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CME 572：材料先进热力学（2019 年春季）
理解热力学定律中材料的平衡性质对于物理学、化学、材料科学、化学工程、机械工程等许多学科都至关重要。在本课程中，我们将回顾统计热力学理论，这是一种概率方法，它根据材料成分（原子、分子等）的微观变量来描述材料的平衡性质。此外，我们研究热力学定律在材料平衡和性质中的应用，为处理材料中的一般现象奠定了基础，包括相变、化学反应、磁性、弹性等。在课程的前半部分，我们将探讨统计力学的基本概念和技术，它为我们提供了研究多粒子系统的理论工具。在课程的第二部分，我们将研究热力学概念在从单组分到多组分系统的相平衡、相变和相图分析中的应用。最后，我们将结合整个课程中讨论的理论工具，通过计算技术检查真实物理系统的热力学性质，包括 i) 最先进的量子力学计算机程序（例如 abinit）以探索原子的微观行为，以及 ii) 用于热力学建模的计算机程序，以获得宏观平衡状态并构建相图（例如 FactSage、Pandat）。
阳离子 π 稳定的肽基复合凝聚层
图 2. HB pep 变体和衍生物的复杂凝聚。（a）变体混合物的代表性光学显微照片（总浓度 = 50 μ M，混合比 = 1:1，pH = 7.0，IS = 100 mM）。（be）变体混合物的相图，包括 RP:YP = 1:1 (b)、RP-K SP:YP-K SP = 1:1 (c)、RP-K SP:YP-K SP = 4:1 (d) 和 RP-K SP:YP = 4:1 (e)，离子强度 (IS) 为 100 mM，凝聚或聚集区域分别以蓝色和灰色阴影表示。（f）以不同比例混合的 RP-K SP:YP-K SP 的相图。随着 YP-K SP 百分比的增加，凝聚区域（蓝色阴影）扩大，然后变成聚集体（灰色阴影）。（g）在两个交叉圆柱云母表面接近（A）和分离（S）期间通过 SFA 测量的归一化力-距离（F/R vs D）曲线，其中 RP-K SP（PBS 中 50 μ M）和 RP-K SP：YP-K SP = 1:1（总浓度 = 50 μ M，混合比 = 1:1，PBS 中）。（h）添加/不添加 RP-K SP 后，YP-K SP 形成的聚集体的光学显微照片。箭头表示添加 RP-K SP 后凝聚体的形成。
使用微结构光学探针进行 NFA 混合
图 1：O-IDFBR（a）、O-IDTBR 和 EH-IDTBR（b）的化学结构，P3HT：O-IDFBR（红色方块）（c）、P3HT：O-IDTBR（蓝色圆圈）、P3HT：EH-IDTBR（绿色三角形）（d）二元共混物的相图，这些共混物是基于首次加热 DSC 热分析图获得的。根据熔点下降情况，O-IDFBR 最初倾向于与 P3HT 混合，而不是 O-IDTBR 和 EH-IDTBR。二元 P3HT：O-IDFBR 的相图显示 40-80 wt％ O-IDFBR 的组成窗口，其中 O-IDFBR 没有熔点下降，而 P3HT 熔点下降高达 70 wt％ O-IDFBR。 40 wt% O-IDTBR 和 50 wt% EH-IDTBR 的共晶组成表明，与 EH-IDTBR 相比，O-IDTBR 的纯初晶开始发育得更早，且 O-IDTBR 的组成更低，这与 O-IDTBR 比 EH-IDTBR 具有更平面（潜在结晶）的化学结构相一致。e)、（f）：测得的器件短路电流密度 J sc ，作为 P3HT：O-IDTBR 和 P3HT：O-IDTBR 非退火混合器件组成的函数。J sc 在共晶组成即 40-50 wt% 附近达到峰值，而 P3HT：O-IDFBR 的 J sc 峰值远低于可能的 80 wt% 共晶组成。
热力学与统计力学 (iMOS)
热力学基本原理、相共存、吉布斯相律和相图 理想气体状态方程和范德华理论的扩展 朗道理论和振动原理（金兹堡-朗道） 理想气体、晶格气体的统计理论和气体与固体合金热力学性质的常规溶液理论。 应力张量的统计力学：维里尔公式 量子谐振子的统计和固体的比热 自旋统计：顺磁性和铁磁性，铁磁性的平均场近似
通过 ... 直接激光写入渐变折射率 SiGe 波导
我们报告了通过在硅衬底上外延生长的最初均匀的硅锗 (SiGe) 薄膜中进行相位分离直接激光写入渐变折射率光波导。我们使用了波长为 532 nm 的连续波 (CW) 激光器。激光束聚焦到厚度为 575 nm、Ge 浓度为 %50 的 SiGe 薄膜表面上直径为 5 µm 的光斑。通过熔化表面来诱导 SiGe 薄膜的成分分离，并通过将激光诱导熔化区的扫描速度控制在 0.1-200 mm/s 的范围内来调整成分分布。在高扫描速度下，扫描激光束会产生移动的富 Ge 熔化区，由于扩散限制的 Ge 传输不足，Ge 含量会在后缘积聚。材料特性表明，激光加工的 SiGe 微条带由富含 Ge 的条带芯（> 70% Ge）和富含 Si 的底层包层（<30% Ge）组成。扫描速度相关的相位分离允许制造具有可调成分分布的渐变折射率 SiGe 波导，这些波导通过光学传输测量和使用模拟的模式分析来表征。我们的方法还可以应用于三元半导体 (AlGaAs) 的伪二元合金，其平衡相图与 SiGe 合金的平衡相图相似。
![arxiv：2411.19028v1 [cond-mat.supr-con] 2024年11月28日](/simg/g:\will\search\icon\source\b\bf92de7b0c6d1bc3e0cd18b1c1f633c53d78c6d1.webp)
arxiv：2411.19028v1 [cond-mat.supr-con] 2024年11月28日
富含氢的超导体是有前途的候选者，可以实现室温超导性。但是，稳定这些结构所需的极端压力大大限制了它们的实际应用。降低外部压力的有效策略是添加与H结合的光元M形成MH X单元，充当化学预压缩器。我们通过对AC – H相图进行AC – H相图的审核来体现这一想法，证明AC – H二元的金属化压力在200 GPA时预测高达200 k的临界温度可以通过孢子菌的构度显着降低。我们识别三种热力学稳定（ACBE 2 H 10，ACBEH 8和ACBE 2 H 14）和四种亚稳态化合物（FCC ACBEH 8，ACBEH 10，ACBEH 12，ACBEH 12和ACBE 2 H 16）。所有都是超导体。尤其是FCC ACBEH 8保持动态稳定至10 GPA，在那里表现出181 K的超导转换t t c。be-h键负责这些三元化合物的特性，并使它们保持动态稳定在环境压力上。我们的结果表明，在低压下氢化物中的高t c su-经常性是可以实现的，并且可能刺激三元氢化氢的实验合成。
参考出版物数字数据库
