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亮点文章 | 《物理学报》2026年第7期（三）

已有 163 次阅读 2026-6-8 15:12 |系统分类:论文交流

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低维材料中的声子相干热输运与安德森局域化

黄晓宇，倪宇翔

物理学报, 2026, 75(7):070708

doi: 10.7498/aps.75.20251791

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固体中的热传导传统上以声子散射主导的扩散机制为基础进行描述。然而，随着材料结构特征尺寸不断减小，热输运逐渐表现出明显的波动特征。在这种尺度下，多路径散射引发的相干干涉现象可能导致能量传播被显著抑制，从而产生类似电子安德森局域化的声子局域化行为。声子局域化不仅从基础物理角度揭示了热传导的波动本质，也为通过结构无序调控热传导提供了新的途径。本综述旨在系统总结低维材料中声子相干热输运及安德森局域化的物理机制、理论方法、材料体系表现及工程应用，为低维材料及无序体系中的声子热输运研究提供一个整体的认识框架。

图2 声子相干热输运与安德森局域化热传导区间示意图。该区间由结构尺度(特征尺寸l及体系长度L)与声子特征尺度(波长λ、平均自由程Λ及相干长度ξ)之间的相对关系演化进行划分

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基于微扰的全反射式超短脉冲全光时域采样技术

夏宇峰，吴阳一凡，黄沛，邹汝成，吴国伟，刘奔，袁浩，刘阳阳，曹华保，付玉喜

物理学报, 2026, 75(7):070405

doi: 10.7498/aps.75.20251673

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超短激光脉冲作为产生阿秒脉冲与探索微观世界的研究工具，其时域特性的完全表征尤为重要。本文提出了一种基于微扰的全反射式共线超短脉冲全光时域采样技术，其基本过程是使用共线内外镜将待测光束分为两束，其中内镜尺寸较大，反射的脉冲能量较高，作为驱动脉冲，而外镜反射的脉冲能量较低，作为微扰脉冲。将驱动脉冲和微扰脉冲一起聚焦到空气中产生三次谐波。内镜固定在电控位移台上，通过调节内镜与外镜的相对延时，测量不同延时下的三次谐波强度，结合傅里叶变换算法即可获得脉冲的频域信息和时域包络宽度。利用该方案测量了钛宝石激光器的脉冲宽度，并与常用的瞬态光栅频率分辨光学选通技术(transient-grating frequency-resolved optical gating，TG-FROG)测量结果进行比较，所得结果基本一致。本文提出的全反射式共线超短脉冲全光时域采样技术结构简单，稳定性好，适用于可见到中红外波段的超短脉冲脉宽测量。

图4 实验光路图

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基于绝热演化的单粒子双缝干涉研究

孙太宇，沈咏，靳奉涛，周勇壮，邓志姣，邹宏新

物理学报, 2026, 75(7):070302

doi: 10.7498/aps.75.20251649

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物质波干涉是量子力学的核心现象之一，不仅深刻验证了波粒二象性与量子叠加原理，也为量子计算、量子传感等前沿技术提供了关键的量子态操控基础。本文提出一种基于单粒子波包绝热演化的双缝干涉理论方案。通过控制光晶格势阱从单谐振子势到双势阱的绝热演化，实现单粒子物质波波包的相干分裂；随后撤去势场，使两波包自由演化并发生干涉。结合解析推导与数值模拟，定量分析了干涉发生的时间尺度与条纹结构特征，基于能隙平方反比关系优化了绝热演化路径，显著提升了过程保真度。在此基础上，研究了初态热噪声对干涉对比度的影响，并探讨了典型原子体系下的实验可行性。研究结果为在单粒子水平上实现物质波干涉提供了系统的理论框架与实验指导。

图1 双势阱的示意图 (a)一维光晶格装载方案示意图；(b)双势阱构造方案示意图；(c)双色光晶格势能分布

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Λ型四波混频中光学涡旋的相干转换及其相位演化

王丹，刘玉，周海涛，黄良辉

物理学报, 2026, 75(7):070403

doi: 10.7498/aps.75.20251575

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基于一个双泵浦非简并四波混频结构，将光涡旋编码于任意输入光束的相位信息中，探究了生成光束的相位分布及其对系统参数的依赖。采用一阶微扰理论求解与原子介质极化相关的密度矩阵元，建立了生成的探测光与共轭光在介质内传输的耦合波方程，获得两光场拉比频率的解析表达式，模拟了共振情况下光学涡旋在光束间的相干转换。研究进一步重点揭示了频率失谐、退相率对涡旋光相位分布的影响。文中指出双光子共振时，可通过减小退相率来补偿单光子失谐引起的涡旋光相位失真；双光子失谐时，原子系统的相干条件被破坏，涡旋相位分布更容易畸变，且退相率越小畸变越显著。本工作为原子介质内实现高保真的光学涡旋操控提供了可靠的理论依据与优化策略，对推进基于轨道角动量的高维量子通信与信息处理具有重要意义。

