一、C-P(Ⅲ)键核自旋耦合常数的理论研究(论文文献综述)
胡凯瑞,杨雪,黄志明,辛家祥,魏达秀,姚叶锋[1](2022)在《三自旋体系核自旋单重态的制备与单重态二维谱的实现》文中研究指明核自旋单重态是一种特殊的自旋状态,其寿命远长于相应自旋的横向和纵向弛豫时间,能够被用于研究分子的慢扩散、慢运动、特征信号选择等过程.目前单重态的研究主要集中于孤立的两自旋体系.而本文以N-乙酰基天冬氨酸(NAA)分子中由亚甲基和次甲基的三个氢原子核构成的三自旋体系为研究对象,将亚甲基中的两个氢核制备成单重态.利用优化控制和数值计算方法,分别设计了包含和不包含次甲基氢核耦合的单重态制备脉冲,结果发现,不考虑次甲基氢耦合设计的优化脉冲,其在实际三自旋体系中的单重态制备效率会显着下降.另外,我们以单重态为起点,实现了针对次甲基和亚甲基的信号选择COSY谱和NOESY谱,结果表明基于单重态的二维谱能够有效避免谱峰重叠现象,提高谱图分辨率,并有助于提高分子结构解析的准确性.
周雪[2](2021)在《固体酸催化乙醇转化制乙烯的固体核磁共振研究》文中进行了进一步梳理低碳烯烃是非常重要的化工原料,尤其乙烯是生产高分子材料用量最大的原料单体,同时也是衡量一个国家化工生产水平的重要指标。目前低碳烯烃主要来源于石油裂解工艺,然而随着全世界范围内化石燃料储量的持续下降,同时全球变暖日益加剧,因此迫切需要寻找可再生能源以替代化石能源。随着可再生木质纤维素生产的生物乙醇的大规模开发,使得乙醇转化制烯烃具有很大的潜力和广泛的应用前景,受到人们的广泛关注。在乙醇转化制烯烃的研究中,主要集中于对催化剂的开发和改性。尽管在机理方面也做了许多实验和理论上的研究,但是对于不同的固体酸催化剂,所涉及的活性位点以及乙醇转化制烯烃的详细反应机制仍然不清楚。研究催化剂上的反应活性位点,探究反应物在催化剂上的反应机理,对设计更高效的催化剂以及优化工艺流程具有非常重要的指导意义。在本论文中,我们通过固体NMR并结合气相色谱-质谱联用技术,对固体酸催化剂(分子筛、氧化物等)上乙醇转化制烯烃中的活性位点及反应机制进行了深入研究。主要研究结果如下:(1)ZSM-5分子筛上乙醇脱水制乙烯反应机理的固体核磁共振研究。通过13C NMR对ZSM-5分子筛上乙醇脱水制乙烯反应过程的中间体进行捕捉,观测到了三乙基氧鎓离子(TEO)物种,进一步通过二维13C-13C J-refocused INADEQUATE NMR实验对TEO结构进行了鉴定。通过变温原位在场固体13C NMR技术实时跟踪了乙醇脱水反应过程,观测到了 TEO物种的生成,并证实TEO是一种稳定的反应活性中间体。通过进一步的NMR实验发现,TEO与分子筛上的表面乙氧基的生成密切相关,并最终导致乙烯的生成。结合NMR实验与DFT理论计算,提出了 ZSM-5分子筛上通过TEO中间体的乙烯生成路线,揭示了乙醇脱水初始步骤的反应机理。(2)CHA构型分子筛上乙,醇制乙烯反应机理的固体核磁共振研究。通过控制Si含量,合成了三种不同Si含量的SAPO-34分子筛,利用固体NMR技术对其结构、酸性进行了表征,与H-SSZ-13分子筛进行了对比,证明了SAPO-34分子筛上具有强Br(?)nsted酸中心。同时对乙醇脱水反应活性以及反应机制进行了研究,发现这种强的Bronsted酸中心,能够导致乙醇在SAPO-34分子筛上室温下生成表面乙氧基物种。进一步,通过原位固体NMR实验,发现室温形成的乙氧基物种能够进一步转化生成乙醚,随后乙醚分解产生乙烯,或者经过TEO-乙氧基路径生成乙烯。同时,通过固体NMR实验,研究了 H-SSZ-13分子筛上乙醇脱水反应路径,发现与ZSM-5分子筛脱水路径类似,经过TEO-乙氧基路线生成乙烯。结合实验结果,给出了 CHA构型分子筛上乙醇脱水生成乙烯的路径。(3)γ-Al2O3上乙醇脱水反应活性位点的固体核磁共振研究。在乙醇脱水制乙烯反应中,我们通过二维13C-27A1异核相关NMR实验建立了γ-Al2O3上的27Al物种与乙醇分子13C物种之间的空间关联。研究发现配位不饱和Al3+Ⅳ和Al3+Ⅴ位点(Lewis酸位点)是乙醇的初始优先吸附位点,同时在反应过程中主要的活性位点为Al3+Ⅳ。进一步通过二维1H-27Al异核相关NMR实验研究了γ-Al2O3上表面氢物种,发现Al3+Ⅵ-OH(Bronsted酸位点)位是乙醇主要的物理吸附位点,在反应过程中可以吸附储存乙醇,并转移到临近的活性Al3+Ⅳ位点上,起到“中转站”的作用。结合理论计算,给出了γ-Al2O3上Al3+Ⅳ和Al3+Ⅵ-OH位点协同催化乙醇脱水生成乙烯的路径。
李建[3](2021)在《铁基超导体中新奇电子态的核磁共振(NMR)研究》文中进行了进一步梳理对电子-电子关联效应的理解是现代凝聚态物理的核心问题和主要任务。伴随电子关联而来的多种自由度间错综复杂的耦合可导致丰富的竞争或合作的有序态,形成复杂多变的相图。本论文以系列铁基超导体作为研究对象,利用脉冲核磁共振(NMR)技术来揭示和研究关联金属体系中出现的新奇物态,并分析了其可能对应的物理模型。首先作为结构最简单的铁基超导体,铁硒(FeSe)展现出了另类的相图演化,其中反常的电子向列序引发大量的研究且至今仍存在不少疑问。为此,我们对FeSe单晶开展了细致的NMR研究。我们合成了高丰度(98%)同位素57Fe的FeSe单晶样品,并首次同时测量了 57Fe与77Se的NMR谱图及自旋-晶格弛豫率。我们发现77Se与57Fe的奈特位移具有明显不同的温度依赖,在向列相中二者的奈特位移及自旋-晶格弛豫率的各向异性随温度的演化也不同。分析可知57Fe原子核可以直接反映Fe位的局域轨道构型,而77Se更多的受到3dxz,3dyz轨道态的影响。我们的实验揭示了 1.除了3ddxz,3dyz轨道的退简并,3dxy轨道在向列序中也发生了重构;2.FeSe具有洪特耦合诱导的轨道选择的电子关联,3dxy轨道的电子态在向列相中随着降温发生非相干到相干的渡越;3.非平庸的自旋-轨道耦合(SOC)效应导致FeSe的向列相中存在不小的局域自旋磁化率各向异性。这些结果表明FeSe中的电子向列相是一个自旋轨道纠缠的电子态,其中不同轨道的电子表现出不同的关联性并随着体系温度变化而出现相干-非相干之间的渡越。FeSe单晶在静水压下演化出了丰富难懂的相图且其超导转变相对于常压可被提高~4倍。另外,其中多种电子型有序间的竞争或合作效应一直是理论与实验关注的焦点,且不同实验手段的测量结果仍存在一些分歧。为此,我们对高丰度57Fe的FeSe单晶样品进行了低压范围内(pmax~2.1 GPa)细致的变压NMR研究。通过比对77Se与57Fe的NMR谱线随静水压的演化我们揭示了长期被遗落的低压下的磁有序预相变过程,而其超导转变与低温低能自旋涨落随静水压的演化表明超导配对机制也发生了相应的变化。另外,基于NMR实验证据,FeSe的电子态随静水压变化也会发生非平庸与磁有序相关的渡越,其中高压下的电子向列序就与FeAs类的具有显着自旋涨落及低温磁有序的向列序相类似。这些结果有助于进一步理解铁基超导体丰富电子性质的起源,并提供了建立统一的物理图像的视角。FeSe及其衍生类材料体系的超导转变具有高度可调性,而常压下FeSe单晶的超导态本身也具有许多非常规的奇异特性。之前的NMR研究由于射频加热效应未能对FeSe单晶的超导态进行完备的表征。为此,我们首次合成了高丰度(50%)同位素77Se的FeSe单晶样品并采用极低功率的射频脉冲对其超导态进行了系统的规避了射频加热效应的NMR测量。我们在所有外场取向下都观测到了与电子自旋磁化率相关的Knight位移的下降,这排除了手征p-波超导配对的可能性。此外,我们在FeSe超导态的磁通晶格中发现了大量的剩余态密度及极度的NMR谱线展宽,这些结果表明FeSe超导态的磁通晶格中出现了十分反常的束缚态。这些实验现象可能与FeSe超导配对处于Bardeen-Cooper-Schrieffer超流机制与Bose-Einstein凝聚(BCS-BEC)渡越区的特征相关,但仍需进一步的理论与实验研究。这些改进的NMR结果为相关理论模型提供了重要的限定及参考。铁基超导体的准二维特征使其十分易于解离、撕薄、插层和形成复杂的共生结构。我们利用NMR的位置选择性对复杂异质结构铁基超导体Ba2Ti2Fe2As4O不同层的物理性质进行了细致的研究。经过系统的角度依赖的NMR谱的测量,我们将之前一直未能确定的发生于~125 K之下的电子相变确认为[Ti2As2O]层中的二维特征的轨道玻璃态。另外,借助NMR的超高分辨率我们首次在该体系中揭示了更低温度下的轨道有序转变及其伴随的结构畸变。类似于电子向列相,其在低温下也出现了相互正交的有序畴区。我们在[Fe2As2]层中还观测到了磁有序与超导的共存。总之,该体系中出现的丰富的电子态使其可作为探索轨道调控及异质结构铁基超导体层间耦合作用物理性质的平台。更多的微观机理仍需大量的理论与实验上的努力。我们也初步的研究了重空穴掺杂的铁基超导体CsFe2As2中Fe位的NMR信号。相关实验证据表明该体系中存在明显的轨道选择的电子关联性以及可能的电子向列序或短程磁有序。另外,我们对系列低超导转变温度的FeSe单晶样品进行了系统的NMR表征。我们发现FeSe单晶的超导态正相关于低温下浮现的强的低能自旋涨落,而其与电子向列序似乎关系不大。这些研究对于厘清FeSe中电子态的本征行为以及主导各电子型有序的关键物理机制具有重要的指导意义。
