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关键词： 双层六角晶格   圈蒙特卡罗模拟   自旋冰模型   铁磁态分布  

摘要： 统计物理学的一个基本任务是揭示描述不同种类材料的共同性质，以及理论模型的普遍性。在统计物理学中，六顶角模型是一个非常著名的理论模型，在经典和量子系统中都得到了广泛的研究。以量子自旋系统开发为基础的圈蒙特卡洛算法，通常作为研究顶角模型的有效工具。该算法以统计学中的概率分布为中心，通过使用随机数或伪随机数来解决概率相关的计算问题，这种算法正好适用于顶角模型复杂多变的顶角位型。顶角模型虽然是二维经典统计力学的一个重要模型，但是起初是用来描述固体水的结构，随着“自旋冰”的发现，该模型也成为描述二维自旋冰(Spinice)的理论之一。　　本文一方面通过训练神经网络来研究平面六顶角模型，计算了周期性边界条件和畴壁边界条件下六顶角模型的相图和自旋极化分布。主要研究这些不同的相区及其之间的边界是如何依赖于参数，并展示了机器学习的原理和优势。通过模拟发现模型在参数下表现为无序相，铁磁相，反铁磁相。对于畴壁边界条件，有一个相区的边界通过机器学习无法确定，我们进一步通过圈蒙特卡罗方法深入研究了这个区的相变特点。　　另一方面，传统自旋冰的研究主要基于烧绿石的三维晶格结构，并在其上观察到了磁单极和库伦液体(量子自旋冰)等新奇物态。本文受到最近实验室研究发现稳定存在的二维水冰[Nature577,60(2020)]的启发，设计了一种可以研究二维自旋冰的顶角模型，并在具有周期边界条件的双层六角晶格上，使用圈蒙特卡罗算法研究了该模型的基本属性。通过测量磁化强度、宾得累积量等物理量找到了包含铁磁、顺磁、反铁磁相的整体相图。与之前研究的正方晶格上的六顶角模型相比，相图和属性有所不同。双层顶角模型在铁磁区，x、y方向均呈铁磁态，但z方向属于反铁磁态。在无序区，x、y、z方向都是无序的。有意思的是，在反铁磁区，x方向，上下两层尽管都呈反铁磁分布，但呈现出一种错位现象，即上层自旋为正的位置下层却是负的。在y方向，上下两层均呈现铁磁态分布，z方向仍然呈反铁磁分布。除了周期边界，我们还分析了扶手椅和锯齿等开放边界的影响。我们对该模型的研究将有助于深化对于双层冰结构、顶角模型和其他统计模型的理解，更有助于突破传统三维自旋冰的研究领域，为寻找和设计新的自旋冰材料提供思路。

