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göttingen和量子力学1简介
在这次演讲中，阐明了Gottingen在制定量子力学中所起的核心作用。首先要简短的历史记录，对二十世纪的二十年来实现这一目标的早期步骤[1]。量子理论制定的第一步发生在1900年，马克斯·普朗克（Max Planck）通过将墙壁作为谐波振荡器的系统来解释黑体辐射的光谱。他假设发出和吸收的能量是Hν的整数倍数，其中ν是振荡器的频率，H是普朗克的常数，他使用热力学参数提前引入了Planck的常数。在1905年，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）假设存在光量子（仅在后来被称为光子）。这使他得出了光电效果的理论解释。卢瑟福（Rutherford）对金箔（1911）的α颗粒的散射实验提出了一种原子的行星模型，并具有沉重的带电核由电子表现出来。由于电子执行加速运动，它们会根据麦克斯韦的方程式辐射，因此这些原子在经典物理学的描述中不能稳定。这与提出的J.J.的李子布丁模型相反。汤姆森（Thomson）在1904年。在此模型中，假定电子在连续的正电荷背景和固定配置中自由频道，其中没有发射辐射[2]。该模型是由卢瑟福的实验伪造的。此假设导致离散的能量值e n w（n）= - e r /n 2 < /div> < /div>尽管这一事实是类似的“ Jellium模型”，但在固态物理学的后面引入了与模仿简单金属的特性。为了了解原子的稳定性并提出了高温下氢发出的光谱线的理论描述，NILS BOHR（1885-1962）在1913年推测，该电子不会辐射电子在integer of Integer of integer of integer of integer of integer fy的值中，该值不在integer of integul of integul上。
光催化剂编辑中的异性结论的特殊主题
为了抑制光生的电子和单个光催化剂中孔的重组，一种重要的方法是通过结合两个光催化剂来设计异构。此方法已广泛用于增强复合材料的光催化性能。在开始时，大多数人都使用II型电荷载体传递机制来解释复合半导体的出色活性。虽然II型杂插机制可以说明空间中光所产生的电子和孔的分离，但它面临着巨大的问题和挑战。首先，复合光催化剂的还原能力随着光基电子从高传导带（CB）转移到低CB的转移而降低。同样，复合光催化剂的氧化能力随着孔从较低的价带（VB）转移到较高的Vb而降低。因此，从热力学的角度来看，由于系统的氧化还原能力降低，该电荷载体转移对光催化的降低有害。其次，从动态的角度来看，由于其强的电子电子库仑排斥力，因此不可能将电子从一个光催化剂转移到另一个光催化剂。同样，孔也不可能从低Vb转移到高VB。因此，近年来越来越多的研究表明，II型异质结载体转移机械机械不正确。在2019年，为了解决II型异质结构机制中电荷载体转移机制的问题，首先提出了一种新的步骤方案（S-SCHEME）杂结概念。S-Scheme杂结包含两个不同的半导体光催化剂，即还原光催化剂（RP）和氧化光催化剂（OP）。RP的CB，VB和费米水平高于OP。在RP和OP接触之后，由于RP和OP具有不同的费米水平，RP中的电子将转移到OP，直到其界面处的费米级别相等。该电子转移分别以正电荷和负电荷导致RP和OP。最后，在界面上构建了内置电场，其方向是从RP到OP。在光照射下，电子从两个光催化剂的VB都激发到其CBS。然后，内置的电场驱动了光生电子从OP转移到RP。因此，光生的电子和孔在空间上
蛋白质靶向药物的普遍转录组相互作用