陈希[4](2021)在《基于核磁共振技术的量子计算和量子模拟实验研究》文中认为近年来量子计算作为新兴的交叉领域引起了广泛的关注和研究,量子计算完全不同于经典计算,它依赖于量子力学的基本原理,具有独特的特征:量子纠缠、量子态叠加原理等。量子计算研究的根本目标是建造一台基于量子力学原理,能够充分展示新奇的,独一无二的,同时大大超越经典计算能力的量子特性的新型通用计算机,目前我们所处的阶段是有噪声的中等规模量子计算时代。核磁共振系统是实现量子计算物理体系中发展最早也最快的系统之一,二十世纪九十年代末核磁共振开始应用在量子计算领域,其原理是编码不同原子核的自旋为量子比特,控制外加磁场脉冲可实现任意单比特量子门,同时不同核自旋之间的耦合作用为实现多比特量子门提供可能,是一个可控的核自旋量子体系,在量子算法、量子模拟、量子信息理论基础问题研究以及探索和发展量子系统控制技术等方面有着广泛的应用。本学位论文基于核磁共振实验体系,围绕测量量子系统的哈密顿量,验证量子系统的量子性,以及量子体系基态性质的研究等方面介绍本人在攻读博士期间所取得的研究成果,具体内容包括:1.第一章主要回顾了量子计算的起源与发展,从量子比特的定义开始,逐步介绍了量子计算的基本概念及框架,并简单介绍了在经典计算机上用来模拟量子线路的数值计算方法。2.第二章主要介绍了核磁共振这个成熟的、广泛用于生物和医学的体系是如何用于量子计算实验研究的,同时还介绍了常用的脉冲操控技术。3.第三章研究如何对未知量子系统进行识别和验证。一方面,我们利用量子淬火的方法测得一个3自旋链中标量耦合常数,这种方法解决了传统的量子过程重构的指数资源消耗问题,只需要多项式的实验资源和经典计算资源;另一方面,针对被广泛讨论十多年的”一个纯经典客户端是否可能验证量子机器的输出?”,即如何验证一个黑盒子是否具有量子性的问题,我们提出了应用于量子云服务的量子密码验证方案,并首次在IBM云服务器以及核磁共振平台上进行对比验证。4.第四章是对量子信息研究的一个重要领域,即量子模拟的研究,我们利用核自旋来模拟玻色场-自旋相互作用系统,研究了量子Rabi模型基态的性质,实验展示了反压缩效应诱导的超越No-go Theorem的基态量子超辐射相变。5.最后一章是对本人研究工作的总结与展望。
郭茂森[5](2021)在《扫描金刚石氮-空位色心显微镜的研制及其应用》文中研究指明发展高灵敏度与高分辨率的磁成像技术对于凝聚态物理、生命科学等领域有着极为重要的作用。金刚石中的氮-空位(Nitrogen-Vacancy,NV)色心是一种重要的测磁传感器,其在室温下显示出优异的光学性质与量子相干性质。基于NV色心的磁成像技术具有高空间分辨率和高灵敏度的综合优势,近年来被广泛研究与应用。NV色心作为量子磁传感器,测量静磁场时灵敏度一般为~μTHz-1/2,测量交变磁场时灵敏度一般为~10nTHz-1/2。由于NV色心电子自旋局域在原子尺度内,结合原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)搭建的扫描NV探针显微镜(scanning probe microscopy using NV center,NV-SPM)可以实现纳米级的空间分辨率。通过NV色心的塞曼效应可以定量得知磁性样品表面杂散磁场矢量信息;NV色心可稳定工作在低温4K到高温1000 K的环境中,并且其自身产生的磁场在距离10 nm处时仅为1 μT,因此对样品的磁性特征几乎无干扰。正因如此,近年来NV-SPM技术在多个领域都取得了丰硕的成果并展现巨大的应用潜力。本人博士期间主要精力集中在三个方面:扫描NV探针显微镜的研制和建设,探针的制备和装配,以及NV-SPM的科学应用。本论文主要分为以下几个研究阶段。1.结合基于石英音叉的AFM和光探测磁共振(optically detected magnetic resonance,ODMR)技术,自主搭建并完善了扫描NV探针显微镜,对其工作模式、稳定性、成像方法等技术作出了详细的讨论。2.基于NV色心的探针是决定NV-SPM成像质量的关键要素之一,其中结合石英音叉的金刚石探针近几年应用最为广泛。在本论文中,我们把金刚石探针基片设计成阵列纳米柱子(nanopillar)的样式,具有等效NV产率高、可简单处理成单nanopillar探针以及可以方便拆解清洗后重新使用等优势。因此,我们设计的新型探针具有高度灵活性,比较适合商用。3.基于NV-SPM平台与实验室制作的NV探针,本人博士期间开展了以下几个领域的研究工作:·在生物领域,对肝癌细胞HepG2中内源铁蛋白进行了高空间分辨磁成像。铁蛋白产生的磁噪声引起NV的T1降低,基于此实现了对铁蛋白~10 nm空间分辨率,采用合适模型定量得知了磁噪声强度。这一成果有潜力应用在疾病的早期诊断。·在凝聚态物理领域,由于NV-SPM平台对磁畴具有高分辨成像的优势,研究了电场对CoFeB体系下单个磁斯格明子的调控机制。结果表明电场可以引起磁斯格明子的形变与产生湮灭,且调控具有非易失性和一定的可逆性,同时我对这一现象做出合理的唯象解释。这一研究有助于低功耗自旋电子学器件的研发。·在宇宙学领域,NV-SPM平台甚至可以探索超出宇宙标准模型的速度相关的新奇自旋相互作用——类轴子作为其相互作用媒介,是暗物质候选者之一。石英音叉粘连熔融石英作为速度源,NV色心作为自旋,对自旋与速度相互作用模型的耦合参数做出了进一步的限定——在200μm力程下提升了超过4个数量级。
王世涛[6](2021)在《磷元素和硫族元素共同杂化素馨烯的设计合成、可控功能化及光电性能研究》文中研究表明具有大π共轭体系的稠环芳烃化合物是有机功能材料的重要砌块单元,该类分子具有独特的物理和化学性质。“主族元素掺杂共轭骨架”是调控稠环芳烃化合物光电性能和化学性质的重要手段。为深入认识掺杂主族元素对共轭主体骨架结构和性能的影响,本论文以C3v对称的碗状分子富勒烯结构片段—素馨烯为基本单元,苄位sp3碳为主要修饰位点,以化学合成手段将硫/硒/碲/五价磷主族元素替代该碳原子,成功合成一系列磷元素和硫族元素共同杂化素馨烯及其衍生物,阐明了“磷元素以及硫族元素掺杂共轭骨架”对其光电性能及晶体结构的影响。文中各章节内容如下:第一章,研究背景与立论依据。本章简要概述稠环芳烃化合物(PHAs)以及稠杂芳烃化合物(PAHs)的研究进展及性能调控策略;重点总结引入主族元素的富勒烯片段—“杂化素馨烯”和“杂化心环烯”的合成研究进展及应用;分析了主族元素对素馨烯和心环烯光电性能及晶体堆积的影响;最后提出本论文设计思路,即磷元素和硫族共同杂化素馨烯的分子设计、合成方案及性能研究。第二章,碲杂素馨烯及其衍生物的设计合成及性质研究。碲元素具有较低的能带隙,对素馨烯的光电性能和晶体堆积具有显着调控作用。我们采取超声波辅助反应的方式成功合成三碲素馨烯,并顺利得到该分子与卤素的共价加合物。单晶结果表明,三碲素馨烯为平面结构,分子间存在Te···Te(3.83?)相互作用。与三硫素馨烯和三硒素馨烯对比,三碲素馨烯的光电性能和化学反应性发生显着改变。该工作首次合成碲杂素馨烯,为后续该类碲杂化合物的功能化研究提供借鉴。第三章,两种硫族元素共同杂化素馨烯的合成及重原子导向的功能化衍生反应研究。