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World File Search System实验观测
量子化学和光谱学
1. 微观物质的波粒二象性。经典力学无法描述原子和分子的结构。光和能量的量子。波粒二象性。德布罗意波及其实验观测。2. 薛定谔方程。微分方程。微观粒子的薛定谔方程。复数和复函数。概率和概率密度。波函数及其物理解释。算符、特征函数和特征值。汉密尔顿量。3. 自由和受限电子的平移运动。自由粒子。一维、二维和三维势箱中的粒子。盒中粒子模型的化学应用。化学键的矩形盒模型。穿过势垒的量子隧穿。4. 量子化学的数学形式。物理可观测量的算符。量子力学的假设。波函数的叠加。个体测量和期望值。交换和非交换算子。海森堡不确定性原理。跃迁偶极矩。光谱跃迁的强度。选择规则。5. 振动运动的量子力学描述。谐振子。谐振子的薛定谔方程。谐振子和双原子分子振动之间的联系。振动跃迁的选择规则。6. 旋转运动的量子力学描述。环中粒子的薛定谔方程。二维和三维旋转。角动量及其量化。球谐函数。双原子分子的刚性转子和旋转光谱。7. 氢原子的结构和光谱。单电子原子和离子的薛定谔方程。氢原子的能级、电子波函数和概率密度。原子轨道和量子数。自旋。8. 多电子原子。多电子波函数的轨道近似。自洽场。泡利不相容原理。构造原理和元素周期表。
研究亮点和焦点
• 这是基于自制低温太赫兹扫描近场光学显微镜 (SNOM) 的新进展，它能够探测太赫兹频率范围内材料的纳米电磁响应。本研究可视化了电子-光子准粒子的传播，并揭示了狄拉克流体中的强电子相互作用。手稿现已发布在 arXiv (arXiv:2311.11502) 上 • 在本研究中，我们测量了单层石墨烯中移动极化子波包的动力学。等离子体极化子的运动记录在具有超精细时空像素的 (1+1)d 图上。 • 我们开发了基于石墨烯交流电导率计算极化子群速度和极化子寿命的理论模型。这些模型完全捕捉了不同温度下费米液体和狄拉克流体状态下的实验观测结果。 • 我们对极化腔模式进行了温度依赖性研究，并证明了在 55K 下极化寿命长达 5 皮秒。 • 我们研究了狄拉克流体中的电子相互作用如何改变极化动力学。极化重正化在电荷中性点最为明显，其中等离子体极化子由相同密度的热激活电子和空穴维持。重正化表现为群速度和极化寿命的降低，这两者都取决于载流子密度。我们能够定量提取石墨烯的电子散射率和精细结构常数，这可作为石墨烯中电子相互作用强度的量度。
多晶阴极非均匀热电子发射的物理模型
开发了一种新的基于物理的模型，该模型可以准确预测从温度限制 (TL) 到全空间电荷限制 (FSCL) 区域的热电子发射发射电流。对热电子发射的实验观测表明，发射电流密度与温度 (J − T) (Miram) 曲线和发射电流密度与电压 (J − V) 曲线的 TL 和 FSCL 区域之间存在平滑过渡。了解 TL-FSCL 转变的温度和形状对于评估阴极的热电子发射性能（包括预测寿命）非常重要。然而，还没有基于第一原理物理的模型可以预测真实热电子阴极的平滑 TL-FSCL 转变区域，而无需应用物理上难以证明的先验假设或经验现象方程。先前对非均匀热电子发射的详细描述发现，3-D空间电荷、贴片场（基于局部功函数值的阴极表面静电势不均匀性）和肖特基势垒降低的影响会导致从具有棋盘格空间分布功函数值的模型热电子阴极表面到平滑的TL-FSCL过渡区域。在这项工作中，我们首次为商用分配器阴极构建了基于物理的非均匀发射模型。该发射模型是通过结合通过电子背散射衍射（EBSD）获得的阴极表面晶粒取向和来自密度泛函理论（DFT）计算的面取向特定的功函数值获得的。该模型可以构建阴极表面的二维发射电流密度图和相应的 J-T 和 J-V 曲线。预测的发射曲线与实验结果非常吻合，不仅在 TL 和 FSCL 区域，而且在 TL-FSCL 过渡区域也是如此。该模型提供了一种从商用阴极微结构预测热电子发射的方法，并提高了对热电子发射与阴极微结构之间关系的理解，这对真空电子设备的设计大有裨益。