核糖体 RNA 的 OH 甲基化。此外，RBRP 能够以核苷酸水平的精度映射含有 poly(A) 尾的 ~16,000 个 RNA 上的结合位点，并揭示 RNA-药物结合、RNA 结合蛋白 (RBP) 以及 RNA 结构可及性和动力学之间的复杂相互作用。结果与讨论 RBRP 解码体内蛋白质靶向小分子药物的转录组相互作用。我们的分析方法涉及使用细胞通透性的 RNA 酰化探针（采用酰基咪唑取代的连接子在 RNA 2′-OH 基团处发生反应）来评估和量化药物结合细胞 RNA 的趋势（图 1d）。药物的酰基咪唑缀合物与结构化 RNA 或蛋白质-RNA 界面的结合应导致酰化 2′-OH 在药物结合位点附近富集。我们通过修改体内 RNA 映射协议 20、通过 poly(A) 下拉分析信使 RNA (mRNA) 和非编码 RNA (ncRNA) 并对得到的文库进行高深度测序（每个重复>1100 万个读取）来识别这种结合促进的酰化。具体而言，RNA 药物结合位点富含酰化的 2′-OH 基团，这会导致逆转录酶 (RT) 停止。这些停止通过生物素介导的下拉 20 和与未修饰药物的竞争在随机 RNA 断裂和随机位点反应中富集。这种比较工作流程使我们能够在整个细胞 RNA 群体中精确定位和量化结合位置；只有与未修饰药物表现出竞争的位点才被评为真正的药物结合位点。RBRP 揭示了羟氯喹 (HCQ) 的转录组相互作用。作为对小分子药物体内转录组相互作用的初步评估，我们在人胚胎肾细胞 HEK293 中使用含有叠氮基“点击”手柄的药物羟氯喹 (HCQ) 的酰基咪唑缀合物进行了 RBRP 实验原型 (图 2a-b)。HCQ 最初被批准用于治疗疟疾，最近被研究用于治疗 COVID-19 感染，已知会导致原因不明的视网膜病变和心肌病 21,22。鉴于其融合的芳香环和正电荷，以及它与已知 RNA 结合剂的结构相似性，其结构表明可能对折叠 RNA 具有亲和力 (图 2a，右图)。为了测试这种可能性，我们在没有或存在过量竞争药物 (未修饰的 HCQ) 的情况下用 HCQ 的酰化类似物 (HCQ-AI，图 2b) 处理 HEK293 细胞 30 分钟，并对 poly(A)+ 转录本进行 RBRP。我们使用 icSHAPE 管道 20,23（读取深度= 200 作为阈值）来
有机电子中的界面
Mats Fahlman 1、Simone Fabiano 1、Viktor Gueskine 1、Daniel Simon 1、Magnus Berggren 1,2 和 Xavier Crispin 1,2 * 1 瑞典诺尔雪平林雪平大学 ITN 有机电子实验室。 2 瑞典诺尔雪平林雪平大学 ITN 瓦伦堡木材科学中心。 *电子邮件：xavier.crispin@liu.se Toc Blurb 有机半导体与多种材料形成干净的界面，包括金属、其他有机半导体、电解质、电介质和生物体。在本综述中，我们讨论了这些界面的性质及其在有机电子器件功能中的核心作用。摘要未掺杂的共轭有机分子和聚合物具有半导体的性质，包括电子结构和电荷传输，可以通过化学设计轻松调整。此外，有机半导体 (OS) 可以进行 n 掺杂或 p 掺杂，成为有机导体（所谓的合成金属），并可表现出混合电子和离子电导率。与无机半导体和金属相比，有机（半）导体具有一个独特的特性：暴露在空气中时，其表面不会形成绝缘氧化物。因此，OS 与许多材料（包括金属和其他 OS）形成干净的界面。过去 30 年来，人们对 OS-金属和 OS-OS 界面进行了深入研究，并形成了一致的理论描述。自 21 世纪以来，人们越来越关注有机电子器件中的界面，这些界面涉及电介质、电解质、铁电体甚至生物有机体。所有这些界面都是有机电子器件功能的核心，界面的物理化学性质决定了光、激子、电子和离子的界面传输，以及电子向细胞分子语言的转导。 [H1] 引言有机半导体 (OS) 可用作各种 (光) 电子器件和电路中的活性材料。与硅基电子器件相比，有机电子器件具有许多独特的特性，例如大的光吸收和发射、溶液可加工性、机械柔韧性以及混合离子和电子传导。OS 包括基于共轭分子或聚合物的一大类半导体（图 1）。OS 的 π 电子形成价带和导带。在还原或氧化时，π 系统容纳负电荷或正电荷，而相反电荷的反离子则中和整个材料。重掺杂会导致电子结构发生剧烈变化，使得带隙消失，位于占据能级和未占据能级之间的费米能级可以定义为费米玻璃 1、金属 2 或半金属 3 。因此，未掺杂和掺杂的 OS 是非常不同的材料，但它们具有一个独特的特性：与无机半导体不同，暴露在空气中时其表面不会形成绝缘氧化物。因此，操作系统