关键词： 全同粒子   分数统计   相互作用   量子行走   动力学不对称性  

摘要： 非平衡量子动力学是当今物理学前沿非常重要的研究热点。它涵盖了淬火动力学、Floquet动力学以及非厄米耗散动力学等许多具有重要物理意义的研究方向。量子行走,是经典物理中随机行走的量子力学拓展,从提出到现在,已经吸引了国内外物理学家对之进行了许多深入的理论与实验研究。物理学家已经在许多重要的实验体系中实现和观测了量子行走,比如超冷原子系统,单光子系统,光波导阵列,超导量子比特系统等。量子行走,以其系统的简洁性与物理的深刻性,吸引了当今物理学家广泛的研究兴趣,现已逐步成长为研究非平衡量子动力学物理相当重要的理论范式与实验平台。 全同粒子的统计性质具有非常重要的物理影响和效应。两粒子量子行走作为一个极为简洁的物理系统,其中所展示的淬火量子动力学过程,就已经可以很好地反映全同粒子统计性质上的这种本质不同,比如两玻色子与两费米子的情形。进一步,有工作研究了更一般的情形,即统计性质更为丰富的任意子系统。比如,考虑一维晶格的两个区域具有不同的分数统计性质,全同粒子在统计畴壁附近的量子行走行为展示出十分有趣的特征,出现了丰富的非平衡量子动力学行为。作为量子行走的具体示例我们在第二章中对此问题进行了详细的计算和介绍。近年来量子行走的研究工作大多专注于单粒子和两个粒子系统,最新的工作将研究推进到三粒子体系,研究了三个玻色子和三个费米子的非平衡量子动力学。相比于两体系统,三体系统可以展示出丰富的量子多体效应,具有深刻研究价值。我们在第二章也对此工作进行了具体的计算分析和详细的介绍。 在第三章中,我们基于严格的Anyon-Boson映射方法利用精确的TEBD数值方法研究了具有奇特分数统计的全同任意子的三体量子行走,重点分析了任意子分数统计对全同粒子少体量子动力学行为的物理影响。进一步我们研究了三粒子量子行走的二阶量子关联中的统计效应。基于严格的数值计算方法,分析了任意子在一维晶格中的局域粒子密度分布的动力学演化过程。研究表明,在坐标空间,分数统计可以明显影响局域粒子密度分布的动力学演化过程,产生新的动力学结构。对于无相互作用的自由任意子,随着统计参数x的不断增加,在原有锥形结构内部会有新的锥形结构出现,最外层的锥形结构始终存在。当加入在位相互作用时,内部锥形结构进一步改变,出现了新的特征。具体来说,对于有限大小的在位相互作用,可以看到任意子的局域密度分布在随时间演化过程中出现了一种明显的实空间中的不对称性,这是任意子分数统计的一种量子动力学效应。然而,对于玻色子极限以及赝费米子极限,则不会出现上述的不对称现象。更为有意思的是,任意子的局域密度分布的不对称性对在位相互作用的性质非常敏感,在排斥相互作用和吸引相互作用下结果不同。之后我们分析了三任意子量子行走过程中的密度密度关联函数,揭示了分数统计以及不同的在位相互作用对量子关联的有趣影响。基于关联函数的分析表明,外层锥形结构对应的是单粒子量子行走,它们的运动过程不受统计参数的影响,速度保持不变。内部锥形结构是共同行走的成份,运动过程将受统计参数的增大逐渐变慢。此外,当系统加入相互作用时,具有分数统计的任意子在实空间的密度密度关联函数的结构也呈现出不对称性。 最后,在第四章中我们对论文进行了总结,并对未来的研究工作进行了展望。

关键词： 周期边值问题   格林函数   上下解方法   拓扑度理论   存在性与多解性  

摘要： 基于周期边值问题在方程动力学行为研究与性质分析、传染病模型与捕食系统、神经网络系统等数学分支问题研究中的基础性和重要性地位,本文主要讨论一类二阶差分方程周期边值问题正解的存在性与多解性.首先,运用上下解方法、先验估计和拓扑度理论获得了二阶差分方程周期边值问题正解的存在性与多解性结果,其中λ＞0为参数,[1,T]Z={1,2,…,T},a,p:[1,T]z→（0,+∞）为函数且 0＜a（t）＜4sin2（π/2T）,f:[1,T]z ×[0,+∞)→[0,+∞)连续且存在非零函数零点.其次,运用Guo-Krasnoselskii不动点定理获得了半正二阶差分方程周期边值问题正解的存在性和多解性结果,其中f:[1,T]z ×[0,+∞)→R连续且存在常数D＞0,使得f（t,u）≥-D,（t,u）∈[1,T]z ×[0,+∞).最后,运用锥上不动点指数理论获得了格林函数变号时变系数二阶差分方程周期边值问题正解的存在性,其中 a:[1,T]z →（0,+∞）且4sin2（π/2T）＜a（t）＜4sin2（π/T）.

