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![arxiv：2503.08414v1 [cond-mat.mes-hall] 2025年3月11日](/simg/g:\will\search\icon\source\1\1ff7718162aae0875bc3ae78c98d525b9092ed50.webp)
arxiv：2503.08414v1 [cond-mat.mes-hall] 2025年3月11日
由于其出色的电子性能（例如其高电导率和机械强度），对石墨烯的研究引起了巨大的兴趣，这使其成为纳米技术和量子设备中一系列应用的有希望的材料[1-3]。这些特性源于其独特的蜂窝晶格结构，在某些条件下，该结构可以在低能量下表现出无质量的狄拉克费米子。因此，石墨烯片将注意力吸引为可以以实用方式研究场理论的材料。在1992年，Katanaev和Volovich [4]建立了固体缺陷的几何理论，将弹性介质中的扭转和曲率与晶格中的拓扑缺陷有关。这项工作奠定了理解如何将脱节视为几何奇异性的基础，在石墨烯的背景下，可以使用弯曲空间中的Dirac方程进行建模。使用这些几何框架研究了对石墨烯电子特性的产生影响[4]。因此，缺陷的几何理论使石墨烯成为凝结物理学中极好的类似引力模型。自从发现石墨烯以来，各种研究都集中在理解拓扑缺陷（例如脱节）的存在如何影响其电子特性。脱节是由于材料中的局部曲率引入局部曲率而导致的拓扑缺陷，这是由于插入或去除角扇区而引起的[5]。在2008年，一项研究使用了几何方法来分析石墨锥中的脱节的影响。 最近，Fernandez等。在2008年，一项研究使用了几何方法来分析石墨锥中的脱节的影响。最近，Fernandez等。在石墨烯中，这些缺陷通常与五角大楼或七叶大环的形成相关，从而导致晶格对称性变化并影响准粒子的散射[6，7]。这些拓扑缺陷可以将平坦的石墨烯片转换为弯曲的结构，例如石墨锥[8-10]，富勒烯[11，12]，石墨烯虫洞[13-15]等。随后的研究，例如在脱节存在下对石墨烯低能电子光谱的工作，探索了外部磁场的影响。使用连续方法，证明脱节是明确的，其能量谱明确地根据披露参数和磁场[16]明确地修改了Landau水平。这项研究表明，一个描述了在费米水平附近的低能状态的纺纱器在圆锥体的顶端运输时获得了一个相。此结果直接是由于拓扑缺陷，并且相采集类似于Aharonov-Bohm效应。该研究将分析扩展到具有多个锥体的系统，提供了对石墨烯中的脱节方式如何导致非平凡的几何阶段的全面描述，并影响材料的电子特性[8]。[17]已经使用缺陷的几何理论研究了石墨烯的电子特性。使用[18]中的几何理论研究了具有披露的石墨烯片片中的全体量子计算。我们中的一个[19]研究了石墨烯中的几何阶段，披露将Kaluza-Klein理论增强了，以描述具有缺陷的弹性培养基。
用于高性能复合材料的非周期单瓦片
非周期性就是您所需要的：用于高性能复合材料的非周期单瓦片 Jiyoung Jung 1,2、Ailin Chen 1,2 和 Grace X. Gu 1,* 1 加利福尼亚大学机械工程系，美国 CA 伯克利 94720 2 这些作者对这项工作做出了同等贡献 * 通讯作者：ggu@berkeley.edu 摘要 本研究通过采用非周期单瓦片（覆盖非平移对称表面的形状）引入了一种新颖的复合材料设计方法。采用计算和实验相结合的方法，我们研究了用这些单瓦片制作的复合材料的断裂行为，并将它们的性能与传统的蜂窝状图案进行了比较。值得注意的是，与蜂窝设计相比，我们基于非周期单瓦片的复合材料表现出了优异的刚度、强度和韧性。这项研究表明，利用非周期结构固有的无序性可以迎来新一代坚固而有弹性的材料。 1. 简介 复合材料因其可定制的机械性能而备受赞誉，是航空航天和生物医学领域不可或缺的轻质结构部件。1-5 这些材料的强度在于它们的复合性质——结合不同基础材料的特性可以创建具有多种所需特性和谐平衡的复合材料。这一概念在生物材料 6-11 中得到了很好的体现，例如珍珠层和木材，尽管它们由相对较弱的成分组成，但其机械性能通常优于工程材料。传统工程复合材料通常以重复的单元为特征，这一特征简化了设计和制造过程。然而，这种有序结构在临界载荷下会导致灾难性的故障。同时，生物材料通常呈现无序结构，其中单元在空间上有所不同。12 这种无序在改善生物材料机械性能方面发挥的作用程度仍然是正在进行的研究课题。具有不规则或无序微观结构的材料的固有优势最近引起了科学界的兴趣。 13-15 这些结构具有异质微结构的特征，可以为应力波传播提供强化路径，从而提高重载下的弹性。16-19 新兴研究表明，通过放大这种不规则性，可以提高特定细胞框架的缺陷容忍度。20 此外，多晶结构的微观复杂性，包括晶界、沉淀物和相，被视为具有增强韧性的工程材料的潜在模板。21,22 目前创建这些异质结构的方法涉及在规则晶格结构内随机移动节点、构建材料泡沫等技术，或堆叠具有不同微观结构的材料 17,23,24 然而，这些方法给设计和制造带来了一层复杂性，尤其是由于不同取向的晶胞组装不完美而带来的挑战。为了应对这些挑战，我们的研究提出了将非周期单瓦片集成到复合材料设计中。正如最近文献中发现的那样，非周期单瓦片已被证明可以完全覆盖具有内在非周期性的表面。25 这使它们成为创建无序材料的理想选择。在复合材料设计中使用非周期单瓦片将有助于实现可调特性，同时保持出色的界面结合。在这项工作中，我们探索了一个全新的架构系列