不同硫族元素掺杂共轭分子骨架对其单晶结构、化学反应性和光电性能产生显着影响。基于这一思路,我们成功合成包含不同硫族元素的素馨烯(4-9)。X-射线单晶衍射结果表明,随着硫硒碲原子半径依次增大,杂原子素馨烯的碗深度逐渐降低直至变平。随着硫硒碲电负性的减小,分子的HOMO以及LUMO能级发生显着变化。另外,本章研究了硫族杂化素馨烯(4-7)和Oxone,H2O2以及Br2的化学反应。通过分析反应结果我们得出如下规律:该类反应的位点由同时存在于分子中的最重原子主导。该项工作为同主族元素掺杂化合物参与的化学反应提供规律性总结。第四章,磷元素和硫族元素共同杂化素馨烯的合成及性能研究。正丁基锂可以打开噻吩/硒吩/碲吩环,形成双锂试剂。基于此策略,本章中我们以硫族杂化素馨烯(1-3)为原料,“一锅法”成功合成磷元素和硫族元素共同杂化的素馨烯(26-28),并研究了它们的光学性能、晶体堆积及电子能级变化。“P=S”基团的引入导致素馨烯碗深度降低。与硫族素馨烯(1-3)相比,引入吸电子“P=S”基团导致化合物26-28的HOMO-LUMO能带隙显着降低。该工作为今后精准合成不同主族元素杂化素馨烯提供依据。第五章,磷元素和硫族元素共同杂化素馨烯的配位及光学响应研究。根据软硬酸碱理论,硫或软碱碲与某些软酸金属存在配位。基于此思路,本章中,我们以第五章中合成的磷元素和硫族元素杂化素馨烯(26-28)为配体,研究其与银配合物的几何结构和光学响应。“P=S”基团和Ag+的配位改变了化合物26-28的光学性质,其中磷硫素馨烯(26)仅对银离子具有荧光响应,LOD值为0.21μM。“P=S”基团与Ag+配位导致C-P和C-X(X=S,Se,Te)键长变短,配位后杂原子素馨烯碗深度加深。本章中我们首次发现碲吩可以和Ag+配位。该工作为杂原子素馨烯的功能化衍生提供了新的思路。第六章,含碲吩结构的苯并菲以及硫族杂化素馨烯参与的特殊反应。第三章中提到重元素对硫族素馨烯的化学反应具有导向作用。基于此,本章中报道引入碲吩结构的苯并菲及TCSs的tellura-Baeyer-Villiger氧化反应。我们以含碲吩结构的富电子稠环芳烃化合物(5,7和29)和m CPBA或Oxone反应,一步得到Te和C之间插入一个氧原子的碲内酯化合物mono-30,mono-31和mono-32。该反应遵循如下机理:1)底物被氧化成“Te=O”产物;“Te=O”化合物经历碲原子上的Baeyer-Villiger氧化得到碲内酯化合物。由于碲内酯中“Te=O”基团存在较强的次级键相互作用(SBIs),mono-30,mono-31和mono-32二聚形成U型结构化合物30,31和32。该项工作发现一例新反应,为碲杂素馨烯今后如何功能化衍生提供借鉴。
陈翰迪[7](2021)在《固体核磁共振研究SSZ-39与ITQ-13分子筛的微观结构与酸性质》文中研究说明具有AEI结构的SSZ-39分子筛是选择性催化还原脱硝反应和甲醇制烯烃的优良催化剂,而具有特殊ITH结构的ITQ-13分子筛在甲醇制丙烯和甲醇制烃等反应中也表现出独特的性能,新兴的无锗合成硅铝ITQ-13分子筛给该分子筛的应用带来了新的契机。这两种分子筛的催化性能与其具体的微观结构和酸性质密不可分,固体核磁共振结合理论计算是研究多孔材料结构和酸性质的有效手段,因此本论文主要利用27Al/23Na MQ MAS NMR结合DFT计算考察了 SSZ-39和ITQ-13分子筛的骨架铝分布和钠离子落位,并通过1H MAS NMR探究了其不同铝含量样品酸性质的差异。主要结论如下:(1)结合23Na MQ MAS NMR谱及DFT理论计算,区分了 SSZ-39分子筛中的孤立铝和AlSiSiAl分布,部分六棱柱内部的Na+形成了谱图中的SIa0信号,SIIa0和SⅢ’ a0位点分别归属于T3位1Al取代时六元环和八元环中的Na+信号,且略微优先占据八元环。存在AlSiSiAl分布时A1对占据于六元环的对位(T3-T3),对应Na+分别位于SIIa1和SⅢ’a1位点。分子筛改性导致的结构部分破坏,可能产生游离Na+对应较为明显的SIII’b 信号。通过氘代乙腈吸附的1H MAS NMR谱确定了富铝H-SSZ-39分子筛的B酸量较大,B酸强度较弱,理论计算过程验证了其酸强度减弱是结构中铝对的增多造成的。(2)利用27Al MQ MAS NMR谱及DFT计算确定了 ITQ-13分子筛中的孤立铝原子优先占据T5和T7位,且T5位要略为稳定。通过23Na MQ MAS NMR谱探明了 Na+的位置,T5或T7位铝原子相连的Na+落在九元环和十元环上会形成S’c信号,S’b1和S’b2信号是由分子筛中的游离Na+导致的,这些Na+在高温下会往环中移动。而当分子筛的钠含量较高时,存在Lau结构中的Na+生成少量的S’a信号。通过1H MAS NMR谱在H-ITQ-13分子筛中识别出了两种B酸信号,且铝含量较高样品的B酸量较大,吸附氘代吡啶无法区分样品B酸强度的差异,原因是氘代吡啶对分子筛B酸强度的变化不够敏感。利用NH3-TPD确定了硅铝比较高H-ITQ-13分子筛的酸强度更强,这与先前硅锗铝ITQ-13分子筛的酸性质恰恰相反。
闫飞飞[8](2021)在《碳化硅中自旋缺陷的相干操控和应用》文中研究表明碳化硅是一种非常有前景的半导体材料,具有高禁带宽度、优良导热性、高透明度、耐辐射、成熟的大尺寸生长和加工工艺等优势,现在广泛应用在汽车、航空航天、微电子等领域。近年来,随着量子技术的飞速发展,我们发现在碳化硅中存在着即使在室温下也可以进行相干操控的自旋量子比特,通过和近邻的核自旋进行耦合,可以形成复杂的多比特量子系统;同时我们还可以通过自旋比特的光学接口,实现和相距比较远的另一个自旋比特的远距离纠缠。这种固态体系的量子系统有望实现量子中继、集群态计算和分布式量子计算等,成为未来混合量子计算不可缺少的一部分。除此之外,固态体系的自旋系统还可以用来实现量子传感,例如现在比较成熟的金刚石中的氮-空位(NV-)色心,经过二十多年的发展,其已经在生物细胞探测、原子分子探测、电场磁场探测、极端压强探测等方面展现出非常优异的实验成果。但是NV-色心还是有一些局限,比如说材料难以进行大尺寸生长和加工,荧光波段处于可见波段,在光纤中的传输损耗过大等问题。但是对于碳化硅色心来说,其硅空位和双空位荧光波段处于红外波段,在光纤中的损耗低,而且碳化硅具有成熟的大尺寸生长和加工工艺,在未来光纤通讯和大尺寸量子器件应用中具有很大的优势。我的研究便是基于碳化硅中的自旋色心开展的,接下来我会从四个方面介绍我在博士期间的工作。1.碳化硅中新型自旋空位色心(PL8)的制备和表征。首先,我在这个章节中介绍了碳化硅中自旋缺陷的制备。由于碳化硅是双原子结构,其自旋空位色心种类非常丰富,就4H碳化硅而言,单缺陷空位有硅空位色心(SiV-),双空位色心(VCVSi0)按荧光波长命名有PL1到PL7,除此之外还有很多的过渡金属缺陷色心等。在本实验中,我们探索了一种新型的自旋色心空位,根据其荧光波长将其命名为PL8。一般情况下,空位色心都有其对应的退火复合温度,像双空位色心,在950℃退火时可以产生,但是对于我们报道的PL8色心,要求在1300℃的温度下退火才会产生,而且其荧光谱线的零声子线和自旋的零场分裂常数与之前报道的任何一种色心空位都不匹配,所以确认PL8色心为一种新型的自旋色心。实验中,我们表征了其光学性质和自旋性质,并测试了其在室温和低温下的相干性质。PL8色心有望应用于基于缺陷自旋的光学集成、电子器件温度成像、高温量子传感和微波激射器(maser)等领域。2.碳化硅中缺陷自旋在高温下(550 K)的相干操控。基于上一个章节的色心制备,我们在这个章节中探索了高温下4H碳化硅中双空位自旋缺陷(PL5)的相干性质。并根据其自旋共振频率随温度变化的特性,我们设计了一种依赖Ramsey振荡的温度传感器。一般的自旋量子系统对于温度的要求都非常苛刻,例如硅基超导和掺杂比特都需要极低的温度环境(~mK)。而我们的实验证明了碳化硅中的双空位色心在高达550 K的环境温度下仍然可以实现相干自旋操控,这为我们以后建立抗干扰的量子系统奠定基础,另外根据共振频率随温度的变化关系,在实验上实现了 440K左右的温度传感。3.室温下碳化硅自旋色心相干性的磁场角度依赖关系。对于自旋色心来说,影响其自旋性质的外部条件主要是外界温度和磁场环境,在这一章节中我们探索了自旋系综的相干性质和外部磁场环境的关系。