关键词： 有机自旋电子学   有机单晶   自旋输运  

摘要： 有机单晶具有高迁移率和毫秒级甚至秒级的超长自旋弛豫时间,这主要是由于其纯净的材料体系、完美的晶体结构和固有的弱自旋轨道耦合所决定的。加之其优异的光电功能,它们一直被认为是有机自旋电子应用的理想材料,既能获得高效的自旋输运,又能在室温下获得新颖的多功能性,引起了研究者们的广泛关注。目前,由于缺乏合适的有机单晶自旋输运材料和新颖的有机单晶自旋阀制备技术,所以有机单晶材料目前无法在室温下实现其自旋应用的价值。针对于上述两个关键性的问题,本论文的研究内容如下:第一,低能量器件制备技术构筑有机单晶自旋阀。将NiFe电极预沉积在聚苯乙烯支撑层上,并通过贴合的方式将其转移到有机单晶的表面,有效规避了具有高能量的器件制备技术所导致的有机单晶结构解构,从而尝试构筑基于Co/AlO/Tips-Pentacene/NiFe的有机单晶自旋阀器件。然后,通过表征不同厚度的Tips-Pentacene单晶自旋阀器件,都未能获得良好的室温自旋阀信号,这可能是由于自旋注入困难和界面自旋散射等因素所导致的。第二,基于氘代化有机单晶的室温高效自旋输运。通过上述器件制备工艺以来构筑基于氘代化的Tips-Pentacene(D-Tips-Pentacene)薄膜和Tips-Pentacene(H-Tips-Pentacene)薄膜自旋阀,前者的室温磁阻值高达4.18%。进一步,使用溶液法将D-Tips-Pentacene材料和H-Tips-Pentacene材料生长为有机单晶,从理论上得出,D-Tips-Pentacene单晶的室温自旋输运距离长达75μm,从而证实了氘代有机单晶材料在室温高效自旋输运中的优越性。

关键词： 新发皮质下小梗死   脑白质高信号   三维准连续式动脉自旋标记成像   脑血流量   执行功能   缺血体积比   早期神经功能恶化   脑血流量   大动脉粥样硬化型脑梗死  

摘要： 三维准连续式动脉自旋标记成像(3D-p CASL)技术是脑血管病领域研究的热点方向。既往主要依靠手工勾画感兴趣的分析方法,缺点是主观性强,重复性差、耗时等。在本研究中,我们应用了基于体素的形态学分析方法,通过开源软件自动提取关键脑区的CBF值,具有很好的精准性及可重复性。本研究分别以穿支动脉受累的新发皮质下小梗死(RSSI)及大动脉粥样硬化型(LAA)脑梗死为研究对象,探讨3D-p CASL技术在不同类型脑梗死中的应用。第一部分3D-p CASL技术在新发皮质下小梗死患者脑血流量评估中的研究目的:本研究使用3D-p CASL技术评估RSSI患者全脑、灰质、白质及关键脑区的CBF值,并对RSSI患者的脑白质高信号(WMH)及认知功能评估。研究RSSI患者全脑、灰质、白质及关键脑区的CBF值与认知功能的相关性。方法:1.选择2020年1月至2020年12月常州市第二人民医院神经内科收治的RSSI患者,并完成头颅MRI常规序列及3D-p CASL序列扫描。***根据Fazekas分级量表分为无-轻度WMH组及中-重度WMH组。应用3D slicer软件计算WMH的体积;应用Mo CA及Stroop色词(SCWT)量表评估认知功能;应用3D-p CASL获得全脑、灰质、白质及关键脑区的CBF值。比较RSSI无-轻度WMH及中-重度WMH组的全脑、灰质、白质及关键脑区的CBF值,以及与执行功能评分的相关性。结果:1.共纳入54例RSSI患者,其中合并无-轻度WMH患者共24例,合并中-重度WMH患者30例。***伴中-重度WMH组的Mo CA量表总分及视空间/执行功能评分明显低于伴无-轻度WMH组。RSSI伴中-重度WMH组的SCWT卡片C耗时明显高于伴无-轻度WMH组(P<0.001),正确数低于无-轻度WMH组(P<0.001)。***伴中-重度WMH组的全脑、灰质、白质、额叶及扣带回的CBF值均低于RSSI伴无轻度WMH组(P均<0.01),并且与SCWT卡片C的耗时呈负相关,与卡片C的准确数呈正相关(P均<0.01)。结论:RSSI伴中-重度WMH患者全脑、灰质、白质、额叶、扣带回CBF值及视空间/执行功能评分低于无-轻度WMH患者;RSSI患者全脑、灰质、白质、额叶及扣带回的CBF值与执行功能具有显著相关性。第二部分3D-p CASL技术在大动脉粥样硬化型脑梗死患者早期神经功能恶化中的研究目的:LAA型脑梗死的早期神经功能恶化(END)是指患者在3d内NIHSS评分较发病时增加2分及以上。LAA型脑梗死在1.5s与2.5s标记后延迟时间(PLD)ASL-CBF图像的低灌注体积比值被称为缺血体积比(HVR)。研究LAA型脑梗死患者ASL-CBF的HVR值与END的关系。方法:1.选取2020年1月至2020年12月期间在常州市第二人民医院神经内科住院治疗的LAA型脑梗死患者,分为END组与非END组。2.所有入组患者均完成了常规磁共振序列及1.5s和2.5s PLD的3D-p CASL序列扫描。使用3D slicer软件计算脑梗死患者ASL-CBF图像上的缺血体积,并记录动脉穿行伪影(ATA)征发生的比例。3.应用3D slicer软件计算脑梗死缺血区1.5s和2.5s PLD ASL-CBF图像上的HVR值。4.应用logistics回归分析HVR与脑梗死患者END的相关性;应用ROC曲线分析HVR诊断END的特异度及敏感度。结果:1.共纳入52例LAA型脑梗死患者,18例(34.5%)患者出现了END。END组HVR值≥50%的比例(88.9%与32.4%,P<0.001)、ASL-CBF低灌注体积>DWI梗死体积的比例及发病时的NIHSS评分[7(IQR,3-10.5)与3.5(IQR2-6)]均高于非END组(72.2%与29.4%,P=0.003);END组ATA征的发生比例低于非END组(27.8%与58.8%,P=0.033)。2.使用二元多因素回归分析矫正年龄、入院时NIHSS评分、ASL-CBF低灌注体积>DWI梗死体积的比例及ATA征,发现HVR(OR=13.1,P=0.003)是END的独立危险因素。***曲线分析发现,HVR预测END的曲线下面积为0.794(P=0.001)。HVR值等于52.5%时,预测脑梗死发生END的敏感度为88.9%,特异度为67.6%。结论:在3D-p CASL序列上1.5s和2.5s PLD获得的HVR值是预测LAA型脑梗死患者发生END的独立危险因素。联合应用1.5s和2.5s PLD的3D-p CASL在LAA型脑梗死的诊疗方面具有重要的临床意义。