绿色升级弹簧-8，以产生稳定的超易硬X射线梁
Spring-8-II是Spring-8的主要升级项目，该项目于1997年10月成立为第三代同步辐射光源。这个升级项目旨在同时实现三个目标：实现出色的光源性能，对老年系统的翻新以及整个设施的功耗显着降低。将通过（1）用五弯曲的Achromat One替换现有的双弯曲晶格结构来实现将实现，（（2）将储存的束能量从8降低到6 GEV，（3）通过安装水平辐射压力板的高度辐射式damp prighting semptres wig wig wig wig wig wig wig wig wig wig prighting wig prighting wig的水平阻尼分区的数量增加。 使用短期内置内部驱动器允许提供超级X射线射线，同时即使在减少6 GEV的电子灯光能量下，也可以保持高能光谱范围。 为了减少功耗，专用的注射器系统已关闭，并以时间共享的方式将紧凑型X射线自由电子激光器（XFEL）设施Sacla（紧凑型X射线自由电子激光器（XFEL）设施）的高性能线性加速器（XFEL）设施使用。 这允许在SACLA同时运行XFEL实验，并将电子束的全/充气注入到环中。 本文概述了Spring-8-II项目的概念，光源的系统设计以及加速器组件设计的详细信息。将实现，（（2）将储存的束能量从8降低到6 GEV，（3）通过安装水平辐射压力板的高度辐射式damp prighting semptres wig wig wig wig wig wig wig wig wig wig prighting wig prighting wig的水平阻尼分区的数量增加。 使用短期内置内部驱动器允许提供超级X射线射线，同时即使在减少6 GEV的电子灯光能量下，也可以保持高能光谱范围。 为了减少功耗，专用的注射器系统已关闭，并以时间共享的方式将紧凑型X射线自由电子激光器（XFEL）设施Sacla（紧凑型X射线自由电子激光器（XFEL）设施）的高性能线性加速器（XFEL）设施使用。 这允许在SACLA同时运行XFEL实验，并将电子束的全/充气注入到环中。 本文概述了Spring-8-II项目的概念，光源的系统设计以及加速器组件设计的详细信息。，（（2）将储存的束能量从8降低到6 GEV，（3）通过安装水平辐射压力板的高度辐射式damp prighting semptres wig wig wig wig wig wig wig wig wig wig prighting wig prighting wig的水平阻尼分区的数量增加。使用短期内置内部驱动器允许提供超级X射线射线，同时即使在减少6 GEV的电子灯光能量下，也可以保持高能光谱范围。为了减少功耗，专用的注射器系统已关闭，并以时间共享的方式将紧凑型X射线自由电子激光器（XFEL）设施Sacla（紧凑型X射线自由电子激光器（XFEL）设施）的高性能线性加速器（XFEL）设施使用。这允许在SACLA同时运行XFEL实验，并将电子束的全/充气注入到环中。本文概述了Spring-8-II项目的概念，光源的系统设计以及加速器组件设计的详细信息。
在可持续传感中基于石墨烯的材料和深层溶剂的协同应用：全面的评论
传感策略正在发展越来越多地集中在超低检测阈值和高度选择性设备上。这些性能可以通过纳米技术来启用，这要归功于印度定义，自上而下的结构[1-3]或化学/生化获得的，即自下而上的构造[4-6]。可以用基于石墨烯的纳米结构来表示自上而下和自下而上的方法之间的一种桥梁。石墨烯是一种二维材料，该材料由六边形晶格结构中的单层碳原子组成[7]。Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年隔离并描述了石墨烯，这一成就于2010年获得了诺贝尔物理奖[8]。 使用关键字“石墨烯”在2023年11月进行的一项科学数据库研究产生了203,000多篇论文，其中包括大约10,000篇评论论文。 材料的特殊特性，已在不可数的出色评论中进行了详细描述（例如，参见[9-11]）允许其在几乎无限的应用中使用，涵盖了当今人类活动的不同技术和科学相关领域。Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年隔离并描述了石墨烯，这一成就于2010年获得了诺贝尔物理奖[8]。使用关键字“石墨烯”在2023年11月进行的一项科学数据库研究产生了203,000多篇论文，其中包括大约10,000篇评论论文。材料的特殊特性，已在不可数的出色评论中进行了详细描述（例如，参见[9-11]）允许其在几乎无限的应用中使用，涵盖了当今人类活动的不同技术和科学相关领域。