研究非规范格子离散机电耦合系统的Noether对称性和守恒律. 对于这个系统, 我们构造了右的和左的离散变换算符和离散导数算符. 基于非规范格子耗散机电耦合系统的Hamilton作用量在关于时间、广义坐标和广义电量在无限小变换下的不变性, 给出离散版本的广义变分公式; 进一步得到机电耦合系统离散版本的广义Noether恒等式和广义准极值方程及其准极值方程的性质; 还研究了机电耦合系统离散版本的Noether守恒律和离散版本的Noether定理. 最后给出离散机电耦合系统的一个例子.

碱金属元素单质(锂、钠、钾、铷和铯)的原子最外层只有一个近自由的s电子, 在常温和常压下碱金属单质具有简单的体心立方结构. 在压力的作用下, 碱金属原子间距减小, 电子轨道重叠程度增加, 导致电荷发生重新分布(如, s→p或s→d电荷的转移), 引起一系列复杂的结构相变发生(如长程无序非公度结构的形成). 伴随结构相变的发生, 碱金属单质的电子性质也发生了很大的变化, 比如锂和铯出现了超导电性, 更令人惊奇的是锂和钠在高压下还发生了有违传统高压理论的金属到绝缘体的转变. 文中总结了5种碱金属元素单质锂、钠、钾、铷和铯在高压下的丰富结构相变行为, 介绍了各种新型高压相结构, 分析了相变产生的物理机制, 阐述了锂和铯的高压超导电性, 并重点介绍了锂和钠的金属-绝缘体相变. 最后我们还展望了碱金属元素单质的未来高压研究的重点.

发展了作者建立的动态统计信息理论. 基于随机动力学系统、经典和量子非平衡态统计物理系统和特殊电磁场系统的态变量演化方程都可看成是其信息符号演化方程, 结合动态信息和动态熵的定义, 推导出了描述动态信息演化规律的动态信息演化方程和动态熵演化方程. 这四种演化方程的数学类型相同. 它们一致表明: 当信息在系统之外的坐标空间传递时, 动态信息密度随时间的变化率是由其在系统内部的态变量空间和传递过程的坐标空间的漂移、扩散和耗损三者引起的, 而动态熵密度随时间的变化率则是由其在系统内部的态变量空间和传递过程的坐标空间的漂移、扩散和产生三者引起的. 当空间噪声可略去时, 将会出现信息波. 若仅研究系统内部的信息变化, 动态信息演化方程就约化为与描述上述动力学系统演化规律的动力学方程相对应的信息方程, 表明各动力学系统的演化规律都可统一由信息方程描述, 因而这些系统的演化过程就可抽象成信息的演化过程. 进而给出了信息流公式、信息耗损率公式和熵产生率公式. 论证了内部组元间存在相互吸引作用的动态系统可能自发产生信息, 推导出了这种信息产生率公式. 从而得到了系统的总的信息变化率表达式, 它是由信息耗损率、信息产生率和信息流入率三者的代数和组成的, 显示了动力学系统的演化、包括退化和自组织进化统一的信息描述.

提出了两个抗联合噪声的确定的安全量子通信方案. 一个用于在联合转动噪声下进行安全的量子通信, 另一个用于在联合退相位噪声下进行安全的量子通信. 量子通信的双方利用他们的子系统之间的量子关联有效地完成窃听检测. 为了在联合噪声下进行安全的量子通信, 发送方需要制备一串三光子纠缠态, 但通信双方仅需要采用单光子测量获得信息, 而不是Bell态测量. 这一特点使得我们的方案在实际应用中更方便.

以二能级原子系统为模型, 细致地研究了非绝热演化量子相位特征. 基于量子干涉原理, 提出了一种测量非绝热演化量子相位的新方法. 且阐述了这种测量方法的物理机理, 利用这种方法在原子态布居几率的干涉条纹中可直接获得量子相位的分布信息.

推导二能级原子系综自旋压缩的一般理论, 给出了计算自旋压缩系数的普遍方法. 作为例子, 在推广的单轴扭曲模型中研究失谐量δ和初始自旋相干态|θ₀,Φ₀>的极角θ₀对自旋压缩效应的影响. 结果表明, 对任意δ和Φ₀, 当Φ₀=Π/2时, 回到理想单轴扭曲模型的结果. 但当θ₀略微偏离Π/2时, 涨落(V_)_min≈N^2/3, 大于理想情况下的N^1/3. 最大压缩时间满足标度率N^-5/6. 得到了(V_)_min和t_min的解析表达式, 结果与数值模拟符合.

我们利用相干态正交化展开方法, 研究了二项式光场作用下, 非旋波Jaynes-Cummings模型(JCM)的布居数反转以及光场的反聚束效应. 讨论了参数h 和失谐量对反聚束效应的影响, 同时也讨论了强耦合情况下的反聚束效应. 研究表明: 当耦合强度较大时, 光场的二阶相干度在旋波近似与非旋波近似下有较大的区别. 在非旋波近似下, 随失谐量的增大, 光场处于聚束效应的时间先增大后减小, 最终完全呈现出反聚束效应.

引入正弦平方势描述了应变超晶格系统的弹性势能, 并在经典力学框架内和Seeger方程基础上, 讨论了超晶格界面附近的位错动力学行为, 指出了系统的分叉或混沌将导致位错的运动与堆积, 造成超晶格的分层或断裂. 首先, 引入阻尼项, 在小振幅近似下, 把描述一般位错运动的Seeger方程化为了超晶格系统的广义Duffing方程. 利用Jacobian椭圆函数和椭圆积分分析了无扰动系统的相平面特征, 并解析地给出了系统的解和粒子振动周期. 其次, 利用Melnikov方法分析了异宿轨道和周期轨道的分叉性质与进入Smale马蹄意义下的混沌行为, 找到了系统的全局分叉与系统进入混沌的临界条件. 结果表明, 系统的临界条件与它的物理参数有关, 只需适当调节这些参数就可以原则上避免、控制分叉或混沌的出现, 保证了超晶格的完整性和性能的稳定性.

采用基于密度泛函理论第一性原理的Vienna Ab initio Simulation Package (VASP)软件研究了CsMgH₃, Cs₄Mg₃H₁₀和Cs₂MgH₄氢化物的晶体结构、反应焓和电子结构. 结果表明 CsMgH₃, Cs₄Mg₃H₁₀和Cