氦-3的超流体现象——1996年诺贝尔物理奖

说起流体,人们很快就会想到日常生活中离不开的空气和水。凡是能流动的物质都可以称为流体。液体和气体都是流体,但是液体和气体的流动状况还是不太一样。例如装有氦气的气球上有一个很小的孔,里面的氦气就会马上漏出来,很快气球就瘪了。如果用这个气球装水,水就不会像氦气那样很快就漏光。这说明液体和气体内分子的运动状况不同,液体里分子喜欢紧密地拉在一起,不像气体分子可以自由行动。这些普通的流体被称为常流体,而具有超常流动能力的流体则被称为超流体。     

魔转角双层石墨烯的“魔幻”物性

正在目前已知的二维体系中,石墨烯是最稳定、制备技术最成熟可控的材料;同时,其物理性质也得到了最广泛最深入的研究.过去的研究中,一般认为基于单电子图像(不需要考虑电子-电子相互作用)就可以非常好地理解石墨烯的性质.然而,Nature在2018年3月5日同期刊出两篇文章,报道石墨烯具有丰富的强关联量子物态~([1,2]).这些工     

电子植入物使盲人重见光明

英国科学家研制成一种电子植入物，它能使盲人重见光明。电子植入采用数码相机中应用的工艺，它能像视网膜感光细胞一样起作用。众所周知，当视网膜患上像黄斑营养不良或色素退化疾病时感光细胞会死亡，仅在英国大约有100万人患有这样的眼疾。     

能收看电影的电子纸张

不论你是在旅途或是在床头,打开手上的书本或报纸,你就能收看全彩电影;当你随手翻翻时,一幅幅移动而多姿多彩的画面可在眼皮底下流过。能提供这种刺激的场面,全是一种叫“电子纸张”发明的功劳。你不相信?让科学家来告诉我们他们最创新的发明。电子纸=电子墨水+塑料晶体管电脑,特别是个人电脑的广泛应用和网络的普及,在很大程度上改变了人类传统的阅读方式,然而由于人们的阅读习惯,纸张依然是传播信息的重要载体。但是一种既可以像连在网上的电脑一样,可随时随地更新内容、查阅大量信息,又可以像普通报纸一样携带方便、随意折叠的“纸张”,…     

人体中的数学

从季节的更替,到洋流的流动;从星光的脉冲,到股票市场的起落,科学家们发现了一种深层次的、潜在的自然法则。科学家将这种自然法则称之为“浑沌”(chaos)。现在,他们发现在人体中也存在着这种浑沌现象。 人体,就像一个急速旋转的舞蹈者,从头到脚,都在进行着一种浑沌的活动。根据近期发表的一些论文,当人的精神高度集中时,脑神经细胞因激烈活动而处     

研究人员最终测量到第四种基本力的微弱量子效应万有引力跃入量子世界

一位法国研究人员发现 :物体在万有引力作用下的运动不是平稳落下 ,而是以一种被称作量子跃迁的形式曲折运动。这一发现证实了万有引力和宇宙中其他三种基本力一样具有量子效应。粒子的运动通常受量子力学的限制 ,就像电子被限制在原子核周围的轨道层中一样。要想从一个位置运动到另一位置 ,它们必须跃迁到另一个量子态。理论上讲 ,这一规则对于受自然界四大基本力影响的所有物质有效。四大基本力是电磁力、弱与强核力、万有引力。但是万有引力非常微弱 ,特别是对小的物体 ,导致其量子效应极难测量。在日常事物中寻找量子效应毫无意义。虽然…     

2010年度诺贝尔奖获得者简介

物理学奖: 英国曼彻斯特大学科学家海姆(A.Geim)和诺沃肖洛夫(K.Novoselov)因在制备二维空间材料"石墨烯"方面的突破性实验获2010年度诺贝尔物理学奖.石墨烯是至今发现的厚度最薄、强度最高的材料,有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破,一旦投入实际应用将给人类社会带来革命性变化.     

使人死而复“生”的技术

一种称为“模拟采访”的计算机新技术,最近由美国卡内基-梅隆大学的斯科特·史蒂文斯等人发明成功。这项技术可以把一个人变成一个视频计算机数据库,人们可以向这位数字人提出任何问题并得到回答,就像那个人坐在你对面一样。 研究人员利用著名科学家爱因斯坦作了示范性试验。他们物色了     

“上帝粒子”也许并不存在

希格斯玻色子是由英国人彼得·W·希格斯(Peter W.Higgs,左上图)等物理学家在上世纪60年代提出的一种基本粒子,它被认为是物质的质量之源,因此被称为"上帝粒子"。但这种粒子就像神话中的独角兽一样难觅影踪。尽管科学家们仍在努力寻找其踪     

封面说明

<正>2004年,石墨烯的成功剥离为二维晶体的研究打开了一扇大门;2014年,单层黑磷(SLBP)的发现又为该领域注入了新的活力.由于SLBP在电子迁移率和开关比方面均显示出优异的特性,所以被认为是继石墨烯和单层二硫化钼之后,在薄膜电子学、光学器件以及对各向异性敏感的新型电子元件等方面最具应用前景的一种后石墨烯材料.目前,国际上很多科研团队和优秀的科学家们已从不同的角度对SLBP展开了深入的研究.因SLBP显著的脆性,其力学性质以及力电耦合特性对实际应用有着重要影响,故该晶体在实验室制备出来     

用超冷原子实验求解理论物理的强关联Hubbard问题

量子物质的许多行为常常令理论物理学家头痛. 例如高温超导体, 其中的机理至今仍未被真正理解. 某些磁性金属(如锰-硅合金)的电阻随温度的升高按照T1.5的规律变化, 而不像一般金属那样遵从T2规律. 还有一种情况, 当中子被紧紧压挤在一起时, 其中的夸克会失去它们的全同性, 形成单一均质的流体——夸克-胶子等离子体. 宇宙学家认为, 这种等离子体最早形成于大爆炸之后的几微秒, 最近在美国Brookhaven的相对论重离子对撞机(RHIC)中. 也观察到了这种单一均质的等离子体. 上述这些量子物质有一个共同点: 即在组成这些物质的粒子之间有着很强的关联性. 对于弱关联的材料, 相对来说容易理解. 我们可以从无相互作用粒子出发(如理想气体), 渐进引入相互作用, 而后外推得到材料中粒子总体的运动行为. 然而对于强关联材料, 例如高温超导体, 不可能从“理想电子气”或“晶格振动之独立正则模式”的思路加以解释.     