在一些最成功和/或研究的中，有可能提到一般的电子和光电子，对于这些电子和光电子，石墨烯的存在及其衍生物可以改善设备的电子传输[12-15]；与能量相关的应用[16，17]，其中再次，石墨烯的电子传输能力有助于改善例如电池和电容器的整体特性；催化[18，19]，该领域利用了石墨烯/石墨烯衍生物所实现的超高表面积及其增强的电子传输特性，以提高化学反应的整体产量；药物[20-23]，其中石墨烯衍生物（特别是石墨烯氧化物）与生物分子相互作用的能力用于实施药物递送，提供用于热破坏癌细胞的选择性电气吸收，用于成像以及许多其他生物医学目的[24，25]；复合材料的机械增强和/或复合材料的功能修饰，其中通常通过创建能够承受非常的材料来利用石墨烯衍生物的特殊机械电阻。中，有可能提到一般的电子和光电子，对于这些电子和光电子，石墨烯的存在及其衍生物可以改善设备的电子传输[12-15]；与能量相关的应用[16，17]，其中再次，石墨烯的电子传输能力有助于改善例如电池和电容器的整体特性；催化[18，19]，该领域利用了石墨烯/石墨烯衍生物所实现的超高表面积及其增强的电子传输特性，以提高化学反应的整体产量；药物[20-23]，其中石墨烯衍生物（特别是石墨烯氧化物）与生物分子相互作用的能力用于实施药物递送，提供用于热破坏癌细胞的选择性电气吸收，用于成像以及许多其他生物医学目的[24，25]；复合材料的机械增强和/或复合材料的功能修饰，其中通常通过创建能够承受非常
RSC 进展
纳米技术（纳米医学）有望帮助我们实现上述目标。各种纳米药物输送方法的发展在疾病的诊断、检测和治疗中发挥着至关重要的作用。这些纳米药物输送系统可以安全地将药物以可控的浓度转移到癌组织，避免与网状内皮系统相互影响。17 纳米载体由于尺寸与生物结构相似，对用于癌症治疗的纳米药物输送系统有重大影响；这些纳米载体可以轻松穿透细胞膜并延长循环时间。18 – 20 由于血管生成快速且有缺陷（从旧血管合成新血管），肿瘤血管的通透性增加，从而使纳米载体能够进入。此外，肿瘤内淋巴引流不畅会困住纳米载体，使它们将药物转移到癌细胞附近。这些药代动力学修改通过明确针对癌症部位并在活性持续时间内保持治疗剂在其特定缺陷部位的增加浓度来提供更好的结果。这种靶向化疗剂利用细胞凋亡和麻醉来杀死癌细胞。 21 – 23 新一代纳米载体是二维纳米材料，例如二硒化钨24 (WSe2)、硅烯25、锗烯26、二硫化钼27 (MoS2)、硒化铋28 (Bi2Se3)、二氧化锰29、过渡金属二硫属化物 (TMDs)、六方氮化硼30 (h-BN) 和玻璃纤维增强塑料 (GRP) 因其独特的物理化学性质而成为一些重要的纳米载体。 31 – 34 玻璃纤维增强塑料 (GRP) 形成了蜂窝状二维晶格结构，其中所有碳原子都是 sp2 杂化的，因而具有令人难以置信的机械和电气性能，由于具有良好的表面反应性和自由 p 电子，因此常用于光电装置、太阳能电池中的光电导材料、药物输送和医学成像。35 自由表面 p 电子可有效进行 p – p 相互作用、与难溶性药物的静电或疏水相互作用以及药物输送系统中的非共价相互作用。36 玻璃纤维增强塑料 (GRP) 与生物分子、组织和不同类型细胞的相互作用对其生物医学应用、毒性和生物相容性具有重要意义。37 玻璃纤维增强塑料 (GRP) 作为纳米载体，可以通过内吞作用快速进入细胞，并在刺激下成功地将药物释放到细胞溶胶中。 38 玻璃纤维增强聚合物中装载药物与载体的重量比为 200%，这使玻璃纤维增强聚合物成为一种比其他纳米载体更高效、更受欢迎的纳米载体。39 玻璃纤维增强聚合物对槲皮素、5-氟尿嘧啶和柔红霉素的载药能力已被研究用于癌症治疗。40 通过 DFT 计算 41,42 和分子动力学模拟研究了药物与玻璃纤维增强聚合物之间的相互作用。HPT (3 0 ,5,7-三羟基-4-甲氧基阿伐酮）及其代谢物是具有生物活性的阿伐酮类化合物，可用作抗氧化剂、抗糖尿病剂、抗癌剂、雌激素剂、抗炎剂和心脏神经保护剂。43 这种多羟基阿伐酮常见于蔬菜、柑橘幼果、西红柿、苹果和鲜花中。44 HPT 具有疏水性（水溶性差），在消化道中稳定性不足，导致口服吸收不良。45 许多研究小组正在努力通过纳米药物输送系统（如纳米制剂、
奥斯汀·C·海耶斯
