分类: 物理学

  • 科学家首次在液氦纳米液滴中直接观测到单个分子的波函数空间分布

    来源:《物理评论快报》

    中国科学家通过在超流氦纳米液滴中嵌入单个氢或氘分子,并利用紫外激光将其电离,成功观测了其波函数的空间分布。研究发现,质量更轻的氢分子振动基态能量更高,其电子物质云的振幅更广,波函数在液滴内的空间延展范围更大(与液滴半径相当),而较重的氘分子则更为局域化。该实验直接揭示了量子隧穿和波函数泄露效应,为量子化学和凝聚态物理在纳米尺度利用这类粒子的特性提供了新见解。

  • 科学家首次在量子流体中观测到爱因斯坦-德哈斯效应

    来源:《科学》

    东京科学研究所的团队首次在由铕原子形成的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中观测到爱因斯坦-德哈斯效应。实验中,研究人员通过降低磁场使原子自旋发生弛豫,观察到角动量从原子自旋相干地转移到了流体的轨道运动,形成了量子化涡旋。这直接验证了角动量在量子层面的守恒性。该研究利用铕原子的大磁偶极矩,为探索手征对称性破缺等新颖量子物态提供了新途径。

  • 首次直接观测到夸克在“宇宙原初汤”中激起尾迹

    来源:《物理快报B》

    大型强子对撞机(LHC)的CMS实验通过分析130亿次铅离子碰撞数据,首次直接观测到单个夸克在夸克-胶子等离子体(QGP)中穿行时产生的流体状尾迹。研究团队创新地利用Z玻色子作为“标记”,在其反方向探测到QGP的涟漪与飞溅模式,这与理论预测的QGP作为近乎完美的流体响应行为一致。该发现为直接研究宇宙诞生后最初微秒内这种“原初汤”的密度、黏度等性质提供了新途径。

  • 首次实验观测到电荷密度波液态相

    来源:《自然·物理学》

    通过超快电子衍射技术,研究团队首次在层状过渡金属二硫化物1T-TaS₂中直接观测到电荷密度波(CDW)从固态向液态的相变过程。实验发现,CDW在温度升高时先失去位置有序性(进入六角中间相),继而方向性也完全消失,最终形成各向同性的散射环——这符合液态CDW的物理特征。该发现终结了学界数十年来关于液态CDW是否存在的争论,并为研究高温超导体等关联电子体系中的隐藏电子相提供了新路径。

  • 自适应超声波成像系统实现混凝土内部缺陷高清3D检测

    来源:《应用物理快报》

    日本东北大学等机构的研究团队开发了一种自适应超声波成像系统,能自动适配混凝土内部复杂材料结构。该系统采用宽频超声波发射与接收技术,配合激光多普勒测振仪捕获散射波,无需手动调频即可生成高分辨率3D缺陷图像,显著提升缺陷与背景对比度,为道路、桥梁维护提供精准内部损伤三维定位,助力高效维修决策。

  • 金纳米超球薄膜实现近全光谱太阳能高效吸收

    来源:《ACS应用材料与界面》

    研究人员开发出一种由金纳米颗粒自组装形成的“超球”结构,其薄膜可吸收太阳光中90%以上的波长,包括传统光伏材料难以利用的近红外光。实验表明,将这种超球涂层应用于商用热电发电机后,其平均太阳能吸收率可达约89%,是传统金纳米颗粒薄膜(45%)的近两倍。该技术制备条件温和,为高效太阳能光热转换系统的实际应用提供了新途径。

  • 原子尺度揭示高性能钐钴磁体的“完美缺陷”

    来源:《自然·通讯》

    德国研究联合会团队发现,高性能钐钴磁体的关键并非传统认为的晶界,而是其内部原子尺度的特殊纳米结构。最强磁体在关键相界面处存在仅1-2个原子厚的富铜层,能有效钉扎磁化,抑制退磁。结合显微技术与模拟,研究还证实了“完美缺陷”结构对磁体整体性能的决定性作用。这一发现为绕过试错法、直接设计更高效稳定的永磁体提供了原子级指导。

  • 激光蚀刻金属管实现“永不沉没”超疏水浮力

    来源:《先进功能材料》

    罗切斯特大学团队通过激光在铝管内部蚀刻出微纳米级凹坑,形成超疏水表面,使其入水后能稳定捕获空气泡,从而获得持久浮力。该设计还通过内置隔板增强了抗倾覆能力,即使管身被多次穿孔或长期置于恶劣水环境中仍保持不沉。多根此类金属管可组装成浮筏,有望用于建造船舶、浮标及海浪发电平台,向“永不沉没”船舶目标迈出关键一步。

  • 液化天然气运输中蒸汽层液化导致撞击压力剧增

    来源:《美国国家科学院院刊》

    特温特大学研究发现,当LNG(或液氢)等低温液体冲击船体壁面时,其自身蒸汽层会在撞击中迅速液化消失,失去原有的“气垫”缓冲作用,导致压力峰值远超传统模型预测。实验显示,液滴高速撞击时压力可升高15倍,而波浪冲击的压力甚至可达常规情况的100倍。该发现对LNG及未来液氢运输船的安全设计至关重要。

  • 新型有机半导体实现发光与发电双功能一体化

    来源:《自然·通讯》

    千叶大学团队利用多共振热激活延迟荧光材料,通过精确调控激子结合能,成功打破了有机半导体中发光与发电的效率权衡。该技术制备的双功能器件在绿光和橙光下同时实现了超8.5%的发光效率与约0.5%的光电转换效率,并首次研发出蓝色发电OLED,为自供电显示屏、可穿戴设备等自主供能电子产品的开发奠定了基础。