关键词： 事业单位档案   信息失真   对策  

摘要： 本文以事业单位档案工作为视角，提供了健全和完善事业单位档案工作的规章制度，加强事业单位档案信息的审核工作，推进事业单位档案工作的信息化，提升事业单位档案人员的素质等对策，对预防和控制事业单位档案信息失真问题作出深入思考。

关键词： 孤立阿秒脉冲   光电子   阿秒条纹相机   波包动力学  

摘要： 在实验中观察和控制原子分子中电子的超快运动是研究学者们一直以来的梦想。电子超快运动的时间尺度一般在阿秒(1 0-18 s)量级,对此过程的追踪需要脉冲持续时间为阿秒量级的探测光源。高次谐波因其宽带的频谱结构、良好的时空相干性及能量可调谐等优势,成为实验上产生阿秒光源的常用手段,高次谐波频率梳即对应时域的阿秒脉冲序列。近些年,许多选通门技术的提出使得从阿秒脉冲序列中筛选出孤立阿秒成为可能。光电离是阿秒光源与原子分子相互作用的最直接结果,光电子中包含了丰富的超快动力学信息。本文的主要内容围绕实验上孤立阿秒脉冲的产生以及基于阿秒光电子谱的超快探测方案展开,提出了两种探测激光缀饰波包动力学的研究方案,为后续相关实验研究的展开提供了实验基础和理论依据。论文的主要内容如下: （1）在实验室中产生了脉宽为252 as的孤立阿秒脉冲。采用双光学选通门的方法整形7 m J,25 fs的少周期激光脉冲的电场形状,并分别在氩气和氖气靶中激发出超连续的高次谐波光谱。由氩气产生的超连续光谱的能量范围为27 51 e V,氖气产生的超连续光谱的能量范围为43 70 e V。进行了阿秒条纹相机实验诊断了由氩气产生的阿秒脉冲,得到孤立阿秒脉冲的中心能量为37 e V,脉宽为252 as,单脉冲能量为560 p J。 （2）提出了一种精确测量缀饰场下原子内束缚态波包演化的方案。通过分析缀饰场辅助下的阿秒光电离,给出了光电子谱的解析表达形式,该结果不同于传统的阿秒条纹谱,隐含了激光缀饰下原子各束缚态电子的耦合及波包的演化过程。利用自主开发的重构算法,实现了缀饰场驱动下束缚态波包演化的完全重构,准确恢复了外场作用下的拉比振荡、共振跃迁等超快电子动力学过程,拓展了阿秒条纹相机技术的应用领域。 （3）提出了一种基于阿秒光电子谱的氢分子离子电荷迁移过程的探测方案。在分析氢分子离子阿秒光电子谱时,发现谱中的干涉结构包含了分子电荷迁移的信息。在强场近似模型下给出了光电子谱的解析表达式,结合双缝干涉模型给出了干涉结构和分子内电子运动的定量依赖关系,包括分子核间距、两原子核的布居及其相对相位,为追踪分子内的电子超快运动提供了新的思路。