• CU 博士论文工作 2018 年 8 月至今 直驱发电机比齿轮发电机具有更高的可靠性；但是，它们通常非常大（10MW 涡轮机重达 220 吨）。其中大部分质量是结构支撑材料。通过实施适合增材制造的拓扑优化和晶格结构，发电机重量可减轻多达 50%。此外，通过集成先进的冷却方法，可以显着提高功率密度，从而进一步减轻重量并降低机器成本。我制造了一个定制的 3 kW 发电机来测试各种冷却技术所能实现的最大电流密度，并使用这些数据来支持高功率密度 12 MW 直驱风力涡轮发电机的分析设计。我还研究了增材制造的空气质量和糊料挤出工艺的建模。 • HP Inc 金属 3D 打印实习生 2019 年 5 月 - 2019 年 8 月 在 HP Inc 的第二次实习中，我致力于开发用于现场打印机监控的方法和指标，以改善分层缺陷和各向同性。粉末粘合剂喷射本质上是一个分层过程，这会导致烧结缺陷。我创建了一个 MATLAB 脚本来自动分析烧结横截面以确定定量打印指标 • HP Inc 金属 3D 打印实习生 2018 年 5 月 - 2018 年 8 月 在 HP Inc 工作期间，我开发了一种高速成像装置，以更好地了解 3D 打印过程。我研究了粉末粘合剂喷射应用中的粉末-粘合剂相互作用。金属打印提出了聚合物粉末-粘合剂喷射中未曾见过的独特挑战；因此，我的工作是为了更好地理解这些独特的挑战。 • RIT 硕士论文工作 2016 年 8 月 - 2018 年 5 月 在我的硕士论文中，我使用金属增材制造的微结构来增强池沸腾传热。RIT 与 Vader Systems 合作，获得了第一台液体磁喷射 3D 打印机（现为 Xerox ElemX）。该打印机使用线材将熔融的铝液滴一滴地喷射到构建平台上，以产生高沉积速率和高分辨率。在我的项目中，我使用这项技术构建了新颖的微结构，以利用增材制造实现的气泡设计将池沸腾传热提高多达 7 倍•微流体高级设计项目（HP 赞助）2017 年 8 月 - 2018 年 5 月通过 RIT 进行的多学科项目，我们小组在惠普公司的支持下提出了自己的项目。我们开发了一种方法来创建一种低成本的微流体装置以评估层流的混合。目前，很难混合层流状态（例如生物医学应用所需的层流状态）。通过在 FAB 中的硅晶片上创建集成电阻加热器，并与低成本封装方法接口实现密封，可以创建一个流动混合装置。混合机制来自于实现类似于 HP 专利热喷墨技术的局部亚稳态沸腾。该项目是一个正在进行的研究项目，旨在确定其可行性和影响混合的参数。• NREL 科学本科实验室实习生 2017 年 5 月 - 2017 年 8 月在 NREL 工作期间，我使用有限元分析 (ANSYS) 来确定减轻大型直驱发电机重量的潜力。这可以减少 24% 的质量，同时还可以将径向偏转减少 60%。最佳的添加方法是粉末粘合剂喷射，并使用多喷射打印创建实验模型以证明设计的可打印性。我们的研究产生了两份会议论文集和两项 ASME 论文奖。• 在 IBM 与高级热能效率实验室合作 2016 年 5 月 - 2016 年 8 月在 IBM，我的工作是密封一个实验性的两相测试回路，该回路之前出现泄漏，已停运一年半。这涉及使用与 Matlab 脚本交互的 LabVIEW 数据采集来确定 Swagelok 系统是否长时间保持真空。此外，我与其他实习生和热工程师合作设计了一张流量卡，以模拟主机中的实际压降。然后，这张流量卡被 3D 打印出来并进行测试，以查看它是否对齐
什么是超导性的BCS理论
bcs理论：探索其在高温超导体中的基本原理和挑战Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论是凝聚态物理学的一个关键概念，为自1957年以来提供了超导性的显微镜解释。这种现象涉及在临界阈值以下的温度下进行电力无电的材料。BCS理论的关键在于库珀对的形成，尽管它们是自然的排斥，但它们是一对电子。在低温下，这种配对是通过声子介导的吸引力在超导体的晶格结构中促进的。基态和首先激发状态之间的能量差距在维持超导性中起着至关重要的作用。BCS理论在各个领域都具有深远的影响，包括使用MRI机，粒子加速器和量子计算的医学成像。它的影响超出了对核物理，天体物理学和中子星研究的超导性，赢得了创作者约翰·巴丁（John Bardeen），莱昂·库珀（Leon Cooper）和罗伯特·施里弗（Robert Schrieffer），1972年诺贝尔物理学奖。然而，BCS理论面临着在1980年代发现的高温超导体的挑战。这些材料在温度下表现出超导性能，远远高于BCS理论的预测，这表明了另一种机制。研究人员正在探索理论，例如BCS-BEC交叉和磁波动，以了解这些现象。非常规超导体由于其不同的对称特性而构成挑战。这导致了新的理论模型的发展，这些模型试图扩展或补充原始的BCS框架。超导性的应用导致了MRI和粒子加速器以外的技术进步，包括材料科学方面的重大发展。bcs理论是理解超导性的基本框架，尽管局限性地解释了高温和非常规的超导性，但仍对其性质和指导技术创新提供了深刻的见解。该理论将超导性描述为由cooper Pairs Pairs Pairs的核物理学引起的微观效应。Bardeen，Cooper和Schrieffer于1957年提出了BCS理论，于1972年在1972年获得了诺贝尔物理学奖。在1950年代中期，超导性的势头取得了进展，从1948年的1948年论文提出的一致性是由于现象学方程而提出的一致性。温度和压力具有显着的关系，温度受压力变化的强烈影响。虽然BCS理论被广泛接受为超导性的基本解释，但人们认为其他因素正在发挥作用，有助于这种现象。这些潜在的机制尚未完全理解，甚至可能在低温下控制某些材料的行为。在极低的温度下，费米表面附近的电子变得不稳定，从而形成了库珀对。