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编译 | 未玖
Science , 06 AUGUST 2021, VOL 373, ISSUE 6555
《科学》 2021年8月6日，第373卷，6555期
物理学 Physics
Quantum-enhanced sensing of displacements and electric fields with two-dimensional trapped-ion crystals
二维捕获离子晶体对位移和电场的量子增强传感
作者：Kevin A. Gilmore, Matthew Affolter, Robert J. Lewis-Swan, Diego Barberena, Elena Jordan, Ana Maria Rey.
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摘要
完全可控的超冷原子系统正在为量子传感创造机会，但通过利用纠缠展示有价值应用中的量子优势仍然是一项具有挑战性的任务。
研究组实现了一个多体量子增强传感器，使用约150个捕获离子的晶体来探测位移和电场。晶体的质心振动模式作为高Q机械振荡器，集体电子自旋作为测量装置。
通过纠缠振荡器和集体自旋，并通过多体回波控制相干动力学，位移被映射为自旋旋转，同时避免了量子反作用和热噪声。
研究组实现了低于标准量子极限8.8 0.4分贝的位移灵敏度，以及在1秒内测量240 10纳伏/米的电场灵敏度。适当改进后应该能够利用捕获离子来寻找暗物质。
Abstract
Fully controllable ultracold atomic systems are creating opportunities for quantum sensing, yet demonstrating a quantum advantage in useful applications by harnessing entanglement remains a challenging task. Here, we realize a many-body quantum-enhanced sensor to detect displacements and electric fields using a crystal of ~150 trapped ions. The center-of-mass vibrational mode of the crystal serves as a high-Q mechanical oscillator, and the collective electronic spin serves as the measurement device. By entangling the oscillator and collective spin and controlling the coherent dynamics via a many-body echo, a displacement is mapped into a spin rotation while avoiding quantum back-action and thermal noise. We achieve a sensitivity to displacements of 8.8 0.4 decibels below the standard quantum limit and a sensitivity for measuring electric fields of 240 10 nanovolts per meter in 1 second. Feasible improvements should enable the use of trapped ions in searches for dark matter.
Modeling of emergent memory and voltage spiking in ionic transport through angstrom-scale slits
埃级别狭缝离子输运中的新兴记忆和电压尖峰模型
作者：Paul Robin, Nikita Kavokine, Lydéric Bocquet.
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摘要
纳米流体学的最新进展使水能够限制在单个分子层内。这种单分子层电解质有望通过离子传输的分子控制实现生物激发功能。然而，人们对这些体系中的离子动力学的了解仍然很少。
研究组发展了一个由分子动力学模拟支持的分析理论，该理论预测了离子输运在准二维狭缝中的强非线性效应。
研究组发现，在电场作用下，离子聚集成细长的团簇，其缓慢的动力学行为导致滞后传导。这种现象被称为忆阻效应，可以用来构建基本神经元。
作为概念证明，研究组对两个纳米流体狭缝进行了分子模拟，重现了霍奇金-赫胥黎模型，并观察了具有神经形态活动特征的电压尖峰自发发射。
Abstract
Recent advances in nanofluidics have enabled the confinement of water down to a single molecular layer. Such monolayer electrolytes show promise in achieving bioinspired functionalities through molecular control of ion transport. However, the understanding of ion dynamics in these systems is still scarce. Here, we develop an analytical theory, backed up by molecular dynamics simulations, that predicts strongly nonlinear effects in ion transport across quasi–two-dimensional slits. We show that under an electric field, ions assemble into elongated clusters, whose slow dynamics result in hysteretic conduction. This phenomenon, known as the memristor effect, can be harnessed to build an elementary neuron. As a proof of concept, we carry out molecular simulations of two nanofluidic slits that reproduce the Hodgkin-Huxley model and observe spontaneous emission of voltage spikes characteristic of neuromorphic activity.