在铵连接的二陈代
人工分子机器，由几个分子组成的纳米级机器，提供了转化涉及催化剂，分子电子，药物和量子材料的场的潜力。这些机器通过将外部刺激（如电信号）转换为分子水平的机械运动来运行。二纯化，一种特殊的鼓形分子，由夹在两个五元碳环之间的铁（Fe）原子组成，是分子机械的有前途的基础分子。它的发现于1973年获得了诺贝尔化学奖，此后已成为分子机器研究的基石。是什么使二新世如此吸引人的是其独特的特性：Fe离子的电子状态从Fe +2到Fe +3的变化，导致其两个碳环在中央分子轴周围旋转约36°。通过外部电信号控制该电子状态可以实现精确控制的分子旋转。然而，实际应用的一个主要障碍是，当吸附到底物表面，尤其是扁平金属底物的表面，即使在超高的真空条件下，也很容易分解。到目前为止，尚未发现一种未发现锚定在没有分解的表面上的确定方法。他们成功地创建了世界上最小的电气控制的分子机。“在这项研究中，我们通过使用二维冠状醚膜预先涂层来成功稳定并吸附的二茂铁分子到贵族金属表面上。重要的是，在在一项开创性的研究中，由日本千叶大学工程研究生院副教授Yamada副教授领导的研究小组，包括千叶大学工程学院的PeterKrüger教授，日本分子科学学院Satoshi Kera教授，日本分子科学研究所，Masaki Horie of Masaki Horie of ther Internation of ther Internation of the National the the Hua the Hua the Hua the hua the hua the hua the hua。这是原子量表上基于二革新的分子运动的第一个直接实验证据。他们的发现发表在2024年11月30日的《小杂志》中。为了稳定二茂铁分子，该团队首先通过添加铵盐来修改它们，形成纤新新世铵盐（FC-AMM）。这种提高的耐用性，并确保可以将分子牢固地固定在基板的表面上。然后将这些新分子固定在由冠状环状分子组成的单层膜上，这些膜被放置在平坦的铜底物上。冠状环分子具有独特的结构，其中央环可以容纳各种原子，分子和离子。Yamada教授解释说：“以前，我们发现冠状环节可以在平坦金属底物上形成单层膜。 该单层将FC-AMM分子的铵离子捕获在冠状醚分子的中央环中，从而防止了二陈代的分解，通过充当对金属底物的屏蔽。”接下来，团队放置了扫描隧道显微镜（STM）探针在FC-AMM分子的顶部，并施加了电压，这引起了分子的横向滑动运动Yamada教授解释说：“以前，我们发现冠状环节可以在平坦金属底物上形成单层膜。该单层将FC-AMM分子的铵离子捕获在冠状醚分子的中央环中，从而防止了二陈代的分解，通过充当对金属底物的屏蔽。”接下来，团队放置了扫描隧道显微镜（STM）探针在FC-AMM分子的顶部，并施加了电压，这引起了分子的横向滑动运动具体而言，在施加-1.3伏的电压时，一个孔（电子留下的空置）进入了Fe离子的电子结构，将其从Fe 2+切换到Fe 3+状态。这触发了碳环的旋转，并伴有分子的横向滑动运动。密度功能理论计算表明，由于带正电荷的FC-AMM离子之间的库仑排斥，这种横向滑动运动发生。
能力T4P的DNA结合的分子基础在革兰氏阳性和革兰氏阴性物种中是不同的