分析自旋性质和磁场的关系对于实现全光磁场探测和延长相干时间等方面是非常重要的。在本实验中,我们通过精确地调整永磁铁的位置,系统地研究了碳化硅中c轴双空位色心(PL6色心)的光探测磁共振(ODMR)谱及相干性与磁场的关系。我们对比了两种不同自旋环境噪声样品,样品A在生长过程中本征产生自旋空位,电子自旋的周围自旋噪声影响相对比较弱,其相干时间较长。样品B为氮离子(N2+)注入产生的缺陷色心,受周围的自旋环境噪声影响相对严重,其相干时间比较短。我们对比了这两种不同周围自旋噪声情况下,电子自旋相干时间随磁场的变化情况,发现对于自旋噪声严重的样品,其自旋相干性质与磁场角度的依赖关系更加紧密。4.使用碳化硅中的自旋量子比特在室温下实现Online算法。根据现实生活中对处理指数增长数据的需求,Online算法越来越受到人们的关注。在这个章节中,我们首次使用量子资源——单个量子比特来实现Online算法。我们研究了 Online算法中的(n,p,k,r,w)-PNH问题(即帽子数目奇偶问题)。通过和使用经典比特的情况相对比,我们发现使用量子比特会具有更高的成功率。除此之外,我们还通过引进Advice来提高成功率。对于提供Advice的情况,量子的性能也表现得更加优异。
卜文浩[9](2021)在《BaF分子的激光冷却研究》文中提出冷分子系统在超冷化学反应、量子信息与计算、精密测量等研究领域有着广阔的应用前景。激光冷却分子是在最近十几年间才被提出的一种崭新的获得冷分子的方法,这一方法针对一类有着高度对角化FCF(弗兰克-康登因子)的双原子分子建立起了激光冷却所必须的闭合的跃迁循环,使得激光冷却这些分子成为可能。目前已经有三种分子SrF,CaF和YO实现了 3D-MOT(三维磁光阱),并有望在此基础上进一步制备出达到量子简并程度的、有大量分子数的分子气样本。在这些成果的激励下,我们小组开展了一种全新的分子——BaF分子的激光冷却实验。BaF分子有着高度对角化的FCF、上能级寿命为56ns等对激光冷却友好的性质,而且它的冷却用波长在850nm附近,实验上可以使用价格便宜实用的半导体激光器作为激光源。本论文将主要介绍我们对BaF分子激光冷却的研究。我们首先通过详细的理论计算指出,BaF分子的FCF是高度对角化的,利用跃迁选择定则,并结合边带调制技术,只需要3束激光——860nm,896nm,898nm——就可以建立BaF分子的闭合跃迁循环,从而可以实现激光冷却。然后我们详细介绍了依据这一理论搭建的实验系统,主要包括:我们自制了3套ECDL和TA获得了约1.5W左右的高功率激光;我们设计传输腔锁频系统同时实现了 3束激光的线宽在MHz量级的锁定;我们设计并搭建了低温-真空系统实现速度为200m/s、温度为4K的BaF冷分子束的生成,探测到了分辨了 BaF分子精细分裂的光谱。在实验介绍的最后描述了我们利用理论提出的激光冷却方案和实验搭建的系统成功实现了激光对BaF冷分子束的偏转作用,结果表明目前为止我们可以实现BaF分子最大约600个光子的散射,为跃迁循环是闭合的提供了初步的证据。而在论文的最后,我们提出了未来的研究面临的问题并给出了拟解决方案。总而言之,本论文包含的研究工作探索了 BaF分子的激光冷却的可行性,并初步证实了 BaF分子可以被激光冷却,为之后进一步实现BaF分子的3D-MOT的相关研究打开了大门。
方勇[10](2020)在《含氮、砷、硼的双自由基化合物的合成与性质研究》文中认为对于具有新颖化学/电子结构的自由基的稳定化,是自由基化学研究领域的一项重要议题。一系列的相关研究表明,有利的电子效应和合适的位阻保护是实现这一目标的主要策略,具体而言,长程或广域的π-共轭型分子骨架的支持是稳定自由基物种的电子自旋的常用方法之一。从基于同族或等电子元素的稳定自由基的构筑思路的分析入手,以三联苯基、(茚并)芴基和芘基作主体骨架,笔者设计合成了分别包含N、As、B三种元素的稳定自由基物种,并利用多种实验手段和理论计算对它们的化学/电子结构及理化性质进行了深入的表征和研究。本论文的主要研究工作和结果如下:一、通过对一系列中性4,4′′-p/m-三联苯二胺类化合物1-5的两电子氧化及弱配位阴离子的辅助,成功地稳定、分离得到了12+-32+的晶体并对其结构特征进行了分析,而对于双阳离子12+-52+,利用多种实验手段连同DFT计算深入探究了它们的自旋基态的电子结构、相对能量以及磁/光学方面的性质。这项研究工作报道了首批能够以溶液相和固相形式稳定存在的三联苯二胺双自由基双阳离子,其中12+-32+具有开壳层单线态自旋基态,且其双自由基特征的高低受到-NH2邻位的烷基取代基位阻大小的影响。此外,尽管42+的固有的高度不稳定性阻碍了它的自旋基态的确定,借由理论计算和变温EPR测试给出的线性的Curie plot,其异丙基取代的类似物52+却可以被推定为三线态基态。二、利用芴和茚并芴作为结构支架,合成了三例中性的(双)胂烯化合物6-8,继而通过对它们的单/两电子还原反应,成功地稳定、分离得到了相应的(双)自由基(双)阴离子盐6K、7K、7K2和8K2的晶体并对其结构特征进行了分析,随后还利用多种实验手段以及理论计算深入探究了它们的电子结构、自旋基态以及光学吸收性质。研究表明,这些还原态物种的高稳定性很大程度上得益于As中心以外的电子自旋在芴或茚并芴骨架上的离域。值得一提的是,双自由基双阴离子7K2和8K2凭借其很小的单三线态能量差,在室温条件下即实现了其热激发三线态的实验观测,这是此前报道的其他十五族重元素双自由基所未曾实现过的。三、在新型的含双四配位B单元的双自由基的合成探索中,通过对(叔丁基取代的)芘四酮-全氟代三苯基硼烷这一路易斯酸碱对体系的碱金属(KC8)还原,意外地分离得到了双硼环自由基阴离子盐9以及二聚体形式的闭壳层化合物10的晶体,特别地,通过对其晶体结构及堆积模式的详细分析,确认了10的固相结构中存在一定强度的分子内及分子间C-F…K+相互作用。在考虑到二者的低产率及全氟代三苯基硼烷的单电子还原产物的高度不稳定性的前提下,笔者对相应体系的反应机理作出了合理的推定,其间9和10的生成均涉及到经典路易斯酸碱对的形成、单电子还原及随后的键活化过程。进一步地,对于自由基阴离子9,利用多种实验手段连同DFT计算深入探究了其电子结构及理化性质,相关结果表明9的高度稳定性很大程度上来源于芘骨架对单电子自旋的充分离域作用。此外,在对相同的路易斯酸碱对底物在H2氛围下的作用模式的比较研究中,发现仅有碱性较弱的PTO会与B(C6F5)3发生显着的FLP氢化反应,且最终产物之一的芘四醇双五氟苯硼酸酯(11)经XRD分析表明具有新颖的化学结构及潜在的光、电学性能,但其分离纯化受限于过多的反应路径及副产物的干扰而难以实现。总而言之,碱金属介导下的芘四酮-全氟代三苯基硼烷的相互作用虽不可避免地受到后者的单电子还原及嬗变过程的竞争性干扰,但仍为新颖的硼基化合物的合成提供了一种新思路。
二、C-P(Ⅲ)键核自旋耦合常数的理论研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、C-P(Ⅲ)键核自旋耦合常数的理论研究(论文提纲范文)
(1)三自旋体系核自旋单重态的制备与单重态二维谱的实现(论文提纲范文)
引言 |
1 理论部分 |
1.1 不同核自旋耦合体系中单重态的制备脉冲序列 |
1.2 基于核自旋单重态的COSY和NOESY脉冲序列 |
2 实验部分 |
2.1 试剂与样品配制 |
2.2 NMR实验 |
2.2.1 一维NMR实验 |
2.2.2 二维NMR实验 |
3 结果与讨论 |
3.1 两种优化控制脉冲作用下单重态制备与转换的模拟谱图 |
3.2 三自旋体系下单重态的制备、检测和TS测定 |
3.3 单重态COSY谱图和NOESY谱图 |
3.4 讨论 |
4 结论 |
利益冲突 |
附件材料 |
(2)固体酸催化乙醇转化制乙烯的固体核磁共振研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 乙醇转化 |
1.2.1 乙醇转化制碳氢化合物(ETH) |
1.2.1.1 乙醇脱水制乙烯 |
1.2.1.2 乙醇转化为C_3-C_4烯烃 |
1.2.1.3 乙醇制汽油(ETG) |
1.2.2 乙醇转化为其它含氧化合物 |
