Gas encapsulation technology for large volume press

Minghao Du(杜明浩) and Duanwei He(贺端威)

Chin. Phys. B, 2024, 33 (11):  110701

大腔体压机因其能够在保持较大样品尺寸的条件下实现高压而在工业生产中广受青睐。然而，尽管其应用广泛，但迄今为止关于大体积压机的气体封装技术尚未有深入研究。本工作对大体积压机中的二氧化碳封装技术进行了深入探索。采用一种集成的低温冷冻和快速压缩密封方法，针对大体积压机（LVP）单元组装体进行操作。实现了在超过1500 K的温度和超过5  GPa的压力条件下，在厘米级样品室中二氧化碳的稳定封装和长时间（超过10分钟）的反应处理。本研究成功实现了在极端条件下二氧化碳的稳定封装，不仅提高了封装效率，还确保了实验的安全性和可靠性。

这项研究不仅填补了大体积压机气体封装技术的研究空白，而且对于推动相关工业应用的发展具有重要意义。通过提高封装效率和稳定性，此技术有助于优化工业生产流程，降低成本，并提高产品质量，有望在材料科学、化学工程以及环境科学等多个领域发挥重要作用，特别是在需要高压和高温条件下进行气体处理的应用场景中。

Fig. 1. (a) Details of the assemblies. (b) Schematic diagram of the cell assembly: (1) pyrophyllite, (2) molybdenum, (3) graphite conductor, (4) graphite furnace, (5) hexagonal boron nitride (h-BN), (6) furnace chamber (sample in molybdenum capsule), (7) thermocouple, (8) dolomite, and (9) steel ring.

Visualizing the electronic structure of kagome magnet LuMn₆Sn₆ by angle-resolved photoemission spectroscopy

Man Li(李满), Qi Wang(王琦), Liqin Zhou(周丽琴), Wenhua Song(宋文华), Huan Ma(马欢), Pengfei Ding(丁鹏飞), Alexander Fedorov, Yaobo Huang(黄耀波), Bernd Büchner, Hechang Lei(雷和畅), Shancai Wang(王善才), and Rui Lou(娄睿)

Chin. Phys. B, 2024, 33 (11):  117101

Kagome磁体因为具有丰富的磁序和新奇的准粒子激发而备受关注，为实现通过磁序调控拓扑能带结构和性质提供了丰富平台。AMn₆Sn₆（A=Y, Yb, ...，简称Mn-166）体系由于替换的稀土元素不同，从而能够实现多种磁有序态并表现出不同的输运特征和拓扑物性，为理解磁序结构和拓扑非平庸态之间的关联提供更多机会。Mn-166体系中大多数材料都具有内禀的反常霍尔效应，表现出强烈的拓扑非平庸特征，而以LuMn₆Sn₆为代表的少数几个材料输运表现出拓扑平庸特性。通过研究Mn-166体系中拓扑平庸与拓扑非平庸材料的电子能带结构的差异能够洞悉拓扑态与磁序二者的密切关联。

本文通过角分辨光电子能谱技术对具有不同磁序结构与不同拓扑性质的YMn₆Sn₆和LuMn₆Sn₆进行了详细的电子结构测量对比。结合前期不同课题组对Mn-166体系其他材料的详尽实验结果，表明Mn-166体系全部都具有鲁棒性的费米能级附近的平带结构和狄拉克费米子，而不同磁序可能对能带结构的影响体现在自旋轨道耦合能隙结果上。这为寻找费米能级附近具有理想平带体系并进而研究平带关联特性提供了完美实验对象。本文的研究有助于我们加深理解磁序、自旋轨道耦合和非平庸拓扑态之间的纠缠关联，为后续kagome磁体量子调控提供丰富思路，并且有望推动对其他体系kagome磁体的探索和研究。

Fig. 1. Key signatures of kagome band structure. (a) and (b) Photoemission intensity plots and the corresponding second derivative plots of YMn₆Sn₆ and LuMn₆Sn₆ along the high-symmetry line taken with 138-eV photons (k_z∼0 plane), respectively.

Model on picometer-level light gravitational delay in the GRACE Follow-On-like missions

Jin-Zhuang Dong(董金壮), Wei-Sheng Huang(黄玮圣), Cheng-Gang Qin(秦成刚), Yu-Jie Tan(谈玉杰), and Cheng-Gang Shao(邵成刚)

Chin. Phys. B, 2024, 33 (11):  110401

激光干涉测量技术在诸如GRACE Follow-On类、BEACON以及空间引力波探测等高精度空间任务中扮演着核心角色，它主要用于精确测量两颗卫星之间的距离。依据广义相对论原理，大质量物体会对光线路径产生偏折效应，进而引入额外的光程差或时间延迟。因此，为了精确建模卫星间距离的变化，必须全面考虑相对论引力效应对光线偏折和延时的影响。

本文作者运用Synge世界函数方法，精确推导出光信号在地球引力场中传播的2PN阶引力延时。进一步地，基于类似GRACE Follow-On的空间任务，探究了单向测距、双单向测距及基于转换器的测距三种常见测距模式下的相对论引力效应。为响应高精度空间探测任务的需求，本文特别聚焦于皮米级尺度的引力延时效应。研究揭示，在构建皮米精度的测距模型时，必须纳入Shapiro效应、地球质量多极矩、地球自转、地球引力场度规展开的2PN项，以及Shapiro效应与拍频、多普勒效应的耦合效应。本研究成果对未来基于激光干涉测距技术的高精度空间任务的理论建模与相对论效应评估具有重要参考价值。

Fig. 1. The figure illustrates a graph where the x-axis represents the number of days, and the y-axis represents the gravitational delays.

