量子传感器、量子信息电路、超导量子比特等领域的最新发展以及更广泛的天文探测和现代通信都依赖于微波光子的精确探测。然而,用于可靠和灵敏地表征固态量子电路(特别是超低功率和光子微波电路)的计量工具严重缺乏。不仅需要确定微波功率,还需要精确和准确地确定单光子特性(包括时间和相位)以及多光子特性(例如重合和纠缠)。目前最先进的低温放大器在高噪声温度方面不足,全球正在探索新型放大器以在灵敏度的量子极限下运行。参数放大器是目前已知的唯一实现微波信号量子极限灵敏度的方法。然而,实现足够大且足够平坦的带宽(例如从约 1 GHz 到 10 GHz)仍然是一项具有挑战性的任务。在具有三波混频的行波放大器中,目前的情况是可以改善的,但三波混频只有在具有非中心对称非线性的介质中才有可能。设计具有大且可控的非中心对称非线性的非线性介质(量子超材料)的可能性是量子光学的一个重要目标,它将实现参数增益、压缩和纠缠光子对的产生,为它们在量子信息处理和通信(QIPC)中的应用铺平道路。这种量子超材料可以借助约瑟夫森技术进行设计,并且可以同时实现具有三波混频的 JTWPA 和微波领域量子光学电路的优异特性。
摘要:含有金属介导的DNA(MMDNA)碱基对的DNA双螺旋已经由嘧啶:嘧啶对之间的Ag +和Hg 2+离子构建,并具有纳米电子学的承诺。MMDNA纳米材料的合理设计是不切实际的,没有完整的词汇和结构描述。在这里,我们探讨了结构性DNA纳米技术的可编程性,以使其成立的使命是为生物分子结构确定的衍射平台进行自组装。我们采用了张力三角形来通过X射线衍射和MMDNA构建的概括性设计规则来构建MMDNA对的全面结构库。我们发现了两种结合模式:N3-主导,中心对称对和由5位环修饰驱动的主要凹槽粘合剂。能量间隙计算显示,MMDNA结构的最低未居住的分子轨道(LUMO)中显示了额外的水平,使它们具有吸引力的分子电子候选物。
然而,超导体中的二极管效应可能由几种不同的机制引起,具体取决于器件的成分和结构。几个研究小组已经研究了 SDE 理论。例如,通过使用平均场、Bogoliubov-de Gennes (BdG) 和 Ginzburg-Landau 理论,最近提出了无结块体超导体中的 SDE 以及其约瑟夫森结版本的理论见解。然而,另一个重要概念是邻近耦合,其中约瑟夫森结是在高自旋轨道耦合材料之上制造的;在这里,反演对称性不仅被器件的异质成分破坏,还被自旋轨道耦合项破坏;在这里,破坏 TRS 所需的磁场位于器件平面内。近年来,自旋轨道耦合非中心对称超导体中 SDE 的有趣实验演示已经复兴并刺激了非互易超电流传输的理论研究。然而,SDE 的想法已经存在了几十年。
DNA双螺旋含有金属介导的DNA(mMDNA)碱基对由嘧啶:嘧啶对之间的Ag +和Hg 2 +离子构建,并具有纳米电子的承诺。MMDNA纳米材料的合理设计是不切实际的,没有完整的词汇和结构描述。在这里,探索了结构性DNA纳米技术的可编程性,探索了其自我组装的生物分子结构测定平台的自我组装的使命。使用X射线差异构建MMDNA对的全面结构库,并阐明了MMDNA构建的广义设计规则。发现了两种结合模式:N3-主导,中心对称对和由5位环修改驱动的主要凹槽粘合剂。能量差距计算显示了MMDNA结构的最低未居住的分子轨道(LUMO)中的额外水平,使它们具有吸引力的分子电子候选物。
摘要圆形极化光(CPL)的全范围,高敏性和可集成检测对于量子信息处理,高级成像系统和光学传感技术至关重要。然而,主流CPL探测器依赖手性吸收材料,因此响应波长有限,反应性低和辨别比不良。在这里,我们通过利用山谷材料观察手性光动量(SAM),提出了手性光检测器。精心设计的中心对称地材料可以保留光学SAM的迹象并高度增强其在近场的强度,作为一种将极化电子注入山谷材料的介质,然后通过Valley Hall效应检测到。这可以通过Valleytronic晶体管在室温下在室温下进行高灵敏度红外CPL检测,并且检测波长扩展到红外线。这种方法为手性光检测打开了途径,并提供了对光电传感中valleytronics潜在应用的见解。