ASM 手册 ................................................................ 1–5 材料参考 ......................................................................6 一般工程参考 ......................................................................7 故障分析 ...................................................................... 7–8 金相学与特性 ........................................................8–9 疲劳与断裂 ...................................................................... 10 制造与设计 ...................................................................... 11 钢材 ............................................................................. 1 2 –1 3 有色金属 .............................................................13–15 焊接、钎焊和软焊 ...................................................... 16 热处理 ............................................................................. 17–18 涂层与表面工程 ............................................................. 18 腐蚀 ............................................................................. 19 塑料、复合材料与陶瓷 ............................................................. 20 微电子学 ............................................................................. 20–21 非冶金学家的冶金学™ ............................................................. 21 合金相图 ............................................................................. 22 期刊 ............................................................................. 23 数字数据库 ............................................................................. 24–25教育与培训................................................................ 26–27
Majorana-fermion的平均田间理论吉塔夫量子自旋液体
我们根据s = 1 /2旋转算子的不同majorana fermion表示形式，使用parton均值结构理论来确定蜂窝晶格上各向异性kitaev-heisenberg模型的相图。首先，我们使用二维Jordan-Wigner Transformation（JWT），涉及半实用的蛇字符串操作员。为了确保典型化的汉密尔顿人仍然是本地的，我们考虑了海森伯格部门的极端交换各向异性的极限。第二，我们使用传统的基塔维尔代表，以四个受局部约束的约束，我们通过拉格朗日乘数执行。对于这两种表示，我们一致地将键和磁化通道中的相互作用项解除，并确定相图作为Kitaev耦合的各向异性的函数，以及Ising交换的相对强度。虽然这两种平均值理论都产生了相同的相位边界，以使无间隙和间隙的Kitaev量子旋转液体之间的拓扑相变，但JWT无法正确描述磁不稳定性和限定性的体温行为。我们的结果表明，在低温下，磁相跃迁是第一阶，但在一定温度的高度上变得连续。在这种能量尺度上，我们还观察到量子旋转液体上的有限温度的交叉，从低温下的分数化paramagnet，在高温下将大量的弹性搅拌冻结到高温下的常规Parmagagnet。
价值键固体的变异量子模拟
我们引入了一种杂种量子古典变异算法，以模拟热力学极限中沮丧的量子自旋模型的地面状态相图。该方法基于群集 - gutzwiller ansatz，其中群集的波函数由一个组成的量子电路提供，其关键的目标是允许在最近的neighbor qubits上产生价值的两倍真实的Xy闸门允许。附加可调的单量Z-和双Qubition Zz-旋转门允许描述杂志有序和顺磁性相，同时将变化优化限制为U（1）子空间。我们将其替补 - 标记了针对正方形晶格上的J 1 - J 2 Heisen-Berg模型，并覆盖了其相图，该模型的相图设有长距离订购的Néel和柱状反铁磁相，以及由2×2 我们的申请表明，算法的收敛性是由远程顺序的开始引导的，开辟了一种有前途的途径，以合成的方式实现沮丧的量子杂志，以及其量子相过渡到其向Parmagnetic Valence-Bond固体的量子固体，并以车程开发了超支电路电路。 杂种量子古典变异算法，即所谓的变分量子算法（VQA），是当前研究的中心，因为它们的潜力在提供了当前发达的噪声中等中等范围的量表量子（NISQ）设备方面的有用应用[1]。 它们由一个通用反馈循环组成，其中NISQ DECICE通过参数提供量子状态 -我们的申请表明，算法的收敛性是由远程顺序的开始引导的，开辟了一种有前途的途径，以合成的方式实现沮丧的量子杂志，以及其量子相过渡到其向Parmagnetic Valence-Bond固体的量子固体，并以车程开发了超支电路电路。杂种量子古典变异算法，即所谓的变分量子算法（VQA），是当前研究的中心，因为它们的潜力在提供了当前发达的噪声中等中等范围的量表量子（NISQ）设备方面的有用应用[1]。它们由一个通用反馈循环组成，其中NISQ DECICE通过参数提供量子状态 -