Proton acceleration in plasma turbulence driven by high-energy lepton jets

Gaowei Zhang(张高维), Zhengming Sheng(盛政明), Suming Weng(翁苏明), Min Chen(陈民), and Jie Zhang(张杰)

Chin. Phys. B, 2024, 33 (11):  115203

高能宇宙射线产生的机制是长期以来人们感兴趣的问题，其中费米加速机制是被广泛认可的重要机制，但该机制中高能粒子注入问题迄今仍然不清楚。在天体等离子体物理学界有很多数值模拟研究冲击波产生的费米加速现象，同时有一些数值模拟和实验研究两个对撞等离子体系统通过Weibel不稳定产生的自生磁场、冲击波。但完整自洽地研究上述冲击波产生及其后续的粒子加速现象尚很少。

本文采用粒子模拟方法研究了正负电子对射流与背景等离子体相互作用中有关粒子加速过程，类似的作用可能出现在很多高能天体物理环境中，比如伽马暴、活跃星系核等。研究发现在上述作用过程中首先会通过Weibel不稳定产生湍流等离子体，其中包含很强的湍流电磁场。该电磁场可以通过类似费米二型加速过程将背景电子和质子加速至远高于入射正负电子对粒子的能量。被加速的背景等离子体在后期形成无碰撞冲击波，该冲击波可以捕获前期加速的质子至更高的能量。上述过程可以出现在广泛的入射正负电子对能量与背景等离子体密度比值的参数区域，并且被加速背景电子和质子能量随着上述参数的提升而增加。该工作展示了两种不同机制级联加速的一种场景。

Fig. 1. (a) Snapshot of the spatial distribution of the turbulent magnetic field driven by an incident lepton jet; (b) The phase space distribution of the longitudinal of the background plasma ions at the same time, where some plasma ions have been accelerated firstly by the turbulent electromagnetic fields and later by the collisionless shock.

Liquid crystal droplets formation and stabilization during phase transition process

Xia Meng(孟霞), Jiayao Ye(叶家耀), Ao Li(李澳), Xudong Zhu(朱徐栋), Zhaoyan Yang(杨朝雁), Lei Wang(王磊), Bingxiang Li(李炳祥), and Yanqing Lu(陆延青)

Chin. Phys. B, 2024, 33 (11):  116101

液晶（LCs）是介于液体和固体之间的中间相，具有独特的自主装和光学特性，在显示技术、光电器件、生物工程等多领域有重要应用。新近发现的铁电向列相液晶呈现多种变革性特点，如高铁电、超高介电、低电压快速响应，特别是具有强二阶非线性光学效应等，已成为液晶研究的前沿热点。液晶的相变现象涉及复杂物理机制，对其研究有助于深入了解液晶本质，为开发先进材料和技术奠定基础。大多数热致液晶从各向同性到向列相的温宽窄且相变快，难以捕捉和操控相变过程，相关研究存在局限性。

本文研究了铁电向列相液晶RM734在各向同性到向列相的相变过程中液滴形成与稳定现象。通过将金属纳米粒子NPs (Au @ Ag)与RM734 均匀混合，实现了相变特性改变、液滴稳定性提高和外电场精确操控等方面的突破。掺杂后的液晶具有更高的清亮点和相变温度，同时相变温度范围显著拓宽，可达26 ℃（未掺杂时约为3 ℃）；相变过程中形成的液滴更加稳定，液滴直径随温度呈线性变化且增长速率降低。当施加电场时，未掺杂的液滴加速合并，向向列相转变；而掺杂后的液滴能保持稳定，液滴内部液晶分子取向方向可控。这些发现不仅有助于理解液晶相变的基本机制，也为制备液晶液滴提供了一种简单的替代方法，在光电探测、光电传感等领域具有潜在应用价值。

Fig.(a) Texture of RM734 and (b) after doping with metal NPs during ISO–N–N_F phase transition. (c) Optical texture of RM734 droplet and (d) after doping with metal NPs at different azimuthal angles. (e) Changes in pure RM734 droplets before and after applying an electric field. (f) Changes in the droplets doped with metal NPs with different voltages.

长按二维码,关注我们

官网：http://cpb.iphy.ac.cn  https://iopscience.iop.org/journal/1674-1056

从投稿到录用平均审稿周期：2个月

文章录用后2天内网上预出版（DOI）

每期评选封面文章、亮点文章并多渠道宣传推送

入选“中国科技期刊卓越行动计划”