The molecular basis for DNA-binding by competence T4P is distinct in Gram-positive and Gram-negative species Nicholas D. Christman 1 and Ankur B. Dalia 1, * 1 Department of Biology, Indiana University, Bloomington, IN *Correspondence to: ankdalia@iu.edu ABSTRACT Competence type IV pili (T4P) are bacterial surface appendages that facilitate DNA uptake during通过自然转化的水平基因转移。这些动态结构从细胞表面积极延伸，与环境中的DNA结合，然后缩回以将结合的DNA进口到细胞中。能力T4P在不同的革兰氏阴性（DIDERS）和革兰氏阳性（单胚层）细菌中发现。虽然DIDERM能力T4P的DNA结合机制已成为强化研究的最近重点，但对单胚层能力T4P的DNA结合知之甚少。在这里，我们使用肺炎链球菌作为模型系统来解决此问题。能力T4P可能通过称为次要PILIN的尖端相关的蛋白质复合物与DNA结合，最近的工作突出了单胚层和DIDERM能力T4P之间的高度结构保护。在diderms中，一个次要的pilin fimt中带正电荷的残基对于DNA结合至关重要。我们表明，尽管这些残基在comgd中保存下来，但它们的单胚层同源物，但它们仅在DNA吸收中起较小的作用以进行自然转化。相反，我们发现邻近的小pilin comgf（单胚层的PILW同源物）中有两孔充电的残基在自然转化的DNA吸收中起主要作用。在diderm和单胚层中，一个此外，我们发现这些残基在其他单死机中是保守的，但不是diderms。在一起，这些结果表明，DNA结合的分子基础在单胚层和DIDERS能力T4P中独立发散或演变。作者摘要多种细菌使用称为IV型pili型能力（T4P）的细胞外结构，从其环境中吸收DNA。T4P对DNA的摄取是自然转化的第一步，这是一种水平基因转移模式，有助于抗生素抗性和毒力性状在各种临床上相关的革兰氏阴性（DIDERM）和革兰氏阳性（革兰氏阳性（单一型）细菌种类物种中的传播。虽然能力T4P在DIDERMS中的DNA结合的机理一直是最近研究的领域，但对单胚层能力T4P如何结合DNA的了解相对较少。在这里，我们探讨了单胚层能力T4P如何使用肺炎链球菌作为模型系统结合DNA。我们的结果表明，虽然单胚层T4P和DIDERS T4P可能具有保守的结构特征，但每个系统的DNA结合机制都是不同的。引言自然转化（NT；也称为遗传转化或自然能力）是多种细菌和古细菌中水平基因转移的广泛保守机制[1]。在此过程中，细胞从环境中占用自由DNA，通过同源重组将其整合到其基因组中。NT的第一步是细胞外DNA的吸收，这是由称为能力T4P的动态表面附属物促进的。能力T4P积极延伸到细胞外环境，与游离DNA结合，然后缩回以促进DNA的摄取，如Diderm Vibrio cholerae [2]和单肽S.肺炎[3]中所示。由细胞质ATPase Motor提供动力的跨膜分子机支持了Pili的主动延伸和缩回[4-6]。通过这种活性，T4P的能力促进了双链DNA在DIDERMS中的prode骨中的吸收，或单胚层中细胞壁和细胞质膜之间的空间（即“革兰氏阳性的periplasm” [7]）。这种DNA的弯曲被ComeA结合，ComeA是一种周围（DIDERS）或膜上的（单胚层）DNA结合蛋白，该蛋白充当分子棘轮，以进一步驱动DNA摄取[8-10]。
什么是DNA隔离定义
DNA提取自1869年弗里德里希·米舍（Friedrich Miescher）首次试图隔离它以来，它已经走了很长一段路，意外地发明了一种核酸隔离方法，后来其他人会完善。该过程涉及分解细胞膜和核信封以获得DNA，这对于PCR，DNA克隆，测序和电泳等各种分子生物学应用至关重要。取决于样本类型 - 需要植物，血液，细菌或其他 - 需要不同的提取方法，每种方法都有自己的手术，以确保DNA的所需纯度和数量。从苯酚 - 氯仿等醇到蛋白酶K，CTAB，自旋柱，磁珠等等，存在各种技术，每个技术都基于样品的特定要求选择。DNA提取的故事是连续的创新和精致之一，像Meselson和Stahl这样的先驱在1958年建立了全功能程序，而其他人则随着时间的推移贡献了他们的方法。