关键词： 超越标准模型的新物理   自旋新相互作用   Z'玻色子   精密弱力测量   磁力显微镜  

摘要： 粒子物理的标准模型（简称标准模型）描述了所有已被发现的基本粒子和除引力之外的三种基本相互作用,取得了巨大的成功,但是仍存在公认的它所不能解决的基本物理问题,例如,标准模型没有包含引力,无法解释暗物质、暗能量和强CP问题等。在超越标准模型的理论中,人们通常会引入新的玻色子,这些粒子也可能是暗物质的候选者,通过交换这些粒子可能产生一些新的相互作用。根据量子场论,假设旋转不变性成立的情况下,理论上费米子间通过交换自旋为0和自旋为1的玻色子可产生16种相互作用势能形式。本论文将针对其中一项与自旋和相对速度有关的相互作用进行探测研究。该相互作用可由交换如Z'等自旋为1的玻色子产生,对该相互作用的探测将探测相关的媒介玻色子。 本论文提出了一种基于磁力显微镜在微米间距下探测磁针尖中的自旋极化电子与核子源中核子间相互作用的新方法。在本方法中,磁探针（包括悬臂和针尖）一方面作为弱力传感器,另一方面针尖表面覆盖的CoCr磁性薄膜,可为新相互作用的探测提供自旋极化电子。核子源是由大密度（金）和小密度（二氧化硅）的质量块相间组成的密度调制结构,若新相互作用存在,密度调制结构将产生一个周期性的空间调制信号。实验中驱动磁探针在探针共振频率振动,并通过激光干涉仪测量磁探针的振幅来探测新相互作用。由于新相互作用正比于自旋极化电子与核子间的相对速度,因此当磁探针在不同密度的核子源质量块上时,磁探针的振幅不同,通过测量磁针尖振幅的变化可探测自旋相关新相互作用。 文中详细描述了磁探针的力学性能和磁学性能的表征和研究。通过测量悬臂的频率响应曲线得到磁探针共振频率f0、品质因数,采用有限元模拟的方式获得了悬臂的弹性系数Q;通过振动样品磁强计测量CoCr磁性膜的磁滞回线,验证了磁性膜的易轴方向沿着薄膜表面,采用微磁模拟获得了CoCr薄膜剩磁下的磁矩分布,并基于微磁学模拟计算了新相互作用的大小。在新相互作用探测实验前后,通过测量磁针尖-磁调制结构间的磁力验证了针尖的磁性。其次,我们采用微纳加工技术成功的制备了密度调制的核子源结构,将由不同密度材料引起的核子源表面起伏压制到2nm以下。 为了减小核子源表面粗糙度、表面缺陷等的影响,实验通过压电陶瓷位移台驱动核子源进行二维扫描测量,获得悬臂振幅图（二维数据）,在数据中未发现与核子源调制结构一致的周期信号。采用最大似然估计方法分析处理二维数据,最终在95%的置信水平下给出了作用程15μm～180μm范围内对电子-核子耦合系数的限制为|gAegVN|≤9×10-15。该探测结果为研究新粒子、新相互作用及扩展标准模型提供了更多的实验依据。