图1 基于铯原子的双Λ型FWM能级图。黑色、红色、绿色箭头分别表示由泵浦光、探测光以及共轭光驱动的跃迁，箭头朝上表示原子吸收光子的过程，箭头朝下表示辐射光子的过程

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Li₈B₆：理论预测的八面体硼核立方超原子

罗元政，姚爱民，GAUTIER Régis，闫丽娟，刘军，HALET Jean-François

物理学报, 2026, 75(7):070704

doi: 10.7498/aps.75.20251546

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三维硼构型在小尺寸硼基团簇中极为罕见。本研究结合粒子群优化算法进行结构搜索，理论设计出一种具有O_h对称性的立方Li8B6团簇，并被确认为全局最小值。在该结构中，8个锂原子位于顶点位置，6个硼原子内嵌于各面中心内侧，构成一个正八面体B₆核心。此构型展现出优异的稳定性：其裂解能E_f达2.26 eV，比邻近尺寸的锂硼复合物至少高0.29 eV；同时，基于PBE0计算的能隙也较大(2.36 eV)，进一步增强了结构的稳定性。分子动力学模拟证实该团簇在1000 K高温下仍能保持结构的完整性，凸显了其高稳定性。NBO分析该构型表明外层锂骨架向内层硼核心发生了显著的电子转移，且可通过形式表达式[Li₈]⁸⁺[B₆]^8–进行概念化表征。电子结构分析显示其电子排布为1S²1P⁶2S²1D¹⁰2P⁶，具有超原子的壳层特性。本研究为小尺寸硼基团簇的空间结构构建提供新策略，并为超原子家族引入新成员。

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费米能级调控半金属Co基Heusler合金的磁致伸缩效应

姚亮，吴鹏举，杜杰，刘永昌，郗学奎，王文洪

物理学报, 2026, 75(7):070705

doi: 10.7498/aps.75.20251581

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通过第一性原理计算与实验研究相结合，系统分析了半金属Heusler合金Co₂FeAl_xSi_1–x中费米能级调控对自旋极化率与磁致伸缩性能的协同影响机制。结果表明，通过Al/Si原子互替可有效调控费米能级在少数自旋准带隙中的位置，当费米能级位于准带隙中心(x ≈ 0.5)时，体系同时呈现最高的本征自旋极化率与最大的饱和磁致伸缩系数λ_s。变温磁致伸缩测量显示，各组分的λ_s随温度的变化均良好的遵循Bloch T^3/2定律，表明自旋波的热激发是磁致伸缩性能随温度衰减的主要机制之一。其中，中间组分的磁致伸缩衰减系数β显著低于两端组分，表现出优异的温度稳定性，这可归因于费米能级位于少数自旋准带隙中心所带来的自旋极化稳定性提升，从而减弱了自旋波热激发对磁弹响应的影响。通过分析表明，该电子结构下自旋-轨道耦合对磁晶各向异性能的有效调制作用增强是连接自旋与晶格自由度，从而实现强磁弹耦合的关键微观机制。本工作从电子结构角度揭示了自旋极化率与磁致伸缩的内在关联，为设计兼具高自旋极化率与强磁弹性能的多功能Heusler合金材料提供了新的思路和理论依据。

图7 Co₂FeAl_xSi_1–x的P，R，β 随组分x 变化关系

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激光驱动平面含混合层Richtmyer-Meshkov不稳定性增长实验研究

袁永腾，姚立，宋洋，涂绍勇，尹传盛，于承新，蒲昱东，李志超，杨冬，杨家敏，缪文勇

物理学报, 2026, 75(7):070501

doi: 10.7498/aps.75.20251432

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金属材料内爆压缩过程中，材料动态破坏形成的喷射物质会在材料界面之间形成具有密度分布的混合层，该混合层会对后期的流体力学不稳定性发展及混合产生重要影响，因此，准确预测高能量密度条件下具有混合层的Richtmyer-Meshkov不稳定性增长及其引起的湍流混合，对于理解天体物理中的多种现象和惯性约束聚变中的工程设计有着重要作用。与激光装置上流体力学不稳定性实验研究常用的X射线背光成像方式相比，本工作利用超环面弯晶测量泡沫材料中钛原子K壳层荧光信号，实现了流体力学不稳定性增长过程中低密度混合层界面混合增长的测量。基于神光Ⅲ原型激光装置，开展了预热实验研究，证实通过降低入射激光功率和掺杂的方式，基本消除了预热对铝材料界面初始状态的影响。在此基础上开展了不同密度混合层条件下的Richtmyer-Meshkov不稳定性实验研究，实验结果显示，在界面粗糙度相同的条件下，阿特伍德数越大，混合层与铝层界面非线性增长阶段的θ值越大，低密度的混合层材料更有利于压缩，扰动界面处存在更高的密度梯度和压力梯度，从而在扰动界面处生成更多的涡量，因此较低混合层密度条件下的Richtmyer-Meshkov不稳定性增长速度更快。