微型太阳能电池可以让衣服给手机充电

正英国科学家开发出一种使用"微型太阳能电池"的技术,该技术允许穿戴者在行动中发电并对手机和智慧手表等进行充电。一种"跳蚤般大小"的电池,可以嵌入纱线中,然后编织成纺织品。它们长度3毫米,宽度1.5毫米,采用树脂黏结,可以像其他任何形式的衣服一样洗涤和耐磨损。     

光子:无所不能的探秘者

据英国《新科学家》杂志报道,美国科学家最近发现,量子中有一种被称为“缠绕”的特性,可以被应用来制作量子立体全息图。量子中有一对相互缠绕的光子,不管其相距多远,总是相互反映对方的状况。量子立体全息图正是运用量子这一幽灵般的特性,使我们得以看到隐藏着的事物的三维形象。     

人工智能:尚未发生的革命

正人工智能(AI)是当今时代的流行语,技术专家、学者、记者和风险投资家都在使用这个词。就像许多从学术领域进入大众领域的词汇一样,在这个词语的使用中也存在着严重的误解。但这并非是公众对科学家不甚了解的经典案例,科学家常常也会像公众一样误解人工智能(AI)。我们     

让人类在水中自由呼吸的人造鳃

浩瀚的大海对人类充满了无穷的诱惑。从古至今,人类就幻想着有朝一日也能像鱼一样,在水中自由地呼吸,尽情地遨游。从童话故事《海的女儿》中的小美人鱼,到电视剧《大西洋底来的人》中的麦克,再到当今好莱坞大片《未来水世界》中的马里纳,许多文学、影视作品都反映了人们的这种美好愿望。其实,江河湖海中并不缺乏空气。在自然条件下,水中含有1.5～2%的空气。问题是人类的肺不能像鱼类的鳃那样,过滤出水中的氧气。为了帮助人类实现回归大海,移居海洋的梦想,科学家们开始尝试发明一种可以帮助人类在水中呼吸的人造鳃。法国著名水下探验家雅克·…     

石墨烯打开带隙研究进展

石墨烯自从被发现以来,迅速引发了科学家的研究热潮.在石墨烯的诸多优异性质中,超高的电子迁移率使它在未来电子学产业中具有极大的应用前景.但是石墨烯是零带隙材料,极大地限制了它在电子学器件上的应用.在过去几年中,科学家不断从理论和实验上探索石墨烯打开带隙的方法,本文以是否直接破坏石墨烯的晶格或化学结构为依据,从两大类综述了石墨烯打开带隙的理论、计算和实验工作.     

流体剪切辅助超临界CO_2技术制备石墨烯

石墨烯具有的各种优异性能使其在新材料领域具有十分广泛的应用前景,但如何批量低成本制备高质量的石墨烯是实现其大规模应用前亟待解决的问题.本文采用流体剪切辅助超临界CO2剥离法,以石墨粉为原料成功制备出高质量的石墨烯.运用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)及拉曼光谱等技术对所制得的石墨烯进行分析表征,发现得到的石墨烯具有完整的晶格结构及很高的导电率,其中1~10层石墨烯含量达到90%以上.本技术有望提供一种清洁、高效制备高质量石墨烯的方法.     

植物文身传感器

正随着物联网技术的发展,各种类型传感器的重要性变得非常突出。近日,美国艾奥瓦州立大学电子与计算机工程系副教授董良领导的团队开发出一种基于石墨烯的传感器,它可以贴在植物上为研究人员和农民提供有关作物用水的数据,比如测量玉米植物将水从根部运输到叶子下部、然后再到叶子上部的时间。这项成果以封面照片的形式发表在《先进材料技术》期刊上。石墨烯是一种神奇的材料,是由单层碳原子构成的六边形(最稳定的结构形式)蜂巢晶格的平面二维     

低维量子材料的研究进展

许多新奇的量子效应可以在一些特殊的材料中被观察或者观测到，这一类材料是量子效应的载体，被称为量子材料。对量子材料的研究正在引领新的技术革命，是多个研究领域的前沿热点方向。由于低维材料中电子与电子之间的关联性和电子明显的限域效应，其中存在着丰富且奇妙的量子效应或者行为。文章主要从材料中的量子效应出发介绍了影响量子材料基本特性的几种机理，并着重介绍了几种低维量子材料(拓扑绝缘体、石墨烯、硅烯、锗烯)的发展历程、发展现状和目前所面临的挑战。     

量子技术未来5年的商业化前景

<正>谷歌量子人工智能实验室科学家马苏特·穆赫辛尼(Masoud Mohseni)、哈特穆特·内文(Hartmut Neven)等人畅谈量子计算机的商业投资机遇及未来5年的开发前景。从量子纠缠到大分子化学反应,基于二进制逻辑的传统计算机不能有效地描述世界许多特征。正如物理学家理查德·费曼在30年前就已经意识到的那样,解决方案是使用可同时多态混合的量子处理器。然而,要开发出有实用价值的量子计算机,还