1.3 乙醇转化制烯烃的固体黢催化剂 |
1.3.1 分子筛催化剂 |
1.3.1.1 ZSM-5分子筛 |
1.3.1.2 SAPO-34分子筛 |
1.3.1.3 SSZ-13分子筛 |
1.3.2 金属氧化物催化剂 |
1.3.2.1 γ-Al_2O_3的基本结构 |
1.3.2.2 γ-Al_2O_3的表面物种 |
1.3.3 杂多酸催化剂 |
1.4 乙醇转化制烯烃反应机理 |
1.4.1 乙醇脱水 |
1.4.2 ETH反应机理 |
1.5 酸性表征 |
1.6 固体核磁共振技术及其在多相催化反应中的应用 |
1.6.1 核磁共振(NMR)简介 |
1.6.2 固体核磁共振(Solid-State NMR)简介 |
1.6.2.1 磁场中核自旋相互作用 |
1.6.2.2 塞曼相互作用(H_z) |
1.6.2.3 化学位移各向异性相互作用(H_(CSA)) |
1.6.2.4 偶极-偶极相互作用(H_(DD)) |
1.6.2.5 四极相互作用(H_Q) |
1.6.2.6 J-耦合相互作用(H_J) |
1.6.3 常用的固体NMR技术 |
1.6.3.1 魔角旋转(Magic Angle Spinning,MAS) |
1.6.3.2 交叉极化(Cross Polarization,CP) |
1.6.3.3 偶极去耦技术 |
1.6.3.4 偶极重耦技术 |
1.6.4 多相催化反应研究中的原位固体NMR技术 |
1.6.4.1 间歇法 |
1.6.4.2 流动法 |
1.6.4.3 脉冲-终止反应器 |
1.6.4.4 原位固体NMR在多相催化反应中的应用 |
1.7 本论文的研究目标和主要内容 |
第二章 ZSM-5分子筛上乙醇脱水反应机理的固体核磁共振研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 分子筛催化剂表征 |
2.2.2 催化实验 |
2.2.3 气相色谱 |
2.2.4 H-ZSM-5上三乙基氧鎓离子(TEO)制备 |
2.2.5 固体NMR实验 |
2.2.6 DFT理论计算 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 TEO中间体的观测 |
2.3.2 TEO的活性及中间体作用 |
2.3.3 通过TEO路径的乙烯生成机理 |
2.4 本章小结 |
第三章 CHA构型分子筛上乙醇制乙烯反应机理的固体核磁共振研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 SAPO-34分子筛的合成制备 |
3.2.2 分子筛催化剂结构表征 |
3.2.3 乙醇催化反应实验 |
3.2.4 ~(13)C-丙酮及~(13)C-乙醇吸附样品的制备 |
3.2.5 固体NMR实验 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 SAPO-34分子筛结构表征 |
3.3.2 分子筛催化乙醇制乙烯反应评价 |
3.3.3 分子筛酸性表征 |
3.3.4 反应活性中间体的检测及转化 |
3.3.5 乙醇转化生成乙烯反应路径 |
3.4 本章小结 |
第四章 γ-Al_2O_3上乙醇脱水反应活性位点的固体核磁共振研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 γ-Al_2O_3催化剂表征 |
4.2.2 催化反应实验 |
4.2.3 固体NMR实验 |
4.2.4 DFT理论计算 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 乙醇在γ-Al_2O_3上的脱水反应评价 |
4.3.2 γ-Al_2O_3上乙醇脱水活性位点的研究 |
4.3.3 γ-Al_2O_3上乙醇脱水反应机理 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)铁基超导体中新奇电子态的核磁共振(NMR)研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 关联金属与铁基超导体 |
1.1 关联金属 |
1.1.1 从自由电子气到关联金属(“适度的自由更有趣”) |
1.1.2 从局域自旋链到关联金属(“让电子动,情况会很不一样”) |
1.1.3 局域轨道构型所扮演的作用以及自旋-轨道耦合效应 |
1.2 铁基超导体 |
1.2.1 铁基超导体的晶体结构,电子结构及相图演化 |
1.2.2 铁基超导体中电子系统物理性质的实验证据及指示 |
1.2.3 铁基超导体的超导特性 |
1.2.4 铁基超导体的理论模型 |
1.2.5 铁基超导体中悬而未决的问题及可能的研究方向 |
第2章 核磁偶/电四极矩共振的基本原理,实验方法及对关联金属体系的探测 |
2.1 核磁共振的基本原理 |
2.1.1 原子核的低能自由度与晶体中的核自旋系统(“来自原子核的信使”) |
2.1.2 原子核与电子的超精细相互作用(“核自旋与电子共舞”) |
2.1.3 空间结构因子与三大时间尺度(“核自旋眼中电子的远近动静”) |
2.2 核磁共振实验平台与脉冲核磁共振实验技术 |
2.2.1 低温核磁共振实验平台 |
2.2.2 脉冲核磁共振实验技术 |
2.2.3 实验装置,实验设置及测量方法 |
2.3 NMR/NQR对关联金属体系电子性质的探测 |
2.3.1 NMR/NQR对电子序的测量 |
2.3.2 NMR/NQR对低能涨落(电子结构不稳定性及态密度)的测量 |
2.3.3 NMR/NQR对非常规超导态的表征 |
第3章 铁基超导体FeSe中自旋-轨道交织的电子向列序 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 样品生长及基本物性表征 |
3.2.2 NMR测量装置,设置及流程 |
3.3 实验结果及分析 |
3.3.1 ~(57)Fe的奈特位移的各向异性:轨道依赖的自旋磁化率 |
3.3.2 超越平庸铁磁轨道序的轨道重构 |
3.3.3 自旋空间各向异性的证据:均匀自旋磁化率 |
3.3.4 自旋空间各向异性证据:动态自旋磁化率 |
3.3.5 相关实验结果的分析细节 |
3.4 讨论 |
3.5 结论及本章小结 |
第4章 静水压下FeSe中电子向列序的演化及磁有序预相变(短程磁有序) |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 样品生长及基本物性表征 |
4.2.2 高压NMR测量装置,设置及流程 |
4.3 实验结果及分析 |
4.3.1 电子向列序随静水压的演化 |
4.3.2 ~(57)Fe位NMR谱线的各向异性及磁有序预相变 |
4.3.3 超导转变随压力的演化及其与磁有序的关系 |
4.3.4 FeSe低温低能磁涨落的多起源特征 |
4.4 讨论 |
4.5 结论及本章小结 |
第5章 块体FeSe超导态Knight位移的下降及磁通晶格相中的反常束缚态 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 样品生长及基本物性表征 |
5.2.2 NMR测量装置,设置及流程 |
5.3 实验结果及分析 |
5.3.1 FeSe超导态Knight位移的本征下降 |
5.3.2 FeSe超导态磁通晶格中的反常束缚态 |
5.3.3 超导态复杂的RF加热效应 |
5.4 讨论 |
5.5 结论及本章小结 |
第6章 复杂异质结构铁基超导体Ba_2Ti_2Fe_2As_4O中分层的2D轨道玻璃态及自旋玻璃态 |
6.1 引言 |
6.2 实验方法 |
6.2.1 样品生长及基本物性表征 |
6.2.2 NMR测量装置,设置及基本的数据分析方法 |
6.3 研究背景 |
6.4 不同层物理性质的NMR表征-As_1,As_2的确认 |
6.5 [Ti_2As_2O]层中的二维轨道玻璃态 |
6.5.1 二维(2D)轨道玻璃态的揭示 |
6.5.2 二维(2D)轨道玻璃态随温度的演化 |
6.5.3 二维(2D)轨道玻璃态可能的涨落形式 |
6.6 [Fe_2As_2]层中的自旋玻璃态 |
