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探索近红外热敏感性的起源......
摘要：稀土掺杂纳米粒子 (RENPs) 因其光学、磁性和化学特性而引起材料科学界越来越多的关注。RENP 可以在第二生物窗口 (NIR-II，1000 − 1400 nm) 发射和吸收辐射，使其成为光致发光 (PL) 体内成像的理想光学探针。它们的窄发射带和长 PL 寿命可实现无自发荧光的多路复用成像。此外，其中一些 RENP 的 PL 特性具有很强的温度依赖性，这使远程热成像成为可能。钕和镱共掺杂的 NPs 就是一个例子，它们已被用作热报告基因，用于体内诊断，例如炎症过程。然而，由于缺乏关于这些 NP 的化学成分和结构如何影响其热敏感性的知识，阻碍了进一步优化。为了阐明这一点，我们系统地研究了它们的发射强度、PL 衰减时间曲线、绝对 PL 量子产率和热灵敏度与核心化学成分和尺寸、活性壳和外部惰性壳厚度的关系。结果揭示了每个因素在优化 NP 热灵敏度方面的关键贡献。最佳活性壳厚度约为 2 nm，外部惰性壳为 3.5 nm，可最大化 NPs 的 PL 寿命和热响应，这是由于温度相关的反向能量转移、表面猝灭效应和活性离子在薄层中的限制之间的竞争。这些发现为合理设计具有最佳热灵敏度的 RENPs 铺平了道路。关键词：稀土纳米粒子、核心@壳@壳、温度测定、光致发光发射、NIR、量子产率、PL 寿命。
Zeyang Li
在本论文中，我介绍了使用Ytterbium-171原子的单个或多个集合及其用于量子计量和量子信息科学研究的开发。我们开发和研究描述CQED旋转系统的统一理论框架。我们统一了腔光的两个主要作用：原子状态的测量和产生纠缠的催化剂。获得的模型与实验结果非常吻合。我们利用此框架来实施和优化各种量子测量应用。以理论模型引导的优化参数，我们在Ytterbium原子的基态歧管中实现了几乎单位的自旋挤压。我们观察到的计量学增益为6.5（4）dB，而所推断的没有限制的计量学收益可以达到13dB。在第二个实验中，与RF-Clock相比，我们将纠缠从基态歧管转移到光钟的10 5倍和更高的相对精度，将纠缠从基态歧管转移到光学时钟过渡。我们推断出4.4dB的性能改进，这是量子纠缠辅助光时操作的首次演示。我们还实施了基于时间反转的量子计量协议。我们将这种方法构成有益于实用量子计量学，因为它通过放大信号而不是减少噪声来提高信噪比。值得注意的是，它对测量噪声不敏感，这是先前实验中的主要限制。我们可以一致，均匀准备使用时间逆转协议，我们观察到了12.8（9）DB计量学的增益和创纪录的高11.8（5）DB的相位灵敏度增益。我们将其进一步带入量子信息科学。我们探索了超时有序的相关器（OTOC），这是量子信息“争夺”到整个量子多体系统中的速度的基准。我们证明，时间反转方法可以有效地使用量子拼凑而成的快速动力学作为改善信号的一种方式。总的来说，我们已经构建并升级了该实验室的机器，以便能够形成复杂的量子实验。
![arXiv:2109.13872v1 [physics.optics] 2021 年 9 月 28 日](/simg/5\5e6fb5e3bf3148525e521e311c95290e873e30fd.webp)
arXiv:2109.13872v1 [physics.optics] 2021 年 9 月 28 日