材料科学 Materials Science
Suppressing atomic diffusion with the Schwarz crystal structure in supersaturated Al–Mg alloys
施瓦茨晶体结构抑制过饱和铝镁合金中的原子扩散
作者：W. Xu, B. Zhang, X. Y. Li, K. Lu.
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摘要
金属中的高原子扩散率可通过调整扩散过程实现其结构和性能的可调性，但这会导致其定制性能在高温下不稳定。通过制造单晶或大量合金化消除扩散界面有助于解决这一问题，但不会抑制高同系温度下的原子扩散。
研究组发现施瓦茨晶体结构在具有极细晶粒的过饱和铝镁合金中可有效抑制原子扩散。通过形成这些稳定的结构，纳米晶粒中扩散控制的金属间化合物析出及其粗化被抑制到平衡熔化温度，在此温度附近，表观跨边界扩散率降低了约七个数量级。
利用施瓦茨晶体结构开发先进的高温应用工程合金意义重大。
Abstract
High atomic diffusivity in metals enables substantial tuneability of their structure and properties by tailoring the diffusional processes, but this causes their customized properties to be unstable at elevated temperatures. Eliminating diffusive interfaces by fabricating single crystals or heavily alloying helps to address this issue but does not inhibit atomic diffusion at high homologous temperatures. We discovered that the Schwarz crystal structure was effective at suppressing atomic diffusion in a supersaturated aluminum–magnesium alloy with extremely fine grains. By forming these stable structures, diffusion-controlled intermetallic precipitation from the nanosized grains and their coarsening were inhibited up to the equilibrium melting temperature, around which the apparent across-boundary diffusivity was reduced by about seven orders of magnitude. Developing advanced engineering alloys using the Schwarz crystal structure may lead to useful properties for high-temperature applications.
Hierarchical-morphology metafabric for scalable passive daytime radiative cooling
被动日间辐射冷却的形态分级超材料织物
作者：Shaoning Zeng, Sijie Pian, Minyu Su, Zhuning Wang, Maoqi Wu, Xinhang Liu, et al.
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摘要
将被动辐射冷却结构融入个人热管理技术可有效保护人类免受日益加剧的全球气候变化影响。
研究组发现，由于整个超材料织物中随机分散的散射体的形态分级设计，大规模编织的超材料织物可在大气窗口中具有94.5%的高发射率，在太阳光谱中具有92.4%的高反射率。
通过可扩展的工业纺织品制造路线，研究组的超材料织物在保持高辐射冷却能力的同时，展现出了商业服装理想的机械强度、防水性和透气性。实际应用测试表明，这种超材料织物覆盖的人体温度可比商用棉织物覆盖的人体温度低约4.8 。
超材料织物的成本效益和高性能为智能服装、智能纺织品和被动辐射冷却应用提供了巨大优势。
Abstract
Incorporating passive radiative cooling structures into personal thermal management technologies could effectively defend humans against intensifying global climate change. We show that large-scale woven metafabrics can provide high emissivity (94.5%) in the atmospheric window and high reflectivity (92.4%) in the solar spectrum because of the hierarchical-morphology design of the randomly dispersed scatterers throughout the metafabric. Through scalable industrial textile manufacturing routes, our metafabrics exhibit desirable mechanical strength, waterproofness, and breathability for commercial clothing while maintaining efficient radiative cooling ability. Practical application tests demonstrated that a human body covered by our metafabric could be cooled ~4.8 C lower than one covered by commercial cotton fabric. The cost-effectiveness and high performance of our metafabrics present substantial advantages for intelligent garments, smart textiles, and passive radiative cooling applications.
Semiconductor quantum dots: Technological progress and future challenges
半导体量子点：技术进步与未来挑战
作者：F. Pelayo García de Arquer, Dmitri V. Talapin, Victor I. Klimov, Yasuhiko Arakawa, Manfred Bayer, Edward H. Sargent.