在常规超导体中，这种吸引力通常归因于电子 - 武器相互作用。这种现象首先是由库珀观察到的，他证明了结合是在有吸引力的潜力的情况下发生的，无论其强度如何。相比之下，BCS理论仅要求潜在具有吸引力，而无需指定其起源。该框架将超导性解释为库珀对凝结产生的宏观效应，库珀对表现出了一些玻色子性能。在足够低的温度下，这些对可以形成大型的玻色网凝结物。通过使用Bogoliubov变换，尼古拉·博格洛博夫（Nikolay Bogolyubov）也独立地开发了超导性的概念。在许多情况下，通过与振动晶体晶格（Phonons）的相互作用，间接引起配对所需的电子之间的有吸引力的电子相互作用。此过程涉及一个吸引晶格中附近正电荷的电子，导致另一个电子移入较高的正电荷密度区域。随着这些电子的相关性，它们会形成高度集体的冷凝物。打破一对所需的能量与超导体内所有对中的所有对所需的能量密切相关，从而使外力更难破坏配对。这种集体行为对于理解超导性至关重要，因为它使电子能够抵抗外部影响并保持通过超导体的恒定流动。BCS理论从假设电子之间的相互作用的假设开始，这可以克服库仑排斥。高温超导性的行为很复杂，尚未完全理解。虽然这种吸引力通常是间接的，这是由电子晶格耦合引起的，但基本机制对于理解理论的结果并不是至关重要的。实际上，在没有这种相互作用的系统中观察到了库珀对，例如同质磁场下的费米亚的超速气体。bcs理论提供了金属中量子力学多体状态的近似，从而通过有吸引力的相互作用形成了库珀对。在正常状态下，电子独立移动；但是，在BCS状态下，由于吸引力的潜力降低，它们被绑定在一起。形式主义是基于波函数的变异ansatz，后来证明在对的密集极限中是精确的。尽管取得了重大进展，但稀释和致密政权之间的跨界仍然是一个空旷的问题，吸引了超低气体领域的关注。BCS理论的关键方面包括带隙，临界温度和同位素对超导性的影响的证据。测量值，例如临界温度附近的热容量的指数增加支持超导材料中能量带镜的存在。随着温度升高的结合能的降低表明电子与晶格之间的相互作用逐渐减弱。必须通过改变所有其他对的能量来打破一个能量的差距。与普通金属不同，在正常金属中，电子状态可以随着少量的添加能量而变化，当超导性停止时，该能隙在过渡温度下消失。BCS理论提供了表达式，以表明差距在费米水平上以吸引力和单粒子密度的强度生长。它还解释了当材料进入超导状态时状态的密度如何变化，而在费米水平上没有电子状态。在隧道实验和超导体的微波反射中，最直接观察到了这种能隙。BCS理论预测了能量差距对温度的依赖性，包括其在零温度下的通用值。在1950年，两个独立的小组在使用不同的汞同位素时发现了超导性的同位素效应。这一发现很重要，因为它揭示了同位素的选择可能会影响材料的电性能和晶格振动的频率。同位素效应表明，超导性与晶格的振动之间的联系，后来成为BCS理论的关键组成部分。由其中一个组进行的Little -Parks实验提供了早期的迹象，表明库珀配对在超导性中的重要性。通过对二吡啶镁等材料等材料的研究进一步探讨了这一原理，该材料被认为是BCS超导体。BCS理论发展中的关键里程碑包括John Bardeen，Leon Cooper和John Schrieffer的作品，后者发表了有关库珀对中电子超导性显微镜理论和电子结合能的论文。他们的工作为我们理解超导性及其与晶格振动的关系奠定了基础。后来的发现，例如Bednorz和Müller在1986年的发现，揭示了某些材料中高温超导性的潜力。最近，研究继续探索这种现象，并在2011年报告了值得注意的发现。BCS理论是理解超导性的基石，它源于W. A.和Parks R.D.在1962年发表的超导缸中量子周期性的观察。这一理论是由莱昂·库珀（Leon Cooper），约翰·巴丁（John Bardeen）和J.R. Schrieffer在1950年代后期的《绑定电子对的开创性论文and syproscopic理论》中进一步开发的。他们的工作为理解某些材料在比温度以下时如何表现出零电阻的基础奠定了基础。Schrieffer的书《超导性理论》（1964）以及其他文本，例如廷克汉姆（Tinkham）的“超导性概论”和de gennes的“金属和合金的超导性”，提供了对BCS理论的全面解释。该理论已被广泛接受，并且仍然是研究的主题，其应用在包括量子材料和超导体 - 绝缘体跃迁在内的各个领域。对该主题的著名作品的引用包括库珀的“堕落的费米气体中的绑定电子对”，巴尔丁的“超导性显微理论”和“超导性理论”。BCS理论已经进行了广泛的研究，许多研究人员为其发展做出了贡献。体育学提供了超导性的基础知识的介绍，而舞蹈类比为Bob Schrieffer所描述的BCS理论提供了创造性的解释。超导性的研究仍然是一个积极的研究领域，并持续努力理解和应用BCS理论中概述的原则。
BCS超导性理论的显着特征
