摘要:本文回顾了目前在外层空间部署的技术以及正在开发和批量生产的技术属性。本文以严谨的科学证据驳斥了中国国家控制的新华社几年前反对美国在外层空间部署核技术的宣传。此外,本文警告了应用于外层空间技术的物理信号的危险,这些信号可能威胁太阳系,尤其是使用光子束的墨子量子卫星。本文最后指出了中国在所谓的科学机构中怀有好战野心的非法行为。它违反了和平利用外层空间的精神,违背了大会通过的第 2222 (XXI) 号决议,包括禁止在外层空间部署大规模杀伤性武器的 1967 年《外层空间条约》。关键词:技术伦理;外层空间的和平发展;人类安全风险;科学证据;方法论;物理信号;热核天体化学;刑事判决。
聚合物在航空航天行业中起着至关重要的作用,但是它们在太空中对原子和离子氧的脆弱性提出了重大挑战。地面测试已证实,低地球轨道(LEO)的长时间暴露会导致材料降解。已经探索了保护性措施,但是缺乏对侵蚀机制的全面理解。在这个项目中,我们引入了一种新颖的方法来研究由分子水平的原子氧离子(IO)引起的化学侵蚀。通过将聚合物解构为分子部分并进行单一碰撞实验,我们旨在阐明管理化学攻击的基础力。具体来说,我们将研究聚合物,聚苯乙烯,卡普顿H和石墨的最具代表性的部分。我们的实验设置,指导离子束质谱法(GIB-MS)将提供对反应性横截面和产物分支比率的见解。这项开创性的努力标志着解决空间中聚合物侵蚀的首要综合努力,对航空航天材料科学有潜在的影响
摘要:乙醇是燃烧、天体化学和凝聚相溶剂中研究较为基础的分子。它的特点是具有两个甲基转子以及反式(反)和左旋构象异构体,已知它们的能量非常接近。本文我们表明,基于对振动零点态的严格量子计算,使用新的从头算势能面 (PES),基态类似于反式构象异构体,但存在向左旋构象异构体的显著离域。这解释了关于识别和分离这两个构象异构体的实验问题。氘化 OH 基团时,这种“泄漏”效应会部分猝灭,这进一步证明了需要采用量子力学方法。采用扩散蒙特卡罗和全维半经典动力学计算。新的 PES 是通过 Δ 机器学习方法从预先存在的低级密度泛函理论表面开始获得的。使用相对较少的从头计算 CCSD(T) 能量,将该表面提升至 CCSD(T) 理论水平。标准测试的校正 PES 与直接从头计算结果之间的一致性非常好。还报告了侧重于反式扭转运动的一维和二维离散变量表示计算,结果与实验结果相当一致。■ 简介
摘要:开发了一种计算上可承受的方法来预测空间中大分子(如多环芳烃)碰撞猝灭和激发的截面和速率系数。应用了混合量子/经典非弹性散射理论 (MQCT),其中分子内部状态之间的量子态到态跃迁使用时间相关薛定谔方程来描述,而碰撞伙伴的散射则使用经典的平均场轨迹来描述。为了进一步提高数值性能,实施了运动方程的解耦方案和初始条件的蒙特卡罗采样。该方法用于计算苯分子 (C 6 H 6 ) 与广泛能量范围内的 He 原子碰撞时旋转激发和猝灭的截面,使用高达 j = 60 的非常大的旋转本征态基组,以及接近一百万个非零矩阵元素进行态到态跃迁。报告并讨论了 C 6 H 6 + He 碰撞截面的性质。近似的精度经过严格测试,发现适用于天体物理/天体化学模拟。此处开发的方法和代码可用于生成 PAH 和其他大分子(如 iCOM)或彗星彗发中分子 - 分子碰撞的碰撞猝灭速率系数数据库。关键词:非弹性散射、旋转激发、态间跃迁、旋转状态、非弹性截面、MQCT、苯、C 6 H 6 ■ 引言