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摘要
在量子限域的半导体纳米结构中，电子表现出与块状固体不同的行为。这使得设计具有可调化学、物理、电学和光学特性的材料成为可能。
零维半导体量子点（QD）在可见光和红外波长范围内具有较强的光吸收和明亮的窄带发射，并已被设计用于显示器件光学增益和激光。这些特性对成像、太阳能采集、显示和通信都很有意义。
研究组详述了量子点纳米材料的合成和机理进展，重点介绍了胶体量子点，并讨论了它们在显示与照明、激光、传感、电子、太阳能转换、光催化和量子信息等技术方面的前景。
Abstract
In quantum-confined semiconductor nanostructures, electrons exhibit distinctive behavior compared with that in bulk solids. This enables the design of materials with tunable chemical, physical, electrical, and optical properties. Zero-dimensional semiconductor quantum dots (QDs) offer strong light absorption and bright narrowband emission across the visible and infrared wavelengths and have been engineered to exhibit optical gain and lasing. These properties are of interest for imaging, solar energy harvesting, displays, and communications. Here, we offer an overview of advances in the synthesis and understanding of QD nanomaterials, with a focus on colloidal QDs, and discuss their prospects in technologies such as displays and lighting, lasers, sensing, electronics, solar energy conversion, photocatalysis, and quantum information.
化学 Chemistry
Watching a hydroperoxyalkyl radical (•QOOH) dissociate
观察氢过氧烷基自由基（•QOOH）离解
作者：Anne S. Hansen, Trisha Bhagde, Kevin B. Moore III, Daniel R. Moberg, Ahren W. Jasper, Yuri Georgievskii, et al.
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摘要
通过红外指纹图谱，研究人员可直接观察到一种在挥发性有机化合物氧化过程中短暂形成的典型氢过氧烷基自由基（•QOOH）中间体，可能量依赖性单分子衰变为羟基自由基和环醚产物。
在宽能量范围内，•QOOH单分子离解率直接时域测量的结果，与使用最先进的过渡态势垒区电子结构表征的理论预测结果一致。
大量重原子隧穿增强了单分子衰变，包括沿反应途径的O-O延伸和C-C-O角收缩。主方程模型对•QOOH中间体的压力依赖性热单分子离解率进行了全面的先验预测（重原子隧穿再次增加了该离解率），这是大气化学和燃烧化学全球模型所需的。
Abstract
A prototypical hydroperoxyalkyl radical (•QOOH) intermediate, transiently formed in the oxidation of volatile organic compounds, was directly observed through its infrared fingerprint and energy-dependent unimolecular decay to hydroxyl radical and cyclic ether products. Direct time-domain measurements of •QOOH unimolecular dissociation rates over a wide range of energies were found to be in accord with those predicted theoretically using state-of-the-art electronic structure characterizations of the transition state barrier region. Unimolecular decay was enhanced by substantial heavy-atom tunneling involving O-O elongation and C-C-O angle contraction along the reaction pathway. Master equation modeling yielded a fully a priori prediction of the pressure-dependent thermal unimolecular dissociation rates for the •QOOH intermediate—again increased by heavy-atom tunneling—which are required for global models of atmospheric and combustion chemistry.