BCS超导性理论：由约翰·巴丁（John Bardeen），莱昂·库珀（Leon Cooper）和罗伯特·施里弗（Robert Schrieffer）开发的开创性理论，成功地模拟了I型超导体的特性。关键概念通过与晶格的相互作用围绕着靠近费米水平的电子的配对成库珀对。这种现象是由于与晶格振动相关的电子之间的轻微吸引力，从而导致了声子相互作用。在这种配对状态下，电子行为与单个费米子的行为明显不同。与遵守保利原则的费米子不同，库珀对可以凝结到相同的能量水平，表现出更类似于玻色子的特性。配对会导致电子的能量较低，并在其上方产生能量间隙，从而抑制了碰撞相互作用，从而导致普通电阻率。对于热能小于带隙的温度，材料表现出零电阻率。BCS理论已准确地描述了I型超导体的测量特性，从而通过称为Cooper Pairs的电子对耦合对耦合的电子对设想无电阻传导。was consistent with having coupled pairs of electrons with opposite spins The isotope effect suggested that the coupling mechanism involved the crystal lattice, so this gave rise to the phonon model of coupling envisioned with Cooper pairs Concepts of Condensed Matter Physics Spring 2015 Exercise #1 Concepts of condensed matter physics Spring 2015 Exercise #1 Due date: 21/04/2015 1.石墨烯中Dirac Fermions的鲁棒性 - 我们知道石墨烯的晶格结构具有独特的对称性，例如Adding long range hopping terms In class we have shown that at low energies electrons in graphene have a doubly degenerate Dirac spectrum located at two points in the Brillouin zone An important feature of this dispersion relation is the absence of an energy gap between the upper and lower bands However, in our analysis we have restricted ourselves to the case of nearest neighbor hopping terms, and it is not clear if the above features survive the addition of more general terms Write down the Bloch- Hamiltonian在下一个最近的邻居和接下来的邻居术语中包括幅度'和''分别绘制了情况= 1，'= 0.4 = 0.4，'= 0.2的频谱表明，Dirac锥体在下一个问题下，在下一个情况下，dirac cons cons cons cons conse cons conse conse conse conse conse的添加 蜂窝晶状体的3倍旋转对称性问题是：什么保护狄拉克频谱，即我们需要违反石墨烯中的固有对称性，以消灭低能的电子的无质量dirac频谱，即蜂窝晶状体的3倍旋转对称性问题是：什么保护狄拉克频谱，即我们需要违反石墨烯中的固有对称性，以消灭低能的电子的无质量dirac频谱，即大多数研究都集中在涉及惰性基质（例如二氧化硅或纤维素）的简单系统上[11,12]。最近，此过程已扩展到环境样本。本文描述了有关材料中超导性质和状态方程的实验和研究。研究人员应回答与氦气水平和实验设置有关的问题，解决解决方案并在线提交答案，同时最大程度地减少实验持续时间。这可以比传统的三轴光谱仪进行更准确的测量。Adrian Giuseppe del Maestro的论文讨论了超鼻子线中的超导体 - 金属量子相变，从而完整描述了由于库珀对破坏机制而导致的零温度相变。研究考虑了杂质的各种来源和对超导特性的影响，计算交叉相图并分析电导率校正和热导率校正。Kyrill Alekseevich Bugaev的另一篇论文探讨了核和HADRONIC系统中状态和相变的方程，讨论了核液体液体相过渡和解限相位过渡的准确解决的统计模型，并重点介绍了这些模型中常见的物理特征。超导性和超流量：统一复杂的现象已经对超导性的概念进行了广泛的研究，并试图解释其潜在的机制。最近的研究集中在大规范分区上，该分区直接从该框架中为有限量和阶段提供解决方案。这种方法还表明，有限体积系统会施加时间限制，从而影响这些系统内可能状态的形成和衰减率。这项研究的一个重要结果是使用丘陵和Dales模型计算物理簇中表面熵的上限和下限。此外，已经评估了第二个病毒系数，以说明HADRON之间的硬核排斥潜力的洛伦兹收缩，从而进一步巩固了我们对这些相互作用的理解。根据参考。此外，将大量的重夸克 - 格鲁恩袋纳入统计描述中，可以增强我们对这些复杂系统的理解。