关键词： 广义拟线性薛定谔方程   基态解   径向解   非径向解  

摘要： 随着科学技术的不断发展,拟线性薛定谔方程的应用领域越来越广泛,并因此成为众多学者的重要研究对象。本文利用变分法研究两类广义拟线性薛定谔方程,基本思路是把微分方程边值问题转化为变分问题,以便运用分析的方法考虑方程驻波解的存在性及其相关性质。具体研究工作如下:第一章介绍拟线性薛定谔方程的研究背景和国内外研究现状,阐述本文的主要工作以及相关的基础知识。第二章研究具有深井位势与临界增长指数的广义拟线性薛定谔方程(?)基态解的存在性及其渐近行为。其中α≥1,N≥3,g:R→R+是一个偶的可微函数,h:RN×R→R是一个连续的函数,a(x):RN→R在RN中连续。第三章研究广义拟线性薛定谔方程-div(g2(u)▽u)+g(u)g'(u)|▽u|2+V(|x|)u=f(|x|,u),x∈RN无穷多个径向解和非径向解的存在性。其中N≥2,g:R→R+是一个偶的可微函数,f:[0,+∞)×R→R是一个连续的函数。第四章总结本文的主要研究方法及结论,并提出未来需要完善和继续研究的方向。

关键词： 线性响应理论   自旋霍尔电导   反常霍尔电导   反常能斯特电导   带隙调控  

摘要： 随着集成电路产业的发展,芯片逐步向低功率化和集成化发展。但由于传统CMOS的制程工艺逐渐接近极限,摩尔定律已不再适用,后摩尔定律时代的芯片产业链急需新的突破。相比较只依赖于电子电荷属性的传统CMOS晶体管,引入电子自旋属性的自旋电子器件成为了研究人员进一步扩展芯片运算能力的新希望。赫斯勒材料是目前在自旋电子学中受到瞩目的材料之一,其丰富的元素组合让该材料在自旋输运、热电性质、半金属性及红外特性等方面都受到人们的关注。本论文依靠电子的密度泛函理论,通过高通量方式对全赫斯勒材料的自旋霍尔电导、反常霍尔电导、反常能斯特电导等自旋相关输运性质进行了计算,以获得高性能的自旋电子材料。此外,针对筛选合适的长波红外探测器材料,通过原子配方调节,对半赫斯勒材料的带隙进行了高通量计算与筛选。本工作首先研究了全赫斯勒材料的自旋霍尔电导和反常霍尔电导。经过高通量计算发现自旋霍尔电导和反常霍尔电导无法与价电子数和相对原子质量直接关联,而是更多取绝于能带结构的拓扑性质,高通量计算是研究和筛选上述输运性质最有效的手段。根据计算数值结果,RhMn Al费米能级处的SHC值为729(?)/0)(88),CuCo Sn为578(?)/0)(88),与已知的CoMn Al、CoMn Ga等SHC值约为700(?)/0)(88)的材料一样,都具有较大的自旋霍尔电导和反常霍尔电导,是自旋电子器件良好的候选材料。然后计算了全赫斯勒材料的反常能斯特电导,其中RhSn Ni(7.478)),CuFe Sn(4.358)),RhMn Al(2.758))等材料拥有较大的反常能斯特电导值,可以成为值得关注的热电材料。最后本工作通过m BJ和SCAN泛函对半赫斯勒材料的带隙进行了高通量计算。根据计算结果,筛选得到了Pr Pd Bi等潜在的红外材料。针对部分半赫斯勒材料的拓扑绝缘特性,通过向半导体材料La Pd Bi中掺杂拓扑绝缘体La Pt Bi,实现了La PdPtBi材料在0 e V～0.07 e V带隙范围内的连续调节。La PdPtBi材料的带隙调节的基本原理与著名的红外材料Cd(Hg)Te材料类似,通过能级反转实现,该材料可能在长波红外探测器等领域具有潜在的应用价值。