6.6.1 短程或非公度磁有序转变的揭示及其与超导态的共存 |
6.6.2 自掺杂及晶格参数变化导致的量子临界行为 |
6.7 相关分析的细节及补充材料 |
6.7.1 NMR测量条件下的超导转变 |
6.7.2 高低温NMR谱线的特征及本征Knight位移的提取 |
6.7.3 As_1位置EFG参数随温度的演化及谱线拟合的细节 |
6.7.4 非公度电荷密度波/电荷序(ICDW/ICO)的排除 |
6.7.5 局域轨道“晃动”模型对As_1位置1/T_1的解释[548,570-571] |
6.8 讨论 |
6.9 结论及本章小结 |
第7章 重空穴掺杂铁基超导体CsFe_2As_2及系列低Tc-FeSe单晶的NMR表征 |
7.1 引言 |
7.2 实验方法 |
7.2.1 样品生长及基本物性表征 |
7.2.2 NMR测量装置,设置及流程 |
7.3 系列低Tc-FeSe单晶的NMR表征 |
7.3.1 离子交换法合成的FeSe单晶的NMR表征 |
7.3.2 不同Fe,Se比例FeSe单晶的对比研究 |
7.4 CsFe_2As_2中轨道选择的关联及可能的向列序 |
7.4.1 ~(57)Fe位Knight位移各向异性:轨道选择的Mott转变及电子态渡越 |
7.4.2 ~(57)Fe位NMR谱线展宽的各向异性:可能的电子向列序证据或短程磁有序 |
7.4.3 CsFe_2As_2中低能自旋涨落的特征 |
7.5 结论及本章小结 |
第8章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(4)基于核磁共振技术的量子计算和量子模拟实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 量子计算的起源与发展 |
1.2 量子计算简介 |
1.2.1 量子比特 |
1.2.2 量子线路 |
1.2.3 量子态的测量 |
1.2.4 量子线路的经典计算机模拟 |
1.3 本章小结 |
第2章 核磁共振量子计算简介 |
2.1 核磁共振体系 |
2.1.1 核磁共振体系发展史 |
2.1.2 核磁共振体系的哈密顿量 |
2.2 核磁共振量子计算 |
2.2.1 核磁共振体系的量子比特 |
2.2.2 核磁共振体系的通用逻辑门 |
2.2.3 核磁共振体系的初始化 |
2.2.4 核磁共振体系的测量读出 |
2.2.5 核磁共振脉冲技术 |
2.3 本章小结 |
第3章 量子系统的表征与验证 |
3.1 量子系统的表征 |
3.1.1 利用量子淬火重构哈密顿量的理论背景 |
3.1.2 构造目标哈密顿量体系 |
3.1.3 实验过程 |
3.1.4 实验结果 |
3.1.5 小结 |
3.2 量子系统的验证 |
3.2.1 密码验证的背景介绍 |
3.2.2 密码验证协议过程描述 |
3.2.3 密码验证协议的理论 |
3.2.4 用核磁共振实验体系验证 |
3.2.5 用IBM云服务器验证 |
3.2.6 小结 |
第4章 量子系统的基态性质研究 |
4.1 超辐射相变理论简介 |
4.1.1 研究背景 |
4.1.2 No-go Theorem |
4.1.3 反压缩效应诱导的超辐射相变的解析推导 |
4.1.4 超辐射相变过程中的性质 |
4.2 量子模拟简介 |
4.3 反压缩效应诱导的超辐射相变的实验模拟 |
4.3.1 谐振子-自旋的映射过程 |
4.3.2 压缩算符的量子线路图 |
4.3.3 实验样品 |
4.3.4 零点涨落的测量 |
4.3.5 序参量的测量 |
4.4 小结 |
第5章 总结及展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(5)扫描金刚石氮-空位色心显微镜的研制及其应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 磁性材料成像方法 |
1.1.1 克尔显微镜 |
1.1.2 电子显微镜 |
1.1.3 中子散射 |
1.1.4 X射线显微镜 |
1.1.5 扫描探针显微镜 |
1.2 本章小结与论文结构 |
第2章 金刚石NV色心 |
2.1 金刚石 |
2.2 NV色心的形成 |
2.3 NV色心的电子结构 |
2.4 NV色心的性质 |
2.4.1 光学性质 |
2.4.2 自旋性质 |
2.5 NV色心弛豫过程 |
2.5.1 纵向弛豫时间 |
2.5.2 横向弛豫时间 |
2.6 空间定位 |
2.6.1 利用梯度磁场量子调控超分辨 |
2.6.2 利用硅针尖定位NV色心 |
2.7 NV-N耦合 |
2.8 NV测磁学 |
第3章 扫描NV探针显微镜 |
3.1 原子力显微镜 |
3.2 基于QTF的AFM |
3.2.1 用于形貌成像 |
3.2.2 用于磁场成像 |
3.2.3 线路图 |
3.3 光探测磁共振ODMR |
3.3.1 共聚焦光路 |
3.3.2 微波 |
3.3.3 外磁场 |
3.4 扫描NV显微镜 |
3.4.1 工作模式 |
3.4.2 调平分析 |
3.4.3 机械稳定性 |
3.5 扫描NV显微镜磁成像方法 |
3.5.1 采样方法 |
3.5.2 扫描方法 |
3.5.3 空间分辨率 |
3.5.4 NV-样品距离的定位 |
3.5.5 技术难点 |
3.6 金刚石探针 |
3.6.1 金刚石纳米柱 |
3.6.2 金刚石探针基片 |
3.6.3 石英音叉 |
3.6.4 金刚石探针的装配及测试 |
3.6.5 金刚石探针进一步处理 |
第4章 单细胞铁蛋白纳米磁成像 |
4.1 背景 |
4.2 实验原理 |
4.3 单细胞内铁蛋白的纳米磁成像 |
4.3.1 细胞样品的制备 |
4.3.2 实验设备 |
4.3.3 NV磁成像与透射电子显微镜联合成像 |
4.3.4 铁蛋白簇的高分辨磁成像 |
4.4 数据分析 |
4.4.1 重构磁场强度 |
4.4.2 分辨率分析 |
4.5 结论与展望 |
4.5.1 结论 |
4.5.2 展望 |
第5章 电场调控磁斯格明子动力学 |
5.1 斯格明子 |
5.1.1 背景 |
5.1.2 分类 |
5.1.3 产生机制 |
5.1.4 调控 |
5.1.5 扫描NV显微镜研究斯格明子 |
5.2 实验 |
5.2.1 材料体系以及研究方法 |
5.2.2 观察斯格明子的产生 |
5.2.3 单个斯格明子的高分辨磁成像 |
5.2.4 斯格明子的跳变 |
5.2.5 斯格明子随外磁场精细演化 |
5.2.6 电场调控形变 |
5.2.7 电场调控产生 |
5.3 展望 |
第6章 展望与总结 |
6.1 自旋-质量相互作用的探索 |
6.1.1 背景 |
6.1.2 实验 |
6.2 低温扫描NV显微镜 |
6.3 总结 |
参考文献 |
附录A NV-~(14)N体系 |
A.1 理论计算 |
A.2 Hz精度测量 |
附录B 重构磁场矢量 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(6)磷元素和硫族元素共同杂化素馨烯的设计合成、可控功能化及光电性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
缩略语 |
第一章 绪论 |
1.1 稠环芳烃化合物(PAHs)及稠杂芳烃化合物(PHAs)研究概述 |
1.2 石墨烯和富勒烯的“分子手术”—从平面分子到曲面分子研究概述 |
1.2.1 马鞍猴鞍结构化合物 |
1.2.2 心环烯(Corannulene)和素馨烯(Sumanene) |
1.3 碗状分子的应用 |
1.3.1 有机场效应晶体管(OFET) |
1.3.2 非线性光学材料(NLO) |
1.3.3 有机框架(organic frameworks)材料 |
1.4 碲元素化学研究概述 |
1.5 选题依据及设计思路 |
参考文献 |
第二章 碲杂素馨烯的设计合成及其功能化衍生 |
2.1 引言 |
2.2 合成 |
2.3 卤素共价加合物的合成及结构确认 |
2.4 光电性能 |
2.4.1 光学性质 |
2.4.2 电化学 |
2.5 三碲素馨烯之间溴原子转移反应 |
2.6 本章小结 |
实验部分 |
参考文献 |