这些进步证明了统一理论框架在阐明错综复杂的现象（如超导性和超流量）中的力量。历史上超导科学的发展，人们普遍认为可以通过电子对的形成来解释超导性。但是，由于配对电子的零点振荡和缺乏颗粒间吸引力，因此配对电子无法自发形成超导冷凝物。为了解决这一限制，研究人员提出了模型，配对电子可以订购其零点波动，从而导致颗粒之间的吸引力。此排序过程可以创建统一的颗粒集合，从而产生超导性。一种可比的机制是HE-4和HE-3中超流体现象的基础，其物理原理在同时控制这两种现象。发现这些共享机制强调了理论框架在统一物理学中看似不同的概念中的重要性。关键字：超导性，超流量，零点振荡**第1部分：金属中的金属**，电子通过短距离的排斥潜力相互互动（筛选的库仑）。该系统等效于一个自由电子系统，这意味着，出于实际目的，我们可以将金属电子视为具有重新归一化参数的非相互作用的费米。该方程式解释了场的排斥。有限温度下的特定热容量与激发和行为的体积成正比4KFK，其中KF是费米波数。**第2部分：超导体中的电子相互作用**研究研究了常规和非常规超导体中的电子声子相互作用。该研究的重点是使用非弹性中子散射的经典超导体的声子光谱和铅。虽然著名的BCS理论（1957）解释了古典超导性的大多数方面，但仍有兴趣研究这些材料中的声子寿命。研究使用新的高分辨率中子光谱仪在μEV阶的能量分辨率的大量动量空间内测量声子线宽度。研究还讨论了声子的线宽度如何与电子偶联参数λ成比例。**第3部分：Meissner效应的经典偏差**最近的一项研究声称提供了对Meissner效应的经典解释，但是该论点滥用了Gennes对超导体中通量驱动的推导。该研究旨在纠正这一错误，并提供纯粹的Meissner效应的经典推导。Meissner在超导体中的效应解释了经典研究人员使用几个论点来讨论超导体中的Meissner效应，这将在这里很大程度上被忽略。相反，我们专注于基于De Gennes的经典教科书[2]的最关键论点。通过将该方程取代为动能的表达式，我们可以得出伦敦方程。但是，De Gennes从未得出这个结论。但是，De Gennes从未得出这个结论。1，超电流密度表示为j（r）= n（r）v（r），其中n是超导电子的密度，v是电子速度或漂移速度，如de Gennes所指出的那样。最小化动能和磁能总和后，获得了F.和H. Londons的方程：H +λ2∇×（∇×H）= 0，其中λ是穿透深度。essén和Fiolhais使用此结果来得出结论，超导体只是完美的导体。拓扑量子计算具有独特的属性，包括接近效应设备。拓扑绝缘子表面状态可以被认为是“一半”的普通2D电子气（2DEG）或四分之一的石墨烯，具有EF（交换场）自旋偏光Fermi表面。电荷电流与自旋密度有关，并且旋转电流与电荷密度有关。Berry的阶段适用于该系统，使其对疾病变得稳健。然而，它也表现出弱的抗静脉化，这使得无法定位外来状态。当系统的对称性破裂时，表面能隙会形成，从而导致异常的量子霍尔状态和拓扑磁电效应。在某些情况下，表面被张开而不会破坏对称性，从而揭示了更多的外来状态。这些状态需要内在的拓扑顺序，例如非亚伯分数量子霍尔效应（FQHE）。轨道量子厅效应涉及dirac费米的Landau水平，而“分数” IQHE的能量方程为2e_xy = 1/2hb。可以通过将磁性物质沉积在表面上来诱导异常QHE。这会在域壁上产生手性边缘状态，其中DM（域壁磁化）和-DM处于平衡状态。拓扑磁电效应是这种现象的结果，其“ Q项”描述了其行为。一项由Qi，Hughes和Zhang于2008年发表的研究证明了这种效应在具有磁损失表面的Ti的固体圆柱体中存在。在2009年的另一项研究中，艾森，摩尔和范德比尔特探索了超导性的微观理论，这对于理解这些现象至关重要。给定文章文本此处：1957年，Bardeen，Cooper和Schrieffer（BCS）开发了关于超导性的开创性理论。这项开创性的工作导致了1972年授予这些科学家的诺贝尔物理学奖。在1986年发现了高温超导性，在Laba-Cu-O中发现了一个显着的突破，温度高达30 kelvin。进一步的实验显示出其他材料，表现出大约130 kelvin的过渡温度，与先前限制约30 kelvin的大幅增加。良好的过渡温度在很大程度上取决于压力。虽然BCS理论为理解超导性提供了一个重要框架，但人们普遍认为其他效果也在起作用，尤其是在低温下解释这种现象时。在非常低的温度下，费米表面附近的电子变得不稳定并形成库珀对。库珀的作品证明，即使存在薄弱的有吸引力的潜力，这种结合也会发生。在常规超导体中，吸引力通常归因于电子晶格相互作用。但是，BCS理论只要求潜力具有吸引力，而不论其起源如何。BCS框架将超导性描述为库珀对凝结产生的宏观效应，Cooper Pairs（表现出表现出骨体性能）。这些玻色子可以在足够低的温度下形成大型的玻色网凝结物，从而导致超导性。在许多超导体中，配对所需的电子之间的有吸引力的相互作用是通过与声子（振动晶体晶格）的相互作用间接介导的。