强激光与粒子束
2023, 35(8): 081004
1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院 上海同步辐射光源上海 200120
4 上海交通大学 物理科学学院原位电镜中心上海 200240
乙烯是石油化工重要的工业原料，对经济发展有着重要的影响，乙炔半加氢生产乙烯是重要化工反应。传统的钯催化剂具有较高的活性，由于过度加氢和绿油的生成导致选择性和催化剂的催化周期低。因此，制备出一种高活性及选择性的催化剂并借助同步辐射技术探究其反应机理变得至关重要。利用沉积-沉淀法制备了二氧化硅负载的钯铋双金属催化剂，在乙炔半加氢反应中与传统催化剂进行催化活性及选择性方面的对比研究。借助X射线吸收精细结构（X-ray Absorption Fine Structure，XAFS）和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（High-Angle Annular Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy，HAADF-STEM）等多种表征手段，发现独特的PdBi催化剂可以有效抑制PdHx的形成，减弱氢气的裂解速度和乙烯在钯表面的吸附，抑制乙烯的过度加氢产生副产物乙烷。新型钯铋结构催化剂及机理探索为今后制备高效的乙炔加氢制乙烯催化剂提供了一种新的思路和手段。
X射线吸收精细结构 催化剂 二氧化硅 乙炔加氢 X-ray absorption fine structure Catalyst SiO2 Acetylene hydrogenation
1 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241
2 华东师范大学量子科学与精密测量研究院，上海 200241
实现了具有最轻质量碱金属6Li的冷原子干涉仪，并通过精确测量其反冲频率初步获得精细结构常数。为了克服6Li原子的总角动量为半整数所导致的对磁场敏感的困难，提出一种磁不敏感Raman跃迁，实现了垂直Raman光的共轭Ramsey Bordé型原子干涉仪，其相干时间超过2.3 ms。通过几何关系用四组干涉仪消除Raman光束之间角度带来的误差。测量得到的反冲频率ωr为2π×73672.789（36）Hz，精细结构常数为1/137.035976（33），是迄今为止基于冷原子干涉仪对6Li反冲频率的最精确测量。6Li冷原子干涉仪的实现不仅丰富了原子干涉仪的元素，而且由于其反冲频率大的特点，在精密测量领域具有极大的潜力。
反冲频率测量 冷原子干涉仪 精细结构常数 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106019
原子极化率反映了原子体系对外场的响应程度。里德伯原子具有非常大的极化率, 使得里德伯原子在量子态的外场操控以及微波场强测量方面具有很大的应用前景。极化率的测量准确度将为外场的精密测量奠定理论基础。本文利用电磁诱导透明技术, 实现了铯50D里德伯态原子极化率的测量。实验中基于阶梯型电磁诱导透明光谱, 首先测量了铯原子50D态的AC-Stark效应, 并研究了原子能级光谱分裂间隔与场强的关系, 推算得到了张量极化率与标量极化率的实验测量值。其实验测量值与计算值进行对比, 两者基本吻合。里德伯态极化率的测量研究为电场对能级的调控以及对射频场电场强度的精密测量提供了保障。
里德伯原子 精细结构 电磁诱导透明 极化率 Rydberg atom fine structure electromagnetically induced transparency polarizability
1 新疆大学 物理科学与技术学院, 乌鲁木齐 830046
2 西南技术物理研究所, 成都 610041
为了讨论缓冲气体对碱原子精细结构能级间的能量交换加速作用, 利用激光感应荧光光谱对Cs(Rb)-N2系统中的精细结构碰撞能量转移过程进行了实验研究, 获得了不同条件下碱原子D1线和D2线的荧光变化数据。结果表明, 在Cs-N2系统中, N2分子更多参与精细结构能量交换的加速过程;在340K时, 系统具有高的荧光转换效率;在Rb-N2系统中, N2分子主要参与猝灭过程, 对精细结构碰撞的增益作用不明显。这一结果可为半导体抽运碱金属激光器的高效运行提供参考数据。
激光器 精细结构能量转移 激光感应荧光光谱 Cs-N2系统 缓冲气体 猝灭 lasers fine structure energy transfer laser induced fluorescence spectroscopy Cs-N2 system buffer gas quenching
