双态发光三苯胺基有机硼配合物的设计、合成与应用

以三(4-溴苯)胺、4-氨基苯硼酸频哪醇酯、4-二乙氨基水杨醛和三氟化硼乙醚溶液为原料,经过Suzuki偶联反应、缩合反应和配位反应,设计、合成了一种新型三枝结构的三苯胺有机硼配合物(TPAB),使用 ¹H和 ¹³C NMR对 TPAB的结构进行了表征,通过紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱详细研究了TPAB溶液和固体态的光物理性能以及不同的外部条件对其发光性能的影响。发现 TPAB溶液和固体态都具有较强的荧光发射,在四氢呋喃溶液中的吸收峰位于 417 nm,发射峰位于 548 nm,荧光量子产率为 40.49%,荧光寿命为 1.72 ns;TPAB 固体的荧光发射峰位于 582 nm,荧光量子产率为 11.43%,荧光寿命为 0.72ns,表明TPAB具有优良的双光发光性能。此外,TPAB具有良好的发光稳定性,不受pH、金属离子、氨基酸和压力的影响。基于化合物优异的发光性能,将其应用于荧光细胞成像,在肝癌细胞(HepG2)中表现出良好的单光子和双光子荧光成像效果。     

Parametric decay instabilities of lower hybrid waves on CFETR

The lower hybrid current drive is a potential candidate for sustaining plasma current in tokamak steady-state operations, which could be used in China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) with input power up to a few tens of megawatts. Such high input power could trigger the well-known parametric instabilities (PIs) at the plasma edge affecting the propagation and absorption of the lower hybrid pump waves. By analytically solving the nonlinear dispersion relation describing PIs, an explicit expression of the PI growth rate is obtained and analyzed in detail. It is found that pressure is the key parameter determining the PI characteristics. Ion sound quasi-mode is the dominant decay channel in the low-pressure regime, while the ion cyclotron quasi-mode (ICQM), as well as its harmonics, becomes dominant in the intermediate regime. In the high-pressure regime, only one mixed channel is found, which is related to Landau damping by free-streaming ions. Analytical expressions of growth rates of these decay channels are also obtained to show the parameter dependence at different pressure limits. The above analytical results are used to estimate the PIs on a typical profile of CFETR, and verified by corresponding numerical calculations. ICQM is found to be the strongest decay channel with a considerable growth rate for CFETR.     

HL-2A装置高βN双输运垒实验的集成分析

HL-2A托卡马克装置在中性束加热条件下获得了稳定的归一化环向比压(β_N)大于2.5的等离子体,并且实现了瞬态β_N=3.05、归一化密度(n_e,1/n_e,G)～0.6、储能(W_E)～46 kJ和高约束因子(H₉₈)～1.65的高约束性能.本文使用集成模拟平台OMFIT对βN=2.83和βN=3.05时刻的等离子体进行了集成模拟,计算得到的W_E,n_e,1/n_e,G,H₉₈和β_N等与实验参数基本一致,并通过计算发现两种情况下自举电流份额(f_BS)分别约达到45%和46%.此外,还进一步分析了HL-2A装置形成离子温度内部输运垒(ITB)的原因:快离子和E×B剪切流使得芯部湍流输运被抑制,改善了约束,从而形成了离子温度ITB.离子温度的ITB与H模边缘输运垒相互协同形成了高β_N的等离子体.     

双态发光三苯胺基有机硼配合物的设计、合成与应用

以三(4-溴苯)胺、4-氨基苯硼酸频哪醇酯、4-二乙氨基水杨醛和三氟化硼乙醚溶液为原料,经过Suzuki偶联反应、缩合反应和配位反应,设计、合成了一种新型三枝结构的三苯胺有机硼配合物(TPAB),使用¹H和¹³C NMR对TPAB的结构进行了表征,通过紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱详细研究了TPAB溶液和固体态的光物理性能以及不同的外部条件对其发光性能的影响。发现TPAB溶液和固体态都具有较强的荧光发射,在四氢呋喃溶液中的吸收峰位于417 nm,发射峰位于548 nm,荧光量子产率为40.49%,荧光寿命为1.72 ns; TPAB固体的荧光发射峰位于582 nm,荧光量子产率为11.43%,荧光寿命为0.72ns,表明TPAB具有优良的双态发光性能。此外,TPAB具有良好的发光稳定性,不受pH、金属离子、氨基酸和压力的影响。基于化合物优异的发光性能,将其应用于荧光细胞成像,在肝癌细胞(HepG2)中表现出良好的单光子和双光子荧光成像效果。     

页岩气在粗糙纳米孔中吸附和输运的分子模拟

从微观上理解固气表面的吸附和注气驱替原理,有助于完善页岩气开采理论.本文通过运用蒙特卡洛和分子动力学方法,模拟了甲烷在粗糙壁面结构孔隙中的吸附和流动行为.研究结果显示粗糙结构对甲烷的吸附量有显著影响,压力小于20 MPa时,粗糙模型中的吸附量更大.注气驱替时,粗糙模型中二氧化碳的突破时间和甲烷的采收率,相比光滑壁面模型明显增加.这是由于粗糙结构模型的页岩壁面表面积更大,在低压下气体吸附能力更强.矩形粗糙结构页岩模型的选择吸附性强于三角粗糙结构模型和光滑模型.研究阐明了甲烷吸附和驱替的微观机理,为提高页岩气采收率提供了指导.     

HL-2M混合运行方案初步分析

采用OMFIT集成模拟平台,对在建的HL-2M的混合运行方案开展物理分析。在1MA等离子体电流和1.88T环向磁场条件下,利用电子回旋波和中性束注入等辅助加热和电流驱动方式来调制出混合运行所特有的芯部q≈1的平坦的安全因子剖面,其中欧姆电流和自举电流的份额分别为26%和42%,能量约束因子(H_(98,y2))高达1.19。在混合运行的条件下,通过添加反向中性束注入,可以得到更高的比压值βN。此外,优化离轴的电子回旋波电流驱动和增加在轴中性束注入功率,可以进一步实现完全非感应混合运行。在该方案下,β_N可达3.47、H_(98,y2)为1.14和自举电流份额达51%。     

HL-2A上NBI加热H模实验的集成模拟分析

托卡马克等离子体物理过程时空尺度跨度大,不同空间区域(如芯部、台基区、刮削层、靶板区)的主要物理过程不同,因此需要采用系统集成方法开展全域多时空尺度物理问题分析.为了更加深入地研究托卡马克等离子体放电实验的稳态运行及爬升期间的输运与约束过程,通常采用多种物理程序开展集成模拟研究,对放电实验结果进行集成模拟对照,相互验证并进一步开展物理分析.本文基于OMFIT平台,结合HL-2A装置第37012炮高比压放电实验结果完成了集成模拟验证与分析,验证了程序的可靠性与适用性.在该流程中,通过选取适当的模型,对实验参数进行了校核与补充,经演化后模拟结果与实验结果比较吻合.在此基础上,本文进一步采用TGLF模型开展了芯部静电漂移波线性不稳定性分析,结果显示NBI离轴加热导致H模约束改善的原因是,该实验在NBI功率沉积位置的ETG不稳定性处于被抑制的状态,输运由ITG不稳定性占据主导,同时输运水平降低至新经典水平.     

超声分子束注入模型与流体输运程序的耦合

将超声分子束注入模型加入到流体输运程序ONETWO中,为ONETWO程序提供了重要的粒子源和电子、离子热源项。在ONETWO程序物理模型中加入超声分子束注入模型,修改TPSMBI程序并将其耦合到ONETWO程序中。运用耦合后的ONETWO程序模拟研究了喷气法与超声分子束注入产生的源项。将超声分子束注入模型加入到ONETWO程序中不仅可以为相关的实验分析提供一种重要的工具,也可为未来装置(如中国聚变工程实验堆)的物理设计提供重要的粒子和能量源信息。     

光子学逆向设计研究进展（特邀）

人工设计的光子学器件在现代光学的各个领域都有广阔的应用前景。传统光子学器件的设计通常是基于已知的物理模型，然后通过数值模拟方法对结构进行优化设计。由于器件结构很大程度上依赖于先验模型，所以传统优化设计的自由度是有限的。随着近年来对高性能光子学器件需求的日益增长，具有更高设计自由度的逆向设计方法得到了快速发展。逆向设计方法打破了传统方法的设计局限性，可以在全参数空间中实现高效的参数优化，因此更可能得到具有极限性能的器件结构。本文总结了光子学器件逆向设计的常用方法，并给出了逆向设计在各个光子学领域中的具体应用。随着计算机科学的不断发展，逆向设计方法展现出无与伦比的潜力，有望在各个光学领域中实现更高自由度的光场调控。