电子邮件:liakhdi@ornl.gov 电子邮件:quant4me@gmail.com 电话:+1(865)574-7783 Skype:DmitryLyakh 职业经历 • 计算科学家:化学、材料和量子信息科学的高级高性能计算(量子计算)。美国国家计算科学中心,橡树岭国家实验室,田纳西州橡树岭:2014 年 9 月 - 现任。 • 博士后研究员。美国国家计算科学中心,橡树岭国家实验室(导师:T. Straatsma 博士):“从头算量子化学的新方法和 GPU 加速算法”:2013 年 12 月 - 2014 年 8 月。 • 兼职博士后研究员。美国佛罗里达州盖恩斯维尔佛罗里达大学量子理论项目 RJ Bartlett 教授小组:“开发和大规模并行实施用于电子结构计算的精确从头算量子多体方法”:2009 年 6 月 – 2013 年 12 月。• 初级研究员。乌克兰哈尔科夫国立大学化学学院天体化学组:2008 年 7 月 – 2009 年 5 月。• 讲师。乌克兰哈尔科夫国立大学化学学院。课程:量子化学和量子力学、线性代数和化学家计算机编程:2008 年 9 月 – 2009 年 5 月。
星际复杂有机分子 (iCOM) 的形成是天体化学中的热门话题。试图重现观测结果的主要范例之一是假设 iCOM 是在覆盖星际尘埃颗粒的冰幔上由于自由基 - 自由基偶联反应而形成的。我们通过计算量子力学方法研究冰表面上 iCOM 的形成。具体来说,我们研究了涉及 CH 3 + X 体系 (X = NH 2 、CH 3 、HCO、CH 3 O、CH 2 OH) 和 HCO + Y (Y = HCO、CH 3 O、CH 2 OH) 以及 CH 2 OH + CH 2 OH 和 CH 3 O + CH 3 O 体系的偶联和直接氢提取反应。我们利用密度泛函理论计算了两个冰水模型(分别由 33 个和 18 个水分子组成),计算了这些反应的活化能垒以及所有研究的自由基的结合能。然后,我们利用反应活化能、解吸能和扩散能以及通过 Eyring 方程推导的动力学估算了每个反应的效率。我们发现表面上的自由基 - 自由基化学并不像通常假设的那么简单。在某些情况下,直接的氢提取反应可以与自由基 - 自由基偶联竞争,而在其他情况下,它们可能包含较大的活化能。具体而言,我们发现 (i) 乙烷、甲胺和乙二醇是相关自由基 - 自由基反应的唯一可能产物;(ii) 乙二醛、甲酸甲酯、乙醇醛、甲酰胺、二甲醚和乙醇的形成可能与各自的氢提取产物竞争; (iii)乙醛和二甲基过氧化物似乎不太可能是谷物表面产物。
因此,量子特性对于各种各样的主题都很有趣,例如量子化学计算,特别是在天体化学[4]、量子计算机[5]、量子存储器[6]、加密[7, 8]、量子发光装置[9],甚至全球规模的量子通信[10]。在例子中,混合材料在不同尺度上产生了不同的影响,量子特性的产生从亚原子尺度到宏观尺度及更远。因此,应该强调在更短尺度上发展的重要性,包括用于量子存储器的硅中单个高自旋核的相干电控制[11]和可能影响量子信息处理[12]、宏观物体的检测和分辨[13]的量子态干涉。这些量子应用使用了不同的理论模型,例如量子粒子、光子和量子态,此外还有多学科领域,这些领域推动了量子光学、纳米光学、微电路和更高宏观尺度的光学设计和工程的发展。在这里,石墨烯和碳的同素异形体可以根据凝聚电子物质 [14] 与自由电子轨道 [15] 以及可用的伪电磁特性等特性以不同的方式参与。因此,由小原子厚度形成的石墨烯表现出稳定的化学结构和具有半金属特性的薄膜。它们微小的重叠价带和导带表现出强烈的双极电场效应,例如当电压门控增加时,每平方厘米中电子和空穴的浓度很高,并且在室温下具有迁移率 [16]。这些特性基于特定的电子 sp2 轨道,这些轨道可以在约 0.335 nm 的自由间隔长度内相互作用,产生伪
