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通过测量捕获离子运动退相干...
被捕获的离子可以通过用激光激发其内部电子态形成有效的量子二能级系统，从而充当有前途的可扩展量子比特，而离子在谐波势阱中的量化运动状态使我们能够通过库仑力与相邻离子相互作用。因此，高保真操作需要精确了解系统的运动退相干时间，即离子的运动状态不再可靠地被知道或不再能被控制的时间。现有的运动相干性测量通过将运动状态与激光驱动的内部跃迁耦合来间接控制和测量运动状态，因此，它们可能容易出现电子状态退相干和激光幅度或频率波动。在本论文中，我们应用了之前提出的直接电场操纵被捕获离子运动相干态的机制，在一种新的自由进动序列中测量运动相干时间。该序列由连续谐振子相空间中两个相位差可变的相干位移组成，由可变的延迟时间分隔。在 4 开尔文的超高真空室中，使用位于铌表面电极阱上方 50 微米处的锶-88 + 离子，我们测量了 (24 ± 5) 𝑠 − 1 的运动退相干率。该测量速率与系统的预期退相干率相匹配，其中捕获离子加热在幅度上超过其他形式的退相干，这很可能是我们系统的情况。
磁双稳态可提高振动冲击摩擦电能收集器的带宽
摘要：振动产生的机械能广泛存在于周围环境中。可以使用摩擦发电机有效地收集这些能量。然而，由于带宽有限，收集器的效率受到限制。为此，本文对变频能量收集器进行了全面的理论和实验研究，该收集器集成了基于振动冲击摩擦电的收集器和磁非线性，以增加工作带宽并提高传统摩擦电收集器的效率。带有尖端磁铁的悬臂梁与另一个极性相同的固定磁铁对齐，以产生非线性磁排斥力。通过利用尖端磁铁的下表面作为收集器的顶部电极，将摩擦电收集器集成到系统中，而将附有聚二甲基硅氧烷绝缘体的底部电极放置在下方。进行了数值模拟以检查磁体形成的势阱的影响。讨论了结构在不同激励水平、分离距离和表面电荷密度下的静态和动态行为。为了开发具有宽带宽的变频系统，通过改变两个磁体之间的距离来改变系统的固有频率，以减小或放大磁力，从而实现单稳态或双稳态振荡。当系统受到振动激励时，梁会振动，从而导致摩擦电层之间产生撞击。收集器电极之间的周期性接触-分离运动会产生交变电信号。我们的理论发现得到了实验验证。本研究的结果有可能为开发有效的能量收集器铺平道路，该收集器能够在广泛的激励频率范围内从环境振动中获取能量。与传统能量收集器相比，在阈值距离处发现频率带宽增加了 120%。非线性冲击驱动的摩擦电能量收集器可以有效拓宽工作频率带宽并增强收集的能量。
电化学储能先进材料
本期特刊旨在汇集高质量的论文，重点介绍各种可充电电池材料的最新发展，并重点介绍当今最重要和最有效的储能设备之一的科学和技术，即锂离子、锂硫、锂空气和钠离子电池。高性能电池技术被认为是通过大规模应用于电动汽车实现深度脱碳的关键因素。此外，通过大量关注推广可持续和可再生能源，可持续经济发展是可能的。这些间歇性能源系统的开发需要适当的储能方法，其中电池作为多功能储能设备发挥着重要作用。这些贡献提供了对一系列材料（电池的基本元素）的深入了解，其方法可以从纳米到宏观。在这些电池中，不仅阴极和阳极材料，而且其他组件（如电解质、添加剂和隔膜）在确定其能量密度、寿命、功率能力、安全性和成本方面也起着至关重要的作用。通过引入源于特殊形貌和结构、适宜的颗粒尺寸、表面工程、掺杂和复合形成等各种功能来设计和合成材料以获得稳定的电化学性能，人们对此给予了特别的关注。因此，对电池材料的广泛研究在生产未来可持续发展的先进可充电电池中发挥着越来越重要的作用。元素掺杂取代锂或氧位已成为提高层状正极材料电化学性能的一种简单有效的技术。与单一元素掺杂相比，Wang 等 [1] 在研究 Na + /F − 阳离子/阳极共掺杂对 LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 的结构和电化学性能的影响方面做出了前所未有的贡献。三维和二维势图的第一性原理计算表明，Na 掺杂可以降低势阱并增加 Li + 离子的去除速率 [2]。采用溶胶-凝胶法，以乙二胺四乙酸 (EDTA) 为螯合剂，合成了共掺杂的 Li 1-z Na z Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2-z F z (z = 0.025) 和纯 LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 材料。结构分析表明，Na + 和 F − 掺杂剂分别成功掺入 Li 和 O 位。共掺杂使 Li 板间距更大、阳离子混合程度更低、表面结构更稳定，从而大大提高了正极材料的循环稳定性和倍率性能。Na/F 共掺杂电极在 1C 倍率下提供 142 mAh g −1 的初始比容量（0.1C 时为 178 mAh g −1），并且在 1C 倍率下经过 1000 次充电-放电循环后仍能保持其初始容量的 50%。Bubulinca 等人 [3] 对采用优化的无粘合剂技术制备的二元和三元自立复合正极材料进行了比较研究。使用聚（乙二醇）对异辛基苯基醚（Triton X-100）作为表面活性剂，制备了二元“岛桥”LiMn2O4/碳纳米管（LMO/CNT）复合材料和三元“构造板-岛桥”LiMn2O4/CNTs/石墨烯仿生结构。在