主要反映我国原子与分子物理及其应用方面的科学研究成果,促进这些方面的学术交流,为加速实现四个现代化服务.主要内容:报道国内外原子分子物理及其交叉学科领域的理论,实验及应用等方面的研究成果(包括理论和实验),发表研究论文,快报及综合述评等三种类型的中文或英文学术论文.所涉及的领域比较广泛,包括:原子分子结构和光谱,原子分子碰撞,电磁场中的原子分子,生物分子,团簇的结构、光谱及热力学性质,原子分子及团簇的反应动力学,材料表面的团簇和纳米结构,富勒烯和碳团簇等;同时还包括凝聚态物理,激光物理,等离子体物理,光学,化学物理,非线性动力学及其它交叉学科领域的研究进展。
《激光与光电子学进展》创刊于1964年，是由中国科学院主管，中科院上海光机所主办的激光与光电子类期刊。[1]据2018年9月《激光与光电子学进展》编辑部官网显示，《激光与光电子学进展》编辑委员会编委有56人，顾问6人。[2]
不是。《激光与光电子学进展》创刊于1964年，是国内激光与光电子领域的第一本科技期刊，是cscd期刊不是sci期刊，也就是中国科学引文数据库收录的期刊。《激光与光电子学进展》是由中国科学院主管，中国科学院上海光学精密机械研究所主办，中国激光杂志社出版的学术类半月刊。
首席顾问：王大珩顾问：何怡贞张存浩徐叙瑢陆婉珍刘颂豪陈星旦冼鼎昌朱清时魏复盛林建华李安模杨树森Ramon M. Barnes (USA) J. A. C. Broekaert (Germany)R. Van Grieken (Belgium)Lev A. Gribov (Russia)Peter R. Griffiths (USA)James A. Holcombe (USA)Gary M. Hieftje (USA) B. V. L′vov (Russia)Kay Niemax (Germany) Isao Noda (Japan)Yukihiro Ozaki (Japan) J.P.Reid (UK)R. E. Sturgeon (Canada)社长：孟广政主编：黄本立常务副主编：宋增福副 主 编：聂玉昕高松徐怡庄张新荣李灿田中群江桂斌常俊标孙汉文孙世刚顾仁敖黄矛罗立强常务编委：王小如王彦吉尹明刘会洲孙素琴朱伯荣齐文启闫宏涛汪力陈荣严秀平陈杭亭金钦汉杨小震杨芃原张鹏翔张汉辉张韫宏赵冰姚元根龚旗煌徐广通徐征谢孟峡编委：马万云王海水王建华尤静林邓李才江云宝刘克玲刘颖毕树平刘燕德牟兰任发政李攻科李宏建李萍陈晓波陈金忠陈忠明沈异凡应义斌汪媛卓尚军杨武孟继武郑怀礼金泽祥周群袁洪福胡继明俞书勤姜艳霞张国宝张卓勇张录达倪永年徐可欣晋卫军黄世华莫育俊韩东海蒋治良葛茂发魏琴编辑部主任：黄强责 任 编 辑：孟昭红助 理 编 辑：范辉，朱义祥
从收稿、审稿到确定稿件是否录用，约需3个月左右.不存在加急，有关系可以。
期刊名称:光谱学与光谱分析GUANGPUXUE YU GUANGPU FENXISPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSISSPECTROSC SPECT ANALGUANG PU XUE YU GUANG PU FEN XISPECTROSC. SPECTR. ANALKuang P'U Hsueh Yu Kuang P'U Fen HsiSpectroscopy and Spectral Analysis1000-0593GYGFED同行评议:是 本刊收录在： Ei Compendex (2013年) 本刊收录在： Ei Compendex (2015年) 本刊收录在： MEDLINE(2011年) 本刊收录在Web of Science： SCIE(2012版) 本刊收录在Web of Science： SCIE(2013版) 本刊收录在Web of Science： SCIE(2016版) 本刊收录在： 中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊(2009-2010)CSCD核心库(C) 本刊收录在： 中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊库(2013-2014)CSCD核心库(C) 本刊收录在： 中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊核心库(2011-2012) 本刊收录在： 