代码 400 – 飞行项目理事会 Sharon Straka 代码 407 – 地球,科学技术办公室 Jacqueline Le Moigne-Stewart 代码 420 – 地球科学项目部 Obadiah Kegege 代码 460 – 探险者和太阳物理项目部 (EHPD) Irving Burt 代码 540 – 机械系统部 Vivek Dwivedi 代码 541 – 材料工程分部 Justin Jones Antonio Moreno 代码 542 – 机械系统分析和模拟分部 Daniel McGuinness Ryan Simmons 代码 546 – 污染和涂层工程分部 Mark Hasegawa Alfred Wong 代码 547 – 先进制造分部 Todd Purser 代码 552 – 低温和流体分部 Matthew Francom Shouvanik Mustafi 代码 553 – 探测器系统分部 John Kolasinski Kevin Denis 代码 554 – 激光与电子光学分部 Anthony Yu Kenji Numata 代码 555 – 微波仪器技术分部Berhanu Bulcha Manohar Deshpande 代码 561 – 飞行数据系统和辐射效应 Kenneth O'Connor 代码 564 – 仪器电子开发分部 Kyle Gregory Gerard Quilligan 代码 592 – 系统工程服务和先进概念分部 Xiaoyi Li 代码 596 – 组件硬件系统分部 Munther Hassouneh Kenneth McCaughey Samuel Price Luke Thomas Luke Winternitz 代码 599 – 任务系统工程分部 Lloyd Purves 代码 665 – 观测天体物理实验室 Edward Wollack Matthew Greenhouse Karwan Rostem 代码 690 – 太阳系探索部 Daniel Glavin 代码 691 – 天体化学实验室 Perry Gerakines 代码 693 – 行星系统实验室 Shahid Aslam 代码 699 – 行星环境实验室 Mahmooda Sultana
在天文学/天体物理学中,研究可能在只有少数人的小组内进行,也可能在涉及一千多人的大型联盟内进行,或者介于两者之间。大型联盟通常以特定的观测设施为中心。 大型联盟处理的整体研究主题通常很广泛,可能包括在较小的子单位(科学工作组)内进行的多个特定研究课题。这仍然可以为个别科学家定义自己独特的项目留下充足的空间。 研究问题大多是基础/好奇心驱动的,但处理大型数据集、空间技术、光学/探测器开发和信号处理都有增值渠道。天文学/天体物理学在公众和儿童中非常受欢迎,因此社会影响通常被视为我们的其他增值形式之一。 数据档案的开发对许多项目起着越来越重要的作用。一些设施完全用于公共调查,其数据可供社区免费访问,而其他设施则在专有期(通常为 6-12 个月)后发布其数据。天文台/设施通常会公开征集(每年一到两次)新的观测,各个研究小组/团队提交提案,通过同行评审进行评判和分配。这些设施的认购量通常超额几倍甚至十倍,因此竞争非常激烈。建造仪器的财团也常常通过保证时间的观测获得部分补偿。因此,在很大程度上,数据是我们领域的一种货币形式。 研究项目的时间表差别很大。在某些情况下,可以相对较快地完成(例如基于公共数据、档案研究),而对于在专有期结束时发布的观测项目,时间会稍长一些,对于最大和最复杂的项目(例如涉及新设施或新方法),可能需要几年甚至几十年的时间。 由于天文设施价格昂贵(数百万至数十亿欧元),许多设施都是国际性的,因此我们的领域实际上没有边界。 建造和运营大型国际设施的时间通常比拨款周期长得多(几十年)。寻找确保长期稳定地资助此类项目的方法,是本领域面临的一大挑战,特别是因为资助机构往往区分基础设施建设、运营成本和科学开发。 现代天体物理学中研究的大多数过程都是高度复杂和非线性的,因此建模越来越依赖于半解析和数值方法。大型 HPC 设施的使用越来越多,这是我们领域的一个转变,使我们更接近信息学、物理学和理论分子化学等领域的努力。 我们的领域有许多跨学科联系:除了 HPC 和信息学之外,物理学和数学中也有常见例子(例如,通过荷兰天体粒子物理委员会 CAN 的广义相对论/黑洞/引力波和天体粒子物理等主题),以及化学、生物学和地球科学(例如,行星科学,通过荷兰天体化学网络、DAN 和行星和系外行星计划、PEPSCi 等计划)。