从细胞中提取DNA的过程涉及三个主要步骤：细胞裂解，沉淀和溶解DNA。所使用的化学或组合的类型可能会根据目标和细胞类型而有所不同。对于柔软的细胞壁，如在结核分枝杆菌中发现的，用简单的裂解缓冲液加热是有效的。然而，较硬的细胞壁需要机械，化学和酶促方法来提取DNA。基于化学的DNA提取方法是基于溶液的，涉及各种有机和无机溶液。这些包括SDS，CTAB，苯酚，氯仿和硫氰酸鸟酯。所有程序的主要步骤是细胞裂解，降水和洗脱。基于溶液的（化学）DNA提取进一步分为基于有机溶剂的和基于无机溶剂的方法。有机溶剂（如苯酚和氯仿）以前已被使用，但由于危险而灰心。相反，采用了更安全的替代方案，例如Triton X100和EDTA。不同的化学物质有特定目的；蛋白酶K等酶分解蛋白质直接靶向氨基酸连接。DNA提取过程的有效性可能受细胞类型的影响以及某些化合物或化学物质组合的使用。在冷链中，尽管有一些缺点，但基于蛋白酶K的DNA分离方法还是有效的方法。此过程的一个问题是酶的稳定性降低，随着时间的流逝而降低。使用无机溶液（例如氯化钠和乙酸钾）与蛋白酶K结合使用的盐溶液。但是，提取的DNA的纯度可能是一个问题，因为尽管获得了足够的质量，但收益率可能不会令人满意。苯酚 - 氯仿 - 异氧化酒精法（PCI）是提取DNA的另一种流行技术。它使用液化缓冲液，苯酚和氯仿对蛋白质和破坏细胞，从而产生出色的产率和纯度。可以通过使用现成的DNA提取缓冲区来修改此方法，从而快速而简单。高质量的DNA产量和简单操作系统对于准确的DNA分析至关重要。相反，基于二氧化硅的DNA提取方法提供了一种独特的方法，依赖于二氧化硅和DNA相互作用的独特化学。带正电荷的二氧化硅颗粒在离心过程中与带负电荷的DNA结合，从而允许高质量的DNA产量和易于操作。由于其简单性和有效性，该市售技术已在诊断实验室中被广泛接受。为了验证提取的DNA，可以使用溴化乙锭或其他与DNA在UV光下反应的荧光染料在琼脂糖凝胶上电泳。通过计算260 nm和280 nm波长的吸光度来测量DNA的纯度。确定DNA纯度的最常见方法是A260/A280比率，对于优质DNA，应在1.7-2.0之间。较低的比率表明存在更多的污染物。荧光测量是确定DNA产量和浓度的另一种流行方法，它由于其广泛的可用性和比吸光度方法更高的灵敏度。也可以使用二苯胺（DPA）指示器确认DNA的存在，该指标涉及DNA化学水解。与分光光度计在600 nm处的吸光度强度也可以通过将DNA浓度与已知DNA浓度的标准曲线进行比较来确定DNA浓度。已开发和应用多种用于DNA提取的方法，包括用于传染病的护理核酸测试和人类DNA提取方法。方法的选择取决于DNA的特定应用和所需的质量。
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理论讲义
由约翰·巴尔丁（John Bardeen），莱昂·库珀（Leon Cooper）和罗伯特·施里弗（Robert Schrieffer）开发的BCS理论成功地建模了I型超导体的性能。该理论的一个关键方面是通过与晶格的相互作用而形成了库珀对，这是由于与晶格振动相关的电子之间的轻微吸引力所致。这些配对的电子的行为更像是玻色子，凝结成相同的能级，并在带隙以下的温度上表现出零电阻率。获得诺贝尔奖的三人组的工作表明，超导性的临界温度取决于带隙和同位素质量，指向声子相互作用机制。给定的文章文本此处已将半导体的属性扩展到包括环境样本[11,12]。半导体表现出具有能隙（例如）为特征的带状结构，硅的EG约为1.17 eV，而EG的EG约为0.66 eV。内在的半导体，例如纯硅或锗，由于热能而导致一些电子升高到传导带。填充特定能量状态的概率遵循费米 - 迪拉克分布。在室温下，化学势（μ）和费米能（EF）大致相等。传导电子可以通过相对于费米能的能量水平来识别它们。当电子被激发到传统带中时，它留下了一个孔，该孔充当价带中的正电荷载体。杂质半导体是通过引入杂质（掺杂）来改变其电子特性而创建的。