产生的图片如下：通过导体移动的电子吸引附近的晶格正电荷，导致另一个具有相反旋转的电子，以移入较高的正电荷密度区域。这种相关性导致形成高度集体的冷凝物。在此“凝结”状态下，一对的破裂会影响整个冷凝物的能量 - 而不仅仅是一个电子或一对。因此，打破任何一对所需的能量与打破所有对所需的能量（或两个以上的电子）有关。由于配对的增加，导体中振荡原子的踢脚在足够低的温度下不足以影响整个凝聚力或单个“成员对”，从而使电子能够保持配对并抵抗所有外部影响。因此，冷凝水的集体行为对于超导性至关重要。在许多低温超导体中都满足了这种情况。BCS理论首先假设可以克服库仑排斥的电子之间的吸引人相互作用。在大多数材料（低温超导体）中，这种吸引力通过电子晶体耦合间接带来。但是，BCS理论的结果不取决于有吸引力的相互作用的起源，其他效果也可能起作用。在超速费米斯气体中，磁场对其feshbach共振进行了细微调节，科学家已经观察到成对形成。这些发现与表现出S波状态的常规超导体不同，在许多非常规高温D波超导体中并非如此。尽管有一些描述这些情况的BCS理论的扩展，但它们不足以准确描述高温超导性的特征。BCS形式主义可以通过假设它们之间的有吸引力的相互作用，形成库珀对，从而近似金属中的电子状态。与正常状态下的单个电子行为相反，在吸引力下形成了绑定对。最初在该降低电势内提出的波函数的变异性ANSATZ后来被证明是在致密对方案中的精确性。对超速气体的研究引起了人们对稀释和致密费米对之间连续交叉的开放问题的关注。值得注意的是，同位素对临界温度的影响表明晶格相互作用在超导性中起着至关重要的作用。在某些超导体的临界温度接近临界温度附近的热容量的指数增加也意味着能量带隙。此外，随着系统接近其过渡点的结合能量，测得的能量差距降低了临界温度的暗示。这支持了以下想法，即在超导状态下形成的结合颗粒（特别是电子对），以及它们的晶格相互作用绘制了更广阔的配对电子图片。bcs理论做出独立于相互作用细节的预测，只要电子之间的吸引力很弱即可。通过许多实验证实了该理论，表明库珀对形式及其相关性来自保利排除原则。要打破一对，必须改变所有其他对的能量，从而为单粒子激发产生能量差距。此间隙随着有吸引力的相互作用的强度而生长，并且在过渡温度下消失。bcs理论还描述了在进入超导状态时状态的密度如何变化，其中消除了在费米水平的电子状态。在隧道实验和超导体的微波反射中直接观察到能量间隙。该理论预测了能量差距对温度和临界温度的依赖性，δ（t = 0）= 1.764 kbtc的通用值。在临界温度附近，关系接近δ（t→Tc）≈3.06kbtc√（1-（t/tc））。该理论还预测了Meissner效应和温度的渗透深度变化。BCS理论解释了超导性是如何以电子 - 音波耦合和Debye截止能量而发生的。它正确地描述了临界磁场随温度的变化，将其与费米水平的状态温度和状态密度有关。过渡温度（TC）与这些因素有关，TC与材料中使用的同位素的质量的平方根成反比。这种“同位素效应”首先是由1950年在汞同位素上独立工作的两组观察到的。BCS理论表明，超导性与晶格的振动有关，该晶格为库珀对中电子提供了结合能。Little-Parks实验和其他研究支持了这一想法，某些材料（例如二氨基镁）表现出BCS样行为。BCS理论所涉及的关键因素包括： *电子偶联（V）和Debye截止能量（ED） *在费米级别（N（N（N（0））） *的电子密度 * *同位素效应，其中TC与本质理论的平方关系质量相反，与BC的质量相关的质量相关的质量是基础的，而BC的质量是基本的，其bc的质量是基础的，其bc的质量是基本的。晶格振动和电子偶联。超导性的发展以20世纪中叶的几个关键里程碑和发现为标志。在1956年，物理学家白金汉发现超导体可以表现出很高的吸收。大约在同一时间，伊曼纽尔·麦克斯韦（Emanuel Maxwell）在汞的超导性中发现了“同位素效应”的证据，这导致了对这一现象的进一步研究。让我知道您是否要我添加或删除任何东西！在1950年，包括雷诺，塞林和赖特在内的一组研究人员报告说，汞同位素的超导性。这一发现之后是Little，Parks观察到1962年超导缸的过渡温度中的量子周期性。多年来，研究继续提高我们对超导性的理解，并从库珀，巴丁，施里弗和de gennes等物理学家做出了明显的贡献。Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论的发展，该理论解释了电子如何形成对超导性的对，这是该领域的主要突破。最近的研究还集中在“小公园振荡”现象上，该现象与超导状态和绝缘状态之间的过渡有关。新理论和模型的发展继续提高我们对超导性的理解，并从施密特（Schmidt）和廷克汉姆（Tinkham）等研究人员做出了重要贡献。BCS理论已被广泛采用，仍然是现代物理学的重要组成部分，许多资源可用于学习这个复杂的主题。在线档案和教育材料，例如BCS理论的《体育学》页面和鲍勃·施里弗（Bob Schrieffer）的录音，可访问对该主题的关键信息和见解。注意：我删除了一些与释义文本无关的引用，仅保留了最重要的文本。