所有介电材料都具有电活性,即能够在施加的电场作用下改变其尺寸或形状。(Dang et al, 2012) 电活性聚合物 (EAP) 及其聚合物纳米复合材料由于其低模量、高应变能力、易于低成本加工和可定制的机电耦合特性,特别适用于从致动器、传感器到发电机等应用。通常,EAP 诱导的应变能力比刚性和易碎的电活性陶瓷高两个数量级。与形状记忆合金和聚合物相比,它们显示出更快的响应速度。(Yuan et al, 2019) 由于这些特性,EAP 可以与生物肌肉相媲美,并长期被称为“人造肌肉”。(Bar-Cohen, 2002) 社区甚至发布了一项挑战,要求开发一种由人造肌肉驱动的机械臂,以赢得与人类对手的腕力比赛。除了致动器之外,EAP 还显示出其在传感应用中的潜力,例如触觉传感、血压和脉搏率监测以及化学传感。(Wang 等人,2016 年)此外,EAP 甚至可以作为发电机中的关键活性材料。随着便携式电子设备(例如无线传感器和发射器)和无线微系统的功能不断增加,其能量需求也急剧增加。而电池的使用由于环境问题和有限的使用寿命而很麻烦,因此需要定期更换。解决这一挑战的明显解决方案是开发完全依赖从人体或周围环境中获取的能量的自供电系统。EAP 已被证明能够获取振动机械能(Lallart 等人,2012 年)和海浪能(Jean 等人,2012 年)。EAP 可以根据其所属的晶体类别(即中心对称或非中心对称)分为不同的亚组。当具有对称中心的介电材料受到电场刺激时,对称性将抵消阳离子和阴离子的运动,不会导致晶体的净变形。然而,化学键不是谐波的,键的非谐性会引起二阶效应,导致晶格的净变形很小。(Vijaya,2013)发现变形与电场的平方成正比,与电场的方向无关。这种效应称为电致伸缩。由于这种非谐波效应存在于所有介电体中,因此所有介电体都是电致伸缩材料。
作为驱动力,诱导物理或化学电子转移过程来促进催化。[1–3] 自从机械催化被首次提出以来,[4] 它已被广泛应用于材料合成、[5] 水处理、[6] 回收或其他自由基相关化学等各个领域。[7] 近年来,利用压电/热电/铁电半导体的表面极化电荷,压电催化是一种新型的机械催化,已见报道,可通过机械刺激直接实现电化学反应。[8] 变形的压电/热电/铁电半导体的极化可以增强自由电荷和束缚电荷的能量,促进载流子的分离,增加参与催化反应的激发电荷的寿命。 [9,10] 压电催化不仅可以利用环境中的机械振动(如风或波浪),还可以利用工业系统中的冗余振动进行催化。因此,压电催化被认为是一种有前途的绿色机械催化。然而,压电、热电或铁电效应仅表现在具有非中心对称结构的压电材料中,例如纤锌矿结构,[11] 这极大地
磁耦合材料的应用为磁性的探索以及二维极限下的自旋电子学应用提供了新的机遇。[7–9] 在所有基于范德华层状体系的界面工程异质结构中,磁邻近效应对于操控自旋电子学、[10–12] 超导[13–15] 和拓扑现象至关重要。[16–18] 磁性 skyrmion 因其非平凡拓扑结构而得到深入研究,这导致了许多有趣的基本和动力学特性。[19–21] 这些主要见于非中心对称单晶[22–24] 超薄外延系统[25,26] 和磁性多层膜。 [27–31] 最近,在与氧化层 [32] 或过渡金属二硫化物 [33] 界面的范德华铁磁体中观察到了 Néel 型 skyrmion,通过调整铁磁体厚度可以控制 skyrmion 相。此外,使用各种范德华磁体,可以在其新界面中创建具有独特性质的 skrymion 相。承载多个 skyrmion 相的材料增加了该领域的丰富性,并且在设计方面具有额外的自由度
可再生能源的未来依赖于发现用于高密度储能的新材料。1 由于其多功能性、高极化电位和介电常数,铁电 (FE) ABO 3(A、B = 各种金属离子)钙钛矿是电容器技术中一类受欢迎的材料。2、3 PbTiO 3 和类似的钙钛矿基电容器由于 A 位 (Pb) 与 O 的偏心杂化而表现出出色的能量存储密度。3 然而,Pb 的毒性限制了它们的商业使用,因此需要无铅 FE 替代品。4 遗憾的是,由于 BO 6 八面体旋转/倾斜的反铁电畸变 (AFD) 畸变,导致中心对称 Pnma 空间群的优先稳定,室温下无铅 ABO 3 钙钛矿中的 FE 不稳定性受到抑制。 5 缺陷工程(Ca 掺杂、氧空位等)已被有效利用,通过修改 ABO 3 钙钛矿中的局部 A/B 位对称性来克服这些 AFD 畸变。6 传统上,