第三章 两种硫族元素共同杂化素馨烯的合成及重原子导向的功能化衍生反应 |
3.1 引言 |
3.2 两种硫族元素共同杂化素馨烯的合成及其凝聚态结构 |
3.2.1 合成 |
3.2.2 凝聚态结构 |
3.2.3 硫族杂化素馨烯的光学性质 |
3.3 重原子主导的化学反应—两种硫族元素共同杂化素馨烯的可控功能化衍生 |
3.3.1 合成 |
3.3.2 光学性质 |
3.4 两种硫族元素共同杂化素馨烯的理论计算 |
附录 |
3.5 本章小结 |
实验部分 |
参考文献 |
第四章 磷元素与硫族元素共同杂化素馨烯的合成及其凝聚态、光学性质研究 |
4.1 引言 |
4.2 合成 |
4.3 凝聚态结构 |
4.4 光学性质 |
4.5 本章小结 |
实验部分 |
参考文献 |
第五章 磷元素和硫族元素共同杂化素馨烯与Ag~+的光学响应和配位性质研究 |
5.1 引言 |
5.2 磷元素和硫族元素杂化素馨烯与银离子的光学响应 |
5.2.1 紫外可见光谱 |
5.2.2 荧光发射光谱 |
5.3 配合物的凝聚态结构 |
5.4 理论计算 |
5.4.1 结构优化,轨道能级,偶极矩以及静电势的计算 |
5.4.2 核独立化学位移(NICS)计算 |
5.4.3 紫外/可见光吸收光谱计算 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 基于碲杂素馨烯的tellura-Baeyer-Villiger氧化重排反应:从碲吩到碲内酯的一步转化 |
6.1 引言 |
6.2 tellura-Baeyer-Villiger反应 |
6.2.1 tellura-Baeyer-Villiger反应及分子中动态聚合解聚行为研究 |
6.2.2 反应机理 |
6.2.3 凝聚态结构 |
6.3 tellura-Baeyer-Villiger反应产物的手性及光谱性质 |
6.3.1 紫外光谱 |
6.3.2 手性拆分,CD谱及其理论计算 |
6.4 酸碱响应 |
6.5 理论计算 |
6.5.1 结构优化,轨道能级,偶极矩以及静电势的计算 |
6.5.2 核独立化学位移(NICS)计算 |
6.5.3 紫外/可见光吸收光谱计算 |
6.6 本章小结 |
附录 |
实验部分 |
参考文献 |
总结与展望 |
附录一 |
附录二 |
在学期间研究成果 |
致谢 |
(7)固体核磁共振研究SSZ-39与ITQ-13分子筛的微观结构与酸性质(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 文献综述 |
1.1 分子筛简介 |
1.1.1 SSZ-39分子筛简介 |
1.1.2 ITQ-13分子筛简介 |
1.2 分子筛改性方法 |
1.2.1 脱硅改性 |
1.2.2 脱铝补硅改性 |
1.3 分子筛的铝分布与阳离子落位 |
1.3.1 分子筛骨架铝的分布及阳离子落位 |
1.3.2 分子筛中骨架铝分布及阳离子落位的考察方法 |
1.4 分子筛酸性质的核磁共振研究 |
1.5 文中主要采用的固体核磁共振技术 |
1.5.1 固体核磁共振技术 |
1.5.2 分子筛结构的固体核磁共振表征方法 |
1.6 论文的选题与构想 |
2 实验部分 |
2.1 样品制备与改性 |
2.1.1 Na-SSZ-39分子筛的制备 |
2.1.2 后改性Na-SSZ-39分子筛的制备 |
2.1.3 H-SSZ-39分子筛的制备 |
2.2 表征方法 |
2.2.1 X射线粉末衍射(XRD) |
2.2.2 元素分析(ICP) |
2.2.3 NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD) |
2.2.4 固体核磁共振(Solid-state NMR) |
2.2.5 理论计算模型与方法 |
3 改性合成SSZ-39分子筛及其微观结构与酸性质的研究 |
3.1 引言 |
3.2 脱铝改性SSZ-39分子筛结构表征 |
3.2.1 XRD表征 |
3.2.2 ~(27) Al MAS NMR和~(29)Si MAS NMR表征 |
3.3 脱硅改性SSZ-39分子筛结构表征 |
3.3.1 XRD表征 |
3.3.2 ~(27) Al MAS NMR和~(29)Si MAS NMR表征 |
3.4 Na-SSZ-39分子筛铝分布与Na~+落位的研究 |
3.4.1 XRD与~(29)Si MAS NMR表征 |
3.4.2 ~(27) Al MAS/MQ MAS NMR表征 |
3.4.3 ~(23) Na MAS/MQ MAS NMR表征和DFT计算 |
3.5 H-SSZ-39分子筛酸性质的研究 |
3.5.1 XRD表征 |
3.5.2 ~(27) Al MAS NMR和~(29)Si MAS NMR表征 |
3.5.3 ~1H MAS NMR表征与DFT计算 |
3.5.4 NH_3-TPD表征 |
3.6 小结 |
4 SiAl-ITQ-13分子筛微观结构与酸性质的研究 |
4.1 引言 |
4.2 Na-ITQ-13分子筛铝分布和Na~+落位的研究 |
4.2.1 XRD与~(29)Si MAS NMR表征 |
4.2.2 ~(27) Al MAS/MQ MAS NMR表征 |
4.2.3 ~(23) Na MAS/MQ MAS NMR表征和DFT计算 |
4.3 H-ITQ-13分子筛酸性质的研究 |
4.3.1 XRD表征 |
4.3.2 ~(27) Al MAS NMR和~(29)Si MAS NMR表征 |
4.3.3 ~1H MAS NMR表征 |
4.3.4 NH_3-TPD表征 |
4.4 小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)碳化硅中自旋缺陷的相干操控和应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
第二章 缺陷自旋体系和探测方法 |
2.1 碳化硅中的自旋缺陷体系 |
2.1.1 三能级缺陷体系 |
2.1.2 四能级缺陷体系 |
2.2 光学表征 |
2.2.1 光学光谱 |
2.2.2 荧光寿命 |
2.2.3 二阶关联函数(HBT) |
2.2.4 偏振特性 |
2.3 自旋表征 |
2.3.1 光探测磁共振(ODMR) |
2.3.2 极化率表征 |
2.3.3 自旋操控及相干时间 |
2.4 探测装置及软件 |
2.4.1 实验装置 |
2.4.2 软件集成 |
2.5 小结 |
第三章 新种类自旋色心的探索 |
3.1 自旋色心研究背景 |
3.2 PL8色心的发现和自旋表征 |
3.2.1 实验装置和样品制备 |
3.2.2 PL8色心的光学谱线和自旋共振谱线 |
3.2.3 PL8色心的低温和室温自旋性质 |
3.2.4 PL8色心荧光寿命 |
3.2.5 制备条件对PL8色心的影响 |
3.3 PL8色心的结构探索 |
3.3.1 激光极化分析 |
3.3.2 对于PL8三能级结构的分析 |
3.3.3 不同离子注入结果 |
3.4 小结 |
第四章 高温下自旋色心的相干性质 |
4.1 缺陷自旋色心温度研究简介 |
4.2 实验装置和高温性质 |
4.2.1 实验装置 |
4.2.2 高温性质探索 |
4.3 450K环境温度下的温度传感 |
4.4 小结 |
第五章 非轴向磁场下自旋色心的相干性质 |
5.1 研究非轴向磁场环境的意义 |
5.2 光探测磁共振谱和磁场的关系 |
5.3 自旋相干性和磁场的关系 |
5.4 自旋相干性的磁场依赖分析 |
5.5 小结 |
第六章 单比特量子算法实现—在线算法 |
6.1 在线算法简介 |
6.2 量子在线算法 |
6.3 单色心性质表征 |
6.4 量子在线算法和经典在线算法对比 |
6.5 量子门保真度估算 |
6.6 量子在线算法优化 |
6.7 小结 |
第七章 总结和展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(9)BaF分子的激光冷却研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 冷分子研究价值 |
1.1.1 冷碰撞与超冷化学反应 |
1.1.2 冷分子与量子计算 |