20 世纪 20 年代末，CV Raman 发现当某种材料暴露在光线下时，其分子会非弹性散射一小部分入射光子。这种非弹性散射会产生较低能量（斯托克斯）和较高能量（反斯托克斯）光子 [1]。此后不久，Pringsheim 推测反斯托克斯荧光可用于降低材料的温度 [2]。直到 20 世纪末，Epstein 等人才在掺镱氟化物玻璃中通过实验实现了固体光学冷却 [3]。自这一里程碑式的成就以来，经过系统研究，人们在几类稀土掺杂晶体和玻璃中观察到激光冷却 [4–7]。迄今为止，固态光学制冷达到的最低温度是晶体 Yb:YLiF 4，低至 91 K [8]。在激光冷却研究活动的前 24 年中，对光学冷却玻璃的观察仅限于非硅酸盐 [5]。随着 Yb 掺杂石英光纤和光纤预制棒冷却的成功，这一模式最近发生了转变 [9–19]。高聚合度和强 Si-O 键使玻璃石英在机械和化学耐久性方面优于氟化物系统（例如 ZLBAN 系列）。这些特性使硅酸盐成为光纤激光器应用的更理想材料。在高功率光纤激光器中，需要进行热缓解以保持材料和光束轮廓的完整性 [20–26]。反斯托克斯荧光已被建议作为一种可行的激光器热缓解方法 [27–29]。这种辐射平衡光纤激光器 (RBL) 不会升温，因为它可以有效地散发出运行过程中产生的废热。尽管今年已有基于硅的辐射平衡设备在开创性工作中被报道 [30, 31]，但这些
超音速的计算和实验研究...
本研究涉及光束-目标相互作用模拟的开发和验证，以确定给定目标几何形状、表面辐射强度和自由流条件的目标温度分布随时间的变化。通过数值和实验研究了湍流超音速流动的影响。实验在弗吉尼亚理工大学超音速风洞中进行，喷嘴速度为 4 马赫，环境总温度，总压力为 1。1 × 10 6 Pa，雷诺数为 5 × 10 7 / m。目标由涂成平黑色的 6.35 毫米不锈钢板组成。用 300 瓦连续光束镱光纤激光器照射目标，产生 4 毫米高斯光束，光束直径为 1.08 微米，距前缘 10 厘米，其中存在 4 毫米湍流边界层。吸收的激光功率为 65、81、101、120 瓦，最大热通量在 1035 至 1910 W/cm2 之间。使用中波红外摄像机测量目标表面和背面温度。还使用八个 K 型热电偶测量背面温度。进行了两次测试，一次是流动，另一次是流动。对于流动情况，隧道启动后开启激光器，流动达到稳定状态。对于流出情况，板以相同功率加热，但没有超音速流动。通过从流出温度中减去流动温度可以看到冷却效果。此温度减法有助于消除偏差误差，从而显着降低整体不确定性。使用 GASP 共轭传热算法模拟 81 和 65 瓦的实验。大多数计算都是使用 Spalart-Allmaras 湍流模型在 280、320 单元网格上进行的。进行了网格收敛研究。与 65 瓦的情况相比，81 瓦的情况显示出更多的不对称性，并且在上游发现了一个冷却增加的区域。通过热电偶和红外温度测量也可以看到背面的不对称性增加。对于流出的情况，计算低估了表面温度 7%。对于 65 瓦和 81 瓦的情况，靠近中心的表面冷却都被低估了。对于所有功率设置，对流冷却都会显著增加达到给定温度所需的时间。
在Megabar压力下BCC-Selenium中的超导性
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博士职位
