本发明公开了一种平面度误差测量装置其包括激光器、柔性铰 链、静光栅、动光栅、测量头、压缩弹簧、底板以及光电探测器，测 量头固定在柔性铰链的第一端部处并伸出，动光栅设置在柔性铰链的 第一端部内，压缩弹簧一端与底板连接且另一端与柔性铰链的第一端部连接，压缩弹簧位于测量头的下方，柔性铰链的第二端部与底板固 定，静光栅固定在底板上，其与动光栅平行相对且相邻设置，激光器 也设置在底板上，光电探测器设置在静光栅出光端。本发明还提供一 种二维扫描工作台。
华中科技大学
2021-04-14
在二维反铁材料MnPS3中磁振子输运的实验进展
量子材料科学中心韩伟课题组在二维磁性体系中展开工作并取得了重要进展，观测到了二维反铁磁体系中磁振子的长距离输运。MnPS3晶体是一种层状反铁磁材料，利用机械剥离手段得到了二维的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制备了用于测量磁振子输运的非局域器件，器件结构如图A所示。器件左侧Pt电极通过热方法来注入磁振子，右侧Pt电极探测在二维MnPS3中扩散传输的磁振子。在二维反铁磁MnPS3中，实验上观测到了几微米的磁振子扩散长度。并且从图B中可以看出，随着注入端和探测端距离的增加，探测到的非局域信号表现出e指数衰减的形式，跟一维漂移扩散模型的理论模型一致。在此基础上，他们还系统研究了MnPS3厚度对磁振子弛豫性质的影响。随着MnPS3厚度从40nm降低至8nm，磁振子弛豫长度由4μm减小到1μm（图C），这可能是由较薄的MnPS3中较强的表面杂质散射效应导致的。 二维材料中的磁振子输运实现为二维磁性材料在磁振子电子学的应用与发展奠定了基础，也有望推动磁振子在量子尺度下的新颖量子物理性质研究。图：二维反铁磁体系中磁振子输运研究。（A）二维反铁磁MnPS3中的磁振子输运测量结构示意图。（B）自旋信号R_NL^*随电极间距的依赖关系，与理论预言的e指数衰减吻合。（C）磁振子弛豫长度随MnPS3厚度的依赖关系。
北京大学
2021-04-11
量子谷Berry Phase的拓扑声子态在二维六角晶格材料
徐虎课题组发现具有量子谷Berry Phase的拓扑声子态在二维六角晶格材料中普适存在。随着研究的深入，拓扑材料的分类越来越丰富和多样化。到目前为止，拓扑材料的研究主要集中在费米子相关的系统。随着研究水平的进一步发展，拓扑的玻色子系统也越来越引起人们的关注，例如光子晶体、声子晶体等人工晶体中的拓扑现象等。但是，固体中的THz频率段的拓扑声子的研究相对缓慢。理论研究表明，拓扑声子对研究量子声子霍尔效应、拓扑声子热器件等具有重要作用。因此，在现实材料中寻找拓扑声子态是相关领域亟待解决的问题。 在研究中，徐虎课题组研究人员采用基于密度泛函理论的晶格动力学计算，根据二阶力常数矩阵构造类似于电子系统的紧束缚哈密顿量，从而可以获得声子系统的Berry 相和拓扑边缘态。在此基础上，他们结合高通量计算，发现具有量子谷Berry相的Dirac声子态在二维六角晶格材料中普适存在(图3a)。研究结果对进一步研究拓扑声子态以及其实际应用具有重要作用。 近两年，徐虎课题组致力于拓扑材料的理论预测和设计方面的研究工作，以南方科技大学物理系为第一单位发表1篇Phys. Rev. Lett.，1篇Nano Lett.和8篇Phys. Rev. (其中5篇为Phys. Rev. B Rapid Communications)。
南方科技大学
2021-04-13
一种产生涡旋电磁波的单极子天线阵列及其馈电系统
本发明公开了一种产生涡旋电磁波的单极子天线阵列及其馈电系统，属于无线通信技术领域。本发明包括介质基板、接地面、馈电系统和单极子天线阵列。所述介质基板是形状为圆形的绝缘介质基板，其表面上方是由金属材料印刷而成的微带电路。微带电路主要分为两个部分，一部分是 1 路分 N 路的馈电系统，另一个部分是由 1/4 波长金属贴片作为阵元组成的 N 阵元单极子天线阵列。本发明实现了一种体积小、易生产、具有平面结构、易集成的产生涡旋电磁波的天线。同时还设计了一套完整的馈电系统，解决了阵列天线的馈电问题，只需在输入端口施加激励即可得到所需的 OAM 模态，方便操作，使用简单。
华中科技大学
2021-04-11