1.1.3 eEDM、新物理与冷分子 |
1.2 冷分子获得方法 |
1.2.1 由激光冷却的冷原子合成冷分子 |
1.2.2 缓冲气体冷却 |
1.2.3 斯塔克减速和塞曼减速 |
1.2.4 连续分子束的低通速度滤波 |
1.3 直接用激光冷却分子 |
1.4 本论文的主要研究内容及安排 |
2 双原子分子的能级结构 |
2.1 玻恩奥本海默近似 |
2.2 振动能级和转动能级 |
2.2.1 振动能级 |
2.2.2 转动能级 |
2.2.3 Dunham记号 |
2.3 分子电子态标记及跃迁标记 |
2.4 洪德耦合方式 |
2.4.1 洪德耦合方式(a) |
2.4.2 洪德耦合方式(b) |
3 BaF分子的能级结构与激光冷却方案 |
3.1 电子能级 |
3.2 振动能级的闭合 |
3.3 转动能级和超精细能级的闭合 |
3.4 可能存在的暗态及解决办法 |
3.4.1 磁子能级暗态与解决方案 |
3.4.2 △态与微波耦合 |
3.5 超精细能级的跃迁分支比 |
3.6 磁场下的塞曼分裂 |
3.7 △态 |
3.8 本章小节 |
4 激光系统 |
4.1 简介 |
4.2 半导体激光二极管 |
4.3 外腔式半导体激光器 |
4.4 锥形放大器 |
4.5 电流控制 |
4.6 锁频 |
4.7 锁频结果 |
4.8 传输腔锁频存在的问题 |
4.8.1 PZT的非线性效应对锁频的影响 |
4.8.2 锁频的长期稳定性 |
5 低温-真空系统与BaF冷分子的产生 |
5.1 BaF激光冷却实验装置描述 |
5.2 单次消融的吸收信号 |
5.3 BaF分子与缓冲气体间的碰撞截面 |
5.4 高分辨光谱 |
5.5 转动态和振动态的冷却 |
5.6 BaF分子束的纵向速度测量 |
5.7 本章小结 |
6 利用激光的散射力偏转BaF冷分子束 |
6.1 实验设计 |
6.2 结果分析 |
6.2.1 准闭合跃迁循环 |
6.2.2 辐射压力导致的偏转 |
6.3 理论模拟 |
6.4 本章小结与展望 |
7 对BaF分子的激光冷却与减速的探讨 |
7.1 未知的激发态超精细分裂与BaF分子的激光冷却 |
7.1.1 激发态的超精细分裂对多普勒冷却的影响 |
7.1.2 针对未知分裂设计的新的激光冷却方案 |
7.1.3 测量△的实验构想 |
7.2 BaF分子束的激光减速方案 |
7.3 本章小结 |
8 总结 |
参考文献 |
作者简历 |
(10)含氮、砷、硼的双自由基化合物的合成与性质研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 自由基简介 |
1.2 稳定自由基的策略 |
1.3 单/双自由基的磁性相关谱学特征 |
1.4 基于苯胺的自由基阳离子的研究现状 |
1.5 As中心自由基的研究进展 |
1.5.1 二配位的●As X_2(X=C,N,P,Ga)型自由基 |
1.5.2 双NHC支持的[As:::X]~(●+)(X=C,P,As)型自由基阳离子 |
1.5.3 四元环型含As自由基 |
1.5.4 三配位As中心自由基 |
1.6 含B自由基的研究进展 |
1.6.1 稳定的三配位B自由基及分步合成得到的四配位B自由基 |
1.6.2 一锅法合成的基于双齿型LB配体的四配位B自由基 |
1.6.3 一锅法合成的[Ar~F_3B-O…OBAr~F_3]~(●-)型的四配位B自由基阴离子 |
1.6.4 稳定的含B双/多自由基 |
1.7 双自由基的研究意义及应用 |
1.8 选题依据及主要研究目标 |
参考文献 |
第二章 三联苯二胺双自由基双阳离子的合成及性质研究 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 试剂及仪器 |
2.2.2 中性三联苯二胺化合物的合成 |
2.2.3 中性三联苯二胺化合物的两电子氧化 |
2.2.4 X-射线单晶结构测定与精修 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 中性三联苯二胺底物的CV测试 |
2.3.2 三联苯二胺双阳离子的合成与晶体结构 |
2.3.3 DFT计算 |
2.3.4 EPR和 SQUID测试 |
2.3.5 紫外-可见吸收光谱 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 胂烯类(双)自由基(双)阴离子的合成及性质研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 试剂及仪器 |
3.2.2 中性双胂烯化合物的合成 |
3.2.3 中性(双)胂烯化合物的单/两电子还原 |
3.2.4 X-射线单晶结构测定与精修 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 中性(双)胂烯化合物的CV测试 |
3.3.2 胂烯类(双)自由基(双)阴离子盐的合成与晶体结构 |
3.3.3 DFT计算 |
3.3.4 EPR测试 |
3.3.5 紫外-可见吸收光谱 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于芘骨架的含硼双自由基的合成探索及相关研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 试剂及仪器 |
4.2.2 双螯合位点型路易斯碱-芘四酮的合成 |
4.2.3 芘四酮-B(C_6F_5)_3-KC_8的一锅法反应 |
4.2.4 芘四酮-B(C_6F_5)_3与H_2的作用 |
4.2.5 X-射线单晶结构测定与精修 |
4.3 碱金属介导下的B(C_6F_5)_3与PTO的作用 |
4.3.1 产物晶体结构及形成过程分析 |
4.3.2 DFT计算 |
4.3.3 EPR及 UV-Vis谱学测试 |
4.3.4 氧化还原性质的探究 |
4.4 碱金属介导下的B(C_6F_5)_3与PTO~*的作用 |
4.4.1 产物晶体结构分析 |
4.4.2 产物形成机理分析 |
4.5 H_2介导下的B(C_6F_5)_3与PTO的作用 |
4.5.1 产物组成分析 |
4.5.2 反应机理分析 |
4.6 H_2介导下的B(C_6F_5)_3与PTO~*的作用 |
4.7 本章小结 |
参考文献 |
全文总结 |
攻读博士学位期间发表论文 |
致谢 |
四、C-P(Ⅲ)键核自旋耦合常数的理论研究(论文参考文献)
- [1]三自旋体系核自旋单重态的制备与单重态二维谱的实现[J]. 胡凯瑞,杨雪,黄志明,辛家祥,魏达秀,姚叶锋. 波谱学杂志, 2022(01)
- [2]固体酸催化乙醇转化制乙烯的固体核磁共振研究[D]. 周雪. 中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院), 2021(01)
- [3]铁基超导体中新奇电子态的核磁共振(NMR)研究[D]. 李建. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]基于核磁共振技术的量子计算和量子模拟实验研究[D]. 陈希. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]扫描金刚石氮-空位色心显微镜的研制及其应用[D]. 郭茂森. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]磷元素和硫族元素共同杂化素馨烯的设计合成、可控功能化及光电性能研究[D]. 王世涛. 兰州大学, 2021(09)
- [7]固体核磁共振研究SSZ-39与ITQ-13分子筛的微观结构与酸性质[D]. 陈翰迪. 大连理工大学, 2021(01)
- [8]碳化硅中自旋缺陷的相干操控和应用[D]. 闫飞飞. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [9]BaF分子的激光冷却研究[D]. 卜文浩. 浙江大学, 2021(01)
- [10]含氮、砷、硼的双自由基化合物的合成与性质研究[D]. 方勇. 南京大学, 2020(09)