铋铁氧体 (BiFeO 3 ) 纳米颗粒 K. SARDAR a 、K. ALI a,* 、S. ALTAF a 、M. SAJJAD a 、B. SALEEM a 、L. AKBAR a 、A. SATTAR b 、Z. ALI a 、S. AHMED a 、U. ELAHI a 、EU HAQ a 、A. YOUNUS aa 纳米光电子研究实验室,费萨拉巴德农业大学物理系,38040 费萨拉巴德,巴基斯坦 b 机械、机电一体化和制造工程系(新校区 KSK),工程技术大学,拉合尔,巴基斯坦 通过溶胶凝胶法合成多铁性铋铁氧化物 (BiFeO 3 ) 纳米颗粒。本研究展示了在 550 ᵒ C 下制备铋铁氧体纳米粒子的方法。在该方法中,硝酸铋 [Bi (NO 3 ) 3 .5H 2 O] 和硝酸铁 [Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O] 被用作起始化学剂。为了克服铋在高温下的挥发性,使用了不同重量百分比的化学品。柠檬酸被用作螯合剂。在 550 ᵒ C 下对样品进行热处理。铋铁氧体纳米粒子表现出明显的铁磁性。随着磁化强度的增加,铋铁氧体纳米粒子的尺寸减小。随着 550 ᵒ C 下化学品浓度的增加,由于重结晶,粒径减小。溶胶凝胶法有助于控制晶体的尺寸。利用 X 射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM) 和紫外-可见光对制备的铋铁氧体纳米粒子样品进行表征,以获取有关表面形貌和晶体结构的信息。X 射线衍射结果提供了有关粒度和相位识别的信息。紫外-可见光提供了有关 BiFeO 3 纳米粒子带隙能量的信息。扫描电子显微镜结果提供了不同分辨率下纳米粒子的表面形貌和晶粒尺寸的信息。 (2019 年 9 月 23 日收到;2020 年 1 月 22 日接受) 关键词:纳米粒子、溶胶凝胶、氧化铋铁、带隙 1. 简介 在所有多铁性材料中,铋铁氧体 (BiFeO 3) 是一种在钙钛矿结构中显示反铁磁和铁电序参数共存的材料。它以块体形式早已为人所知。 BiFeO 3 在尼尔温度 (TN =643 ᵒ K) 下表现出反铁磁现象,在居里温度 (T c =1103 ᵒ K) 下表现出铁电现象。研究表明,尽管名称如此,BiFeO 3 并非铁氧体结构,而是钙钛矿结构。在块体中,BiFeO 3 被描述为具有空间群 R 3 C 和菱面体扭曲的铁电钙钛矿。晶格参数为 C hax = 13.87Ȧ、ar = 5.63Ȧ、a hax = 5.58Ȧ 和 α r = 59.350。室温下的最大极化为 90µ/cm 2 至 100µ/cm 2。目前对铋铁氧体的研究表明,如果粒子尺寸大于磁性,则磁性会消失,晶体尺寸越小磁性越强。在纳米粒子中,磁性导致螺旋序被抑制(Manzoor 等人,2015 年)。来自天体化学活动的 Bi 3+ 电子离子对起源于铁电序(T c ∼ 830 ᵒ C)。在此类材料中,d 需要不同的填充状态来转换金属离子在铁电和磁性中的状态(Johari,2011 年)。室温下的铋铁氧体是铁电性的,因为沿着钙钛矿结构的一个方向自发电极化是定向的。铁电态导致铋离子相对于 FeO 6 八面体的较大位移,这导致了一些重要的后果。沿 <111> 方向存在 BFO 铁电极化。它导致八种可能的极化方向。通过使用电场,可以通过切换的可能性来控制磁态