n型材料的杂质比半导体的价电子多，而P型材料的杂质具有较少的价电子。在超导性中，可以在液态氦低温器中观察到几种现象。通过测量磁场排除（Meissner效应）证明了向超导状态的过渡，因为温度通过沸腾的氦气流降低。还观察到，还观察到还观察到通过两个超导体之间的绝缘连接在超导铅缸中诱导电流的持续性。此实验的准备问题包括测量0.5英寸汞的高度，以允许蒸发氦气逃脱，防止空气逆流进入脖子，并取下插头以测量氦气水平并插入实验。应通过各种方法将这种开放条件的持续时间最小化，例如减少电线表面上的杂质或平行于其平行的磁场。这可以帮助减轻非常规超导体和其他可能导致库珀对破裂的来源的疾病的影响。超导和扩散金属状态之间产生的相变是一种复杂的现象，受到电流和热激活相滑的波动的影响。已经对此过程进行了全面分析，从而揭示了从量子临界到低温金属相过渡时，零频率电运中的非单调温度依赖性。遵循De Gennes的方法，参考。接近临界点，热电导率比显示了遵守Wiedemann-Franz定律的线性温度依赖性。在相关研究中，对强烈相互作用的国家方程的调查已经持续了近二十年。这项研究通过检查了描述核液体 - 液体相变和解糊精过渡的准确解决的统计模型，从而为这一领域做出了贡献。通过扩展热力学限制中的溶液到有限体积，研究人员直接从大规范分区中制定了相似的相类似物。已经探索了对这些系统的表面影响，表明表面的存在可以显着影响相行为，尤其是对于强烈相互作用的物质。时间限制对金属超导性和超流量的影响，电子在短范围内使用筛选的库仑电位相互作用。金属的现象学理论（称为Landau Fermi液体理论）假设这些相互作用的电子绝热连接到自由电子。这使我们能够将金属中的电子视为具有重归于参数的非相互作用的费米。有限温度下金属的比热与激发的数量成正比，即大约4kf/k，其中kf是费米波形，而ek是电子的能量。这表明金属中的电子出于实际目的的行为就像非交互式费米子。一项研究发现，声子的线宽与电子偶联参数λ成正比。然而，一些研究的重点是超导体中的电子声子相互作用，尤其是在常规和非常规的超导体中。这项研究的目的是更好地了解使用非弹性中子散射的经典超导体的声子频谱。另一项研究试图以“纯粹的经典”方式解释Meissner效应，即从超导体中驱动磁场线。但是，该论点滥用了Gennes的通量驱动，并受到其他研究人员的争议。我们不是直接解决最关键的论点，而是基于De Gennes的古典教科书摘录的基本观点[2]。1将超电流密度描述为j（r）= n（r）e*v（r），其中n是超导电子的密度，v是载体的漂移速度。通过将该方程取代到表达式中以进行动能并最大程度地减少动能和磁能的总和，可以到达F.和H. Londons的方程式：H +λ2∇×（∇×H）= 0，其中λ是穿透深度。此方程式解释了字段排斥。值得注意的是，该方程的推导不依赖于量子概念或普朗克常数。状态揭示了2DEG的特性；具体而言，它表现出半耗油的石墨烯EF自旋偏振法表面。这导致了有趣的现象，例如与旋转密度相关的电荷电流和与电荷密度相关的旋转电流。此外，Berry的阶段具有强大的疾病，显示出弱反定位但不可能的定位。当对称性打破时，表面能隙会打开，导致诸如量子霍尔状态，拓扑磁电效应或超导状态等外来状态。但是，如果表面保持不足而没有破坏对称性，甚至出现了更异常的状态，则需要固有的拓扑顺序，例如非亚伯式FQHE或表面量子厅效应。文本进一步探索了轨道QHE，e = 0 landau级别的dirac费米子和“分数” iqhe 2/3 e/h B.异常的QHE可以通过沉积磁性材料来诱导表面间隙，从而导致质量M↑M↓。在拓扑绝缘子（TIS）的背景下，文本讨论了磁电效应Qi，Hughes，Zhang '08；艾森，摩尔，范德比尔特'09。它考虑了带有磁体间隙表面的Ti的实心圆柱体，并探索了拓扑“ Q术语” 2 DL EB E E1 ME N E2 H2 H2 Q H Tr Sym。
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。