博士学位位置在苏塞克斯大学物理与天文学系的离子量子技术集团中提供了3.5年的博士学位。该职位是EPSRC资助的140万英镑领导力奖学金的一部分，该奖学金是通过纳米制造的离子陷阱芯片开发量子技术的。量子理论可以具有强大的应用程序，因为有可能实施新的量子技术，例如量子计算机。离子陷阱技术的最新发展表明，应该有可能构建具有捕获离子的量子计算机。该小组的研究专注于纳米科学和量子技术的边境。我们开发了用于实现离子陷阱量子技术设备的芯片架构。使用激光冷却在集成的离子陷阱芯片中，将单个ytterbium离子捕获在真空系统中。我们使用专用激光器将量子状态刻在离子上。第二个互补的研究方向是探索量子现象及其与我们“古典”世界的联系。一个关键兴趣是量子域中原子和冷凝物质系统的相互作用。研究的目的是开发集成的离子芯片架构，操作实验，以控制针对构建构建量子信息处理设备的单个原子的运动和量子状态，并探索量子力学的基础。该小组与全球大学和其他研究设施进行了合作。您将学习这个新兴科学领域所需的所有实验技能和理论背景。您将获得的一些技能包括纳米制作，激光和光学，超高真空技术，量子信息科学，电子设备和许多其他技能。该小组目前跨越5位博士生，5名本科生和一名教职员工，有一名博士后研究员很快就会加入该小组。该职位由当前的英国/欧盟费用和每年13290英镑的津贴组成，可以补充辅导。布莱顿和霍夫市拥有一切 - 太阳，海洋，辉煌的俱乐部，好吃的地方，神话般的商店，真正的国际大都会氛围，距离伦敦市中心只有50分钟。布莱顿位于海滩上，拥有美丽的海滨风景和海滩，划船，运动和海滩活动。南方唐斯（Div）提供了壮丽的景色，宁静的步行路程，并提供了许多山地自行车，远足或野餐的机会。您可以在以下网址了解有关该组的更多信息：http：//www.sussex.ac.uk/physics/iqt/有关更多信息，请发送电子邮件至小组的负责人Winfried Hensinger博士（量子，原子和光学物理学的读者）（w.k.hensinger andings）（w.k.hensinger@susssex.ac.ac.uk）。
光学低温冷却器设计及太空应用演示
固体光学制冷或固体激光冷却是一项突破性技术，通过用合适波长的红外激光照射稀土离子掺杂晶体，可达到低温（低于 120 K -150 K）。在基态和激发离子态之间的间隙波长附近激发这种晶体，可以主要刺激反斯托克斯发射过程，即晶体重新发射比其吸收更多的光，从而冷却下来。基于这一革命性原理的低温冷却器有可能简化或实现许多仪器应用，而传统机械低温冷却器（例如：斯特林/脉冲管、焦耳-汤姆逊、涡轮-布雷顿）的振动和笨重是这些应用的障碍。历史上主要的目标应用是冷却地球观测卫星上的探测器，特别是最敏感的仪器，因为振动会对性能产生不利影响，或者冷却微型卫星或纳米卫星等小型卫星，因为这些卫星的有效载荷有限，相关限制也很强。这篇论文是法国液化空气先进技术公司 (Sassenage) 与法国国家科研中心 (格勒诺布尔) 尼尔研究所之间的合作项目。我的论文的第一个目标是首次在欧洲展示用于太空应用的激光低温冷却器原型的运行。三年内，我们成功设计、开发和运行了能够达到低温的激光冷却器实验室原型，从而使这项技术达到了 TRL 3 成熟度。比萨大学为我们的实验借出的掺杂 7.5% 镱的 YLiF 4 冷却晶体能够在约 30 分钟内冷却至接近 130 K (-153 °C) 的温度，吸收 10 W 激光功率。在我们的系统中，激光通过光纤供给冷却晶体，以便考虑到卫星应用中的一些限制，这在世界范围内尚属首创。我的论文的第二个目标是研究激光低温冷却器对未来地球观测卫星的可行性和适用性。基于小型低地球轨道红外观测卫星的电源架构，我们在整个卫星的尺寸、重量和功率方面比较了激光低温冷却器解决方案与基于脉冲管的解决方案的平衡。我们表明，激光低温冷却器是一个紧凑型系统，除了其他优点之外，还可以节省有效载荷部分的内部体积和质量。由于该技术具有光学和非接触特性，激光低温冷却器体积小、无振动，热损失小。因此，这项工作为未来太空应用开辟了新的光学低温冷却器系列。