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地球科学与工程学院姜宝玉教授团队发现翼龙具

来源:http://www.shanghaiqiulin.com 作者:必赢棋牌 时间:2019-10-26 06:03

热电效应是指在给定温度梯度下产生电势差的一种物理现象。通常用品质因子ZT = S2σT/k,(其中S是Seebeck系数,σ代表电导率,T是温度,k则表示热导率)来表征材料的热电性能。具有高品质因子的热电材料能够有效地将废热转换为电能,具有广泛的应用前景,因此寻找具有高品质因子的热电材料是能源转换领域的一个研究热点。为了提高热电材料的品质因子,有两种途径:增强S2σ或者降低材料的热导率。

10月27日下午,应外国语学院邀请,首都师范大学周以量教授在外国语学院学术报告厅作了题为“日本文学与绘画:以近世为中心”的学术讲座。学院相关专业教师、研究生共百余人聆听了此次讲座。

翼龙(Pterosaur)是一种会飞的爬行动物,与恐龙一起生活在约两亿三千万至六千六百万年前。尽管很久之前人们就已经发现翼龙体表覆盖着一层毛发,但是这些毛发结构往往被认为与鸟类羽毛截然不同。在2018年12月17日《自然-生态与演化》在线发表的一篇论文中,一个由中国、英国、爱尔兰和中国香港组成的科研团队首次在一类短尾翼龙身体上发现了四种羽毛状毛发结构:简单的独根、束状、具中轴以及侧向分支和绒羽状结构。这四种羽毛状结构之前只发现于恐龙的两个主要类群—植食性的鸟臀类(Ornithischians)和兽脚类(Theropods)(其中一支演化成为鸟类)。这项成果将羽毛状毛发结构的起源提前了大约七千万年。

早在1993年,麻省理工学院的Mildred Dresselhaus教授和她的博士生L. D. Hicks曾预言二维量子限域效应引起的态密度增强现象会极大地提高材料的热电功率因子 (Phys. Rev. B 47, 12727 ,这为获得高性能的热电材料提供了一个非常重要的理论指导。但是截至目前,一直没有实验确切地证实这个理论预测。即使在有些实验中半导体材料量子阱的宽度已经缩小至电荷的波尔直径尺度,仍然没有观察到热电性能的显著增强。最近,我校物理学院的梁世军副研究员和缪峰教授开展实验,同时与吉林大学张立军教授理论课题组合作,利用二维材料厚度和载流子浓度可控的特性,首次证实了著名的Hicks-Dresselhaus理论预言。

讲座中,周以量以文学与绘画的关系为切口,对日本近世文学作品中的插图、浮世绘中的文学题材等进行了深入解读,指出日本在进入近世之后,由于印刷文化的发达以及民众识字率的普及,文学与绘画的关系之紧密进入到了一个全所未有的状态。

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讲座结束后,现场部分教师与同学结合讲座内容与周以量进行了深入交流。此次讲座进一步扩大了日语系师生视野,加深了对日本近世文学与绘画这一课题的理解。

翼龙复原图展示四种羽毛状结构的分布。

热电测试结构的示意图; 常温下,7 – 29 nm的InSe功率因子随载流子浓度变化; 9层和36层的InSe态密度分布; 功率因子随样品的量子限域长度h0与热德布罗意波长ξ的比值h0/ξ的变化,随着h0/ξ减小而增强,尤其是在h0/ξ < 1的区间有显著的增强,与插图中的理论预测是一致的。

(外国语学院 李智健)

(地科院17级本科生张媛绘制)

主要的实验和理论结果如图a所示。利用微结构产生的焦耳热扩散现象在InSe样品两端产生温度梯度dT, 随后引起样品中载流子的扩散,进而在样品两端形成电压差dV,最后得到Seebeck系数S (S = -dV/dT)。利用该技术可以研究微纳结构器件的热电性能。在实验中,通过测试不同厚度的InSe样品,合作团队发现样品的热电功率因子会随着厚度减薄而得到增强,该实验结果和理论计算结果相一致。在图c中,通过计算29 nm和7 nm厚样品的态密度,团队发现在7 nm样品的导带边上态密度变得更加尖锐,这说明厚度变薄会增强带边的电子能态密度,与实验结果一致。团队进一步发现功率因子只有在量子限域长度小于载流子热德布罗意波长时才会得到显著的增强,该实验结果与Hicks-Dresselhaus的理论预言相符。该研究结果为优化功率因子和改善二维层状半导体材料的热电性能提供了重要且通用的实验指导。

南京大学地球科学与工程学院姜宝玉教授领导了这项研究。他评论道:“我们在内蒙古宁城地区进行野外调查时,了解到当地曾发现过保存精美的带毛翼龙,意识到这项工作具有重要的科学意义”。这项研究以及侏罗纪燕辽生物群的埋藏学研究是地球科学与工程学院博士生杨子潇博士学位论文的主要研究内容,他表示,“能够遇到保存如此精美的化石是非常幸运的。借助高倍显微镜仔细观察化石的各个角落,我们发现所有四种羽毛都保存了可观的数量”。

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