分子系统的结构和动力学由其势能面 (PES) 支配,PES 表示总能量与核坐标的关系。获得准确的势能面受到希尔伯特空间指数缩放的限制,从而将实验可观测量的定量预测从第一性原理限制在只有几个电子的小分子上。在这里,我们提出了一种明确的物理信息方法,通过基于实验数据的线性坐标变换来修改 PES 家族,从而改进和评估其质量。我们利用最近对三个不同量子化学水平的参考 PES 进行的全面的 Feshbach 共振 (FR) 测量,证明了 He‐H2+ 复合物 PES 的这种“变形”。在所有情况下,能量分布中峰的位置和强度都得到了改善。我们发现这些可观测量主要对 PES 的长程部分敏感。
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铁电体 (FE) 具有自发和可切换的电极化,不仅在基础科学领域,而且在器件应用领域都具有重要意义。传统的铁电性,例如钙钛矿氧化物 BaTiO 3 中的铁电性,归因于 Ti d 0 和氧 p 态之间的 pd 杂化,其中长程库仑力优于短程排斥力 [1]。结果,BaTiO 3 中 Ti 偏心位移被诱导,从而破坏了中心对称性。在钙钛矿超晶格如ABO3/A'BO3和层状钙钛矿(ABO3)2(AO)[2-4]中发现的“混合不当”铁电性具有不同的起源,它源于A位上的极性模式与BO6八面体的两个非极性倾斜模式之间的三线性耦合。该机制更多地依赖于晶格的几何形状(即不同层上A阳离子的反极性位移之间的非完全补偿),而不是像传统FE那样依赖于静电力[5,6]。已经提出了不同的方法来操纵铁电性。施加在薄膜上的应变可以影响BaTiO3的电极化,也可以使量子顺电的SrTiO3变为铁电体,甚至提高其转变温度[7,8]。电荷掺杂已被证明是调节铁电性和创造新相的另一种有效方式。在传统铁电材料如 LiNbO 3 和 BaTiO 3 中,可以通过增加掺杂载流子的数量来抑制铁电位移 [9–12]。而在层状钙钛矿的三线性 Ruddlesden-Popper 相中,最近的一项研究表明,在 A 3 Sn 2 O 7 中静电掺杂会导致八面体旋转增加 [13],从而增强极化。由于载流子可以屏蔽长程相互作用并倾向于保持中心对称性,因此铁电性与金属性共存是违反直觉的。这种不寻常的共存直到 2013 年才被发现,当时 LiOsO 3 被认定为第一个“极性金属” [14] − 比它的理论预测晚了六十年 [15]。最近的研究表明,二维拓扑半金属WTe 2 也表现出可切换的极化[16]。
量子模拟的复杂性并非仅仅源于纠缠。量子态复杂性的关键方面与非稳定器或魔法有关 [1]。Gottesman-Knill 定理 [2] 表明,即使是一些高度纠缠的状态也可以被有效地模拟。因此,魔法是一种资源,代表准备量子态所需的非 Clifford 操作(例如 T 门)的数量。我们使用稳定器 R´enyi 熵 [3] 证明,与具有零动量的状态相比,具有非零晶格动量的退化量子多体基态允许魔法的增量 [4]。我们通过分析量化了这一增量,并展示了有限动量不仅增加了长程纠缠 [5],还导致魔法的变化。此外,我们还提供了 W 状态及其广义(量子信息界经常讨论)与受挫自旋链基态之间的联系。
我们报告了在六方氮化硼封装的双栅极单层 WS2 中的电子传输测量结果。使用从室温到 1.5 K 工作的栅极欧姆接触,我们测量了本征电导率和载流子密度随温度和栅极偏压的变化。本征电子迁移率在室温下为 100 cm2/(Vs),在 1.5 K 下为 2000 cm2/(Vs)。迁移率在高温下表现出强烈的温度依赖性,与声子散射主导的载流子传输一致。在低温下,由于杂质和长程库仑散射,迁移率达到饱和。单层 WS2 中声子散射的第一性原理计算与实验结果高度一致,表明我们接近这些二维层中传输的本征极限。
在横向磁场 (TF) 存在下,二聚化自旋 1/2 XX 蜂窝模型的基态相图是已知的。在没有磁场的情况下,已经鉴定出两个量子相,即 Néel 相和二聚相。此外,通过施加磁场还会出现倾斜 Néel 相和顺磁 (PM) 相。在本文中,我们利用两种强大的数值精确技术,Lanczos 精确对角化和密度矩阵重正化群 (DMRG) 方法,通过关注最近邻自旋之间的量子关联、并发和量子不和谐 (QD) 来研究该模型。我们表明,量子关联可以捕捉基态相图整个范围内量子临界点的位置,这与以前的结果一致。虽然并发和 QD 是短程的,但它们对长程临界关联具有重要意义。此外,我们还讨论了从饱和场周围的纠缠场开始的“磁纠缠”行为。
近年来,液晶技术的飞速发展引起了人们的广泛关注。液晶(LC)存在于晶体和各向同性液体之间的中间相,同时表现出流动性和各向异性。作为一种高灵敏度、刺激响应性材料,液晶对外界刺激(包括温度、电场、磁场、光和表面活性剂)反应迅速。液晶分子的长程有序性使其可用于传感平台中的光信号放大器。它可以实现对各种目标(例如温度、化学分析物和生物分子)的简单、快速和灵敏的检测。基于液晶的化学传感器和生物传感器被视为最新的传感平台,可用于环境监测、工业和疾病诊断领域。本期特刊旨在整理围绕液晶光学传感技术的最新创新研究和评论论文,这些论文提供了材料、结构、检测技术、器件制造、传感性能和应用方面的最新研究。
位移铁电体中序参量的集体振幅模式称为铁素体,表示长程有序极化的振幅波动。在远低于相变温度 T c 的温度下,铁素体激发的能量在长波长极限内明显间隙。当接近 T c 时,该间隙急剧软化为最小值或无间隙值,从而对热性能产生重大贡献。在此背景下,我们通过结合位移铁电体的微观自洽相变理论来探索铁素体在热容量和热传输中的作用,而不是传统的将热性能仅归因于声学声子的方法。以铁电体 PbTiO 3 为例,我们表明,相变附近铁素体的软化对于准确捕捉热性能的实验温度和电场依赖性至关重要。
人类糖蛋白 α-1-抗胰蛋白酶 (AAT) 是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂,其病理变体会错误折叠并形成自缔合聚合物,与 AAT 缺乏症有关。生化分析表明,AAT 在核糖体翻译过程中自然停滞,并形成强制性压缩中间体,该中间体在翻译后完成折叠,但在存在 Z 突变时容易发生错误折叠 (1)。在本项目中,我们旨在使用 19F NMR 光谱法表征核糖体上 AAT 中间体的结构。目前,19F NMR 是唯一能够直接观察共翻译折叠中间体的实验技术 (2),而位点特异性标记允许分别通过化学位移分析和顺磁弛豫增强测量获取短程和长程结构信息。