1 华南师范大学生物光子学研究院，教育部激光生命科学重点实验室，广东 广州 510631
2 华南师范大学生物光子学研究院，广东省激光生命科学重点实验室，广东 广州 510631
3 师大瑞利光电科技(清远)有限公司，广东 清远 511517
亚细胞器是细胞的重要组成单位，其形态结构与动力学特性直接反映了细胞的生理状态。21世纪初新兴的结构光照明显微技术、受激发射损耗显微技术和单分子定位成像技术等超分辨显微成像技术，巧妙地绕过了光学衍射极限对成像分辨率的限制，目前已被广泛应用于活细胞亚细胞器精细结构的观察及其动力学过程的监测上。本文首先介绍了上述三种超分辨显微成像技术的基本原理和特点，然后介绍了活细胞中细胞核、细胞骨架、线粒体、内质网等亚细胞器的超分辨精细结构和动力学特性，最后讨论了亚细胞器超分辨精细结构成像与机器学习、图像处理相结合的发展潜力。
生物光学 超分辨显微术 荧光显微镜 亚细胞器精细结构 机器学习 中国激光
2022, 49(20): 2007203
1 吉林师范大学 功能材料物理与化学教育部重点实验室, 吉林 长春 130103
2 吉林师范大学 物理学院, 吉林 四平 136000
3 吉林师范大学 环境友好材料制备与应用教育部重点实验室, 吉林 长春 130103
4 吉林师范大学 化学学院, 吉林 四平 136000
为了实现对Li—N共掺杂p型ZnO薄膜的形成机制以及其稳定p型导电原因的揭示, 利用X射线光电子谱及基于同步辐射光源的X射线吸收精细结构谱测试对薄膜的局域电子结构进行了测算分析。获得了Li—N成键及Li—N复合型受主形成的信号, 利用光致发光测量计算其受主能级为122 mV。证实了薄膜中Li—N复合型受主的形成, 而Li—N共掺杂p型ZnO良好的稳定性则归因于Li—N共掺杂在p型ZnO薄膜中实现了Li和N的成键。
氧化锌 p型掺杂 形成机制 稳定性 X射线吸收精细结构谱 zinc oxide p-type doping formation mechanism stability X-ray absorption fine structure spectroscopy
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100000
喷泉钟量子化轴磁场的空间均匀性和时间稳定性是制约原子钟输出频率稳定度和不确定度的重要因素。从外磁场屏蔽、磁场线圈设计、线圈电流源稳定性等方面考虑,构建并优化设计了一套可搬运铷喷泉原子钟量子化轴磁场系统。为了消除环境磁场对量子化轴磁场的影响,使用5层坡莫合金磁屏蔽进行外磁场的屏蔽;利用4组对称的补偿线圈,通过计算给予合适的电流,获得喷泉钟内部30 cm原子自由飞行尺度内磁场波动小于1 nT;通过改善C场供电电流方式,从而优化量子化轴磁场的时间稳定性,磁场随时间的波动小于0.1 nT。优化后喷泉钟长期频率稳定度达2.9×10 -16,磁场空间分布不均匀性带来的二阶塞曼频移不确定度为3.4×10 -19,由磁场随时间波动带来的二阶塞曼频移的不确定度为5.1×10 -17。
原子与分子物理学 塞曼效应 超精细结构 原子钟 磁敏跃迁法 光学学报
2021, 41(19): 1902001
生命起源、 全球气候变化等是关系到人类未来命运的重大科学问题, X射线光谱(XRS)可原位测定物质组成与元素形态, 在解决重大科学问题、 揭示自然规律中发挥了重要作用: (1)在生命起源探索中, 通过RNA结构和海洋热液自养体系元素形态分析, 揭示了RNA形成机制和生物地球化学规律; (2)在地球早期生命研究中, 通过沉积纹层、 细胞组构测定, 发现了远古生物保存机制与证据; (3)在全球碳循环研究中, 通过物相与元素形态分析, 揭示了铁源生物有效性与碳汇机制。 利用XRS从微纳米尺度原位测定元素三维空间分布与形态, 实现活体分析蛋白质信息传递与生物响应过程, 探索元素与有机质构效关系, 揭示生命起源与生物代谢机制及全球气候变化规律, 是XRS未来发展中的重要领域; 作为冶金、 材料、 地质、 文物、 工矿、 生态、 环境、 医学与生命科学等领域中的重要分析手段, XRS所特有的无损、 原位与活体分析特性, 已呈现了巨大应用价值, 在未来探索重大科学问题、 解决关键技术难点的研究中, X射线光谱分析技术必将发挥更大作用。
生命起源 地球早期生命 全球气候变化 X射线荧光光谱 X射线吸收精细结构 元素形态 Origin of life Early life on earth Global climate change Micro X-Ray fluorescence X-ray absorption spectra Elemental species