中国科技期刊引证报告(2013年版)《引证报告》2013年版影响因子:0.679 本刊收录在： 中国科技期刊引证报告(2014年版)《引证报告》2014年版影响因子:0.692 本刊收录在： 中国科技期刊引证报告(2015年版)《引证报告》2015年版影响因子：0.657 本刊收录在： 中文核心期刊要目总览(2008年版)排序：物理 - 第14位 本刊收录在： 中文核心期刊要目总览(2011年版)排序：物理类 - 第12位 本刊收录在： 中文核心期刊要目总览(2014年版)排序：物理 - 第 9 位 点击: 查看SCI影响因子(2014)Impact Factor: 0.292, Rank: 8147 主题分类:Earth Sciences: GeochemistryEarth Sciences: GeologyO4：物理: O4：物理Physics: General and Others
没有。《光谱学与光谱分析》是1981年创办的中文学术期刊，月刊，中国光学学会主办，中国科学技术协会主管，投的光谱学与光谱分析期刊会在3个月可以被检索，期刊主要刊登激光光谱测量、红外、拉曼、紫外、可见光谱、发射光谱、吸收光谱、X-射线荧光光谱、激光显微光谱、光谱化学分析、国内外光谱化学分析最新进展、开创性研究论文、学科发展前沿和最新进展、综合评述、研究简报、问题讨论、书刊评述。
期刊名称:光谱学与光谱分析GUANGPUXUE YU GUANGPU FENXISPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSISSPECTROSC SPECT ANALGUANG PU XUE YU GUANG PU FEN XISPECTROSC. SPECTR. ANALKuang P'U Hsueh Yu Kuang P'U Fen HsiSpectroscopy and Spectral Analysis1000-0593GYGFED同行评议:是 本刊收录在： Ei Compendex (2013年) 本刊收录在： Ei Compendex (2015年) 本刊收录在： MEDLINE(2011年) 本刊收录在Web of Science： SCIE(2012版) 本刊收录在Web of Science： SCIE(2013版) 本刊收录在Web of Science： SCIE(2016版) 本刊收录在： 中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊(2009-2010)CSCD核心库(C) 本刊收录在： 中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊库(2013-2014)CSCD核心库(C) 本刊收录在： 中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊核心库(2011-2012) 本刊收录在： 中国科技期刊引证报告(2013年版)《引证报告》2013年版影响因子:0.679 本刊收录在： 中国科技期刊引证报告(2014年版)《引证报告》2014年版影响因子:0.692 本刊收录在： 中国科技期刊引证报告(2015年版)《引证报告》2015年版影响因子：0.657 本刊收录在： 中文核心期刊要目总览(2008年版)排序：物理 - 第14位 本刊收录在： 中文核心期刊要目总览(2011年版)排序：物理类 - 第12位 本刊收录在： 中文核心期刊要目总览(2014年版)排序：物理 - 第 9 位 点击: 查看SCI影响因子(2014)Impact Factor: 0.292, Rank: 8147 主题分类:Earth Sciences: GeochemistryEarth Sciences: GeologyO4：物理: O4：物理Physics: General and Others
不好发！它是中国科学界的知名期刊，因此审批是相当严格的！
论文引言写法如下：
1、提出疑问。在论文的开头，作者应该以尽可能简洁的语言简明扼要地描述他所发现或提出的疑问，并进一步指出这个问题在实际应用中的重要性。假如这不是一个新的问题，那么作者就有必要进一步讨论他再次提出这个疑问的原因。
2、解决困难的理论基础和基本途径。它也是论文的核心内容，在学位论文中，强调难题解决的理论基础和方法是否具有原创性。关于处理提问的新思路、新的方法，以及作者所使用的分析框架或模式，作者有权对这一点进行充分而简短的讨论。
