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连续激光照射下的硅纳米针尖局域热响应与气泡成核研究

张宏凯，杨建翊，黄小娜，张楠，白昆仑，杨长柱，谢诞梅，巫世晶，黄德钊

物理学报, 2026, 75(16):160406

doi: 10.7498/aps.75.20260682

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可重复定位的微纳气泡成核是实现高效沸腾相变热管理的关键，针对传统加热方式热扰动大、成核位点不易限定等问题，本文利用硅纳米针尖的局域光热增强效应，研究连续激光照射下的低功率气泡成核行为。通过电磁场与热传导耦合模型，分析激光聚焦位置和针尖顶端半径对局部温升的影响。结果表明，焦点相对针尖顶端偏离约2 μm时温升最高。顶端半径由6 nm增至8—10 nm时，局部温升增强并逐渐饱和。基于硅一阶拉曼峰半高宽测温方法，对硅基底和硅针尖进行原位拉曼热测量，得到针尖单位功率温升系数约为硅基底的3.5倍。在 25 mW连续激光照射下，针尖顶部形成稳定气泡，对应局部温度约485 K。结合经典成核理论与时间尺度分析，气泡主要由过热水中的异质蒸气成核触发，纳米针尖曲率会改变有效成核势垒。本文建立了针尖几何、局域热响应与成核阈值之间的联系，可为低扰动微尺度相变调控提供参考。

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TiC/SiC复合纳米流体在光热吸收中的协同增强效应研究

杨印，文伟伟，成雨欣，董岚，宋梦譞，王元元

物理学报, 2026, 75(16):160802

doi: 10.7498/aps.75.20260272

cstr: 32037.14.aps.75.20260272

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随着能源转型，太阳能利用越发重要。光热转换是利用太阳能的重要途径，而纳米流体因其优异的热物理性能，在提高光热转换效率方面表现出巨大潜力。本文研究了一种水基碳化钛(TiC)和碳化硅(SiC)复合纳米流体，深入探究其在光热吸收方面的协同作用和转换机制。为解决纳米颗粒在基液中易团聚的问题，本实验采用生物聚合物骨胶作为分散剂，通过其良好的生物相容性确保所制备纳米流体的长期稳定性。作为常用的基液，去离子水提供了纯净的反应条件，便于分析纳米颗粒对流体热物理性能的影响。通过将TiC和SiC纳米颗粒复合使用，实现协同增强效应，实验结果表明，在浓度为0.020%时，所制备的复合纳米流体光热转换效率可达94.7%，较去离子水提高了20.5%。本研究通过详细的实验表征和机制分析，表明该复合纳米流体在太阳能光热转换中具有一定的应用潜力，为开发高效、环保的太阳能吸收材料提供了理论依据和实验支持。

数据论文

基于小样本数据的YBa₂Cu₃O_7–δ薄膜生长工艺参数初步探索与机器学习分析

王鑫，张济全，李陈志航，任津生，王宇彤，张玉婷，肖俊成，杨立红，江星宇，袁洁

物理学报, 2026, 75(16):160702

doi: 10.7498/aps.75.20260159

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YBa₂Cu₃O_7–δ (YBCO)高温超导薄膜的制备受多项工艺参数共同影响，然而实际的薄膜生长实验难以快速积累大规模数据。本文基于小样本实验数据，探究了神经网络模型在优化脉冲激光沉积制备YBCO薄膜过程中的指导作用。数据涵盖衬底种类、氧压、生长时间等10个关键工艺参数，以YBCO的(005)峰位及摇摆曲线半高全宽作为薄膜结构特性的表征指标。通过构建多层感知机模型，并引入Bootstrap重采样与早停机制以缓解有限样本下的过拟合风险。在此基础上，结合皮尔逊相关性检验，对工艺参数与结构特征间的复杂关联进行初步探索与可视化分析，从有限数据中提取关键物理模式。本工作为小样本条件下的超导薄膜实验提供了可迁移的分析框架，也为后续的数据采集和更深入的“工艺-结构-性能”关系研究奠定了基础。

图2 MLP 模型示意图

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基于悬浮SiN_x光子晶体的单层WS₂室温激子极化激元

华宇，周珈如，李浩，李更，樊晓峰，顾长志，刘宝利

物理学报, 2026, 75(16):160707

doi: 10.7498/aps.75.20260478

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基于激子-光子强耦合机制的激子极化激元，在构建新型极化激元器件以及研究量子多体物理方面具有巨大潜力。由于大部分半导体材料激子束缚能小于室温热激活能，只能在低温(~4 K)下实现激子极化激元，限制了激子极化激元器件的应用。本工作利用单层WS₂中激子室温稳定存在和光子晶体中连续域束缚态极高品质因子的特性，构建了氮化硅光子晶体/单层WS₂复合器件。利用自主建设的动量分辨光荧光谱测量系统，测量了复合器件的动量分辨光致发光谱，获得了激子极化激元的色散曲线，观察到明显的模式反交叉现象，实现了单层WS₂激子与腔光子的强耦合，拉比劈裂值为~34.6 meV。

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拓扑巨原子-波导耦合系统中单光子散射的调控与反射非互易性

朱炎凤，张玉青，彭朝晖，全海燕，纪贝贝，付响云，朱中华，谭磊

物理学报, 2026, 75(16):160301

doi: 10.7498/aps.75.20260530

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本文研究了由Su-Schrieffer-Heeger (SSH)链构成的拓扑巨原子与一维无限长波导耦合系统中的单光子散射。采用实空间方法推导了各散射振幅的解析表达式，并系统分析了SSH链的拓扑性质、累积相位、原子个数等因素对单光子散射行为的影响。研究发现，通过调控SSH链的拓扑相，可实现共振入射光子反射率的连续可调，该现象与拓扑链边界态的存在有关；非共振点处的反射峰则与拓扑链的体态结构有关。累积相位不仅可调节完全反射光子的频率，还能周期性地调控光子的整体散射行为；SSH链的原子个数对散射特性的影响尤为显著，随着原子个数的增加，拓扑体态数目相应增多，反射峰的数量也随之增加。进一步考虑无序效应后发现，共振区域附近由边界态相关通道诱导的宽反射结构对耦合强度无序、原子频率无序和累积相位无序均具有一定鲁棒性，而非共振区域中体态相关的窄反射峰对无序更为敏感。值得注意的是，该系统呈现出显著的反射非互易性，而透射却始终保持互易性。在特定累积相位下，通过协同调控SSH链的拓扑性质与原子耗散率，能够实现共振入射光子的完美非互易反射，且该非互易效应受到累积相位的周期性调控。这些结果为设计可调谐的非互易量子器件提供了新思路，有望在量子网络中实现定向光子操控。

图1 (a) 拓扑巨原子与一维无限长波导耦合示意图。其中，拓扑巨原子由二能级原子构成的有限SSH链组成，其胞内与胞间耦合强度分别为J₁和J₂；SSH链通过首尾原子在x = 0和x = L处与波导耦合，耦合强度分别为g₁和g₂。(b) 原子数N = 4的有限SSH链的能谱随J₁/J₂的变化关系。虚线表示拓扑相变点J₁/J₂ = 1。红色曲线表示近零能分支，在J₁/J₂ < 1的拓扑非平庸相中对应边界态模式；黑色曲线表示体态分支

《物理学报》2026年第16期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/16

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