3、参考资料。本论文的全部创作都是在前人的基础上创制而成的，作者有资格就这一领域的前人成就做一个回顾性的评述。本文既是对前人的敬重，同时也是借助于对比来论述本文的创新之处。
4、论文结构。论文最后部分需简要说明一下论文的结构分布，涉及到除了导言之外的各个章节及其主要内容。对这种信息的解释大部分都可以用几句话来概括。
5、前言的篇幅一般不要太长，太长可致读者乏味，太短则不易交待清楚，一篇3000-5000字的论文，引言字数一般掌握在200-250字为宜。
范文
目前，我国对撑杆跳高运动生物力学分析的主要研究成果集中在起跳时速度的变化、腾起角、杆弦角等方面。但是，这种研究方法的局限性是显而易见的：忽视了人与杆子的相互作用，没有合适的指标反映运动员利用杆子弹性能力。
国外已经使用能量分析法来解决这个问题，也就是分析人体机械能的变化来反映杆子与人之间的能力传递，所以，把能量分析法引入我国撑杆跳高的运动生物力学分析很有必要。但是，国外文献在能量分析时，只给出了一个简化公式，而没有说明具体的计算方法。
对运动生物力学在体育中应用的认识如下：
1. 体育教学中和运动生物力学研究的重要性。
在物理环境中，无论是出于静止不动，还是激烈的体育运动项目中，人都是在力的作用下所获得这种状态。
在牛顿力的作用下，人可以由运动转向静止状态，也可以有静止转为运动状态，人体的运动受运动机体组织或运动器械所控制，这种运动时可以通过牛顿力的数值和方向来进行定量分析的，因此要揭示运动发生过程和变化情况，必须研究运动生物力学及其特点。
美国着名短跑选手刘易斯在进行短跑训练时，成绩遇到了成绩提高的瓶颈，传统的教学模式无法进一步提高刘易斯的短跑成绩，他的教练汤姆·雷特兹博士运用运动生物力学知识原理，有效提高了刘易斯的短跑步数并一举打破保持多年的世界纪录。
他在充分分析和研究了刘易斯的身体结构之后，提出了适合刘易斯身体条件的技术动作和力学技巧姿势。
2. 运动生物力学在体育教学中的实践
体育作为一门学科，与数学、语文和英语等通识课程具有很大的不同，该学科非常强调理论和实践的结合，需要不断去完善和发展技术方法和理论。
我国现阶段学习的体育教学水平参差不齐，大多数学生在初高中阶段缺乏充足的体育学习，身体素质和体育基础知识匮乏。
体育教学水平因此受到限制发展缓慢，尤其是体育基础知识缺乏科学性和合理性，过于注重身体训练缺乏运动力学原理学习，学生在训练中缺乏目的性无法有效提高成绩。
3. 小结
通过在运动生物力学与体育训练向相结合的教学实践，我们在体育教学课程中重点向学生讲解生物力学知识，让学生不断摸索适合自己的运动技巧和训练方法，对于体育教师选择正确方法和手段训练和培养优秀体育人才具有重要意义。
我国现阶段的素质教育对于学生体育和科学文化知识的双重要求不断凸显，需要体育工作者不断改进自己的教学方法，普及科学的运动生物力学知识，在保证学生身体条件安全的情况下有效提高体育锻炼成绩和效果
前言通常是放在论文最前面的，也称为“导言”、“序言”、“引言”。它是用来初步介绍论文所涉及的研究的，通常是用一段或者数段短文来做论文的开场白。读者对这篇论文的感兴趣程度基本上取决于序言。那么，如何写好论文的序言，我们应该注意些什么呢？现在让我们来看看！
一、论文前言怎么写
1.首先要介绍这一课题的历史背景和理论基础，以及前人或他人对本课题的研究进展和成果是否存在不同的学术观点。
2.告诉读者你做这项研究的确切原因。语句要简洁明了。如果研究项目从未被他人开展过，那么创新性是显而易见的，要说明这项研究的创新点在哪里。
3.然而，在大多数情况下，研究项目已经是前人开展过的，这个时候就一定要说明与他人研究的不同之处和本质上的区别，不只是单纯重复前人的工作。
二、撰写论文前言时应该需要注意什么
1.前言的内容不要和摘要发生雷同，注意不要用客套的话，诸如：“才疏学浅”、“水平有限”、“恳请指正”、“抛砖引玉”此类的用词。
2.前言最好是不要分段去论述，不用插图、列表、公式的推导与证明之类的。篇幅最好不要过于冗长，不然会让读者感到乏味，也不能太短，否则会交代不清楚。
3.在介绍背景知识的时候，一定要紧扣你现在研究的课题，不要偏题，或者去介绍一些无关联的知识。同时也要避免过于简单地罗列之前相关的研究发现。
作为论文的开头，写好前言是非常必要的。所以在写论文前言的时候，一定要考虑周全，做到最好！另外需要提醒大家的是，写完论文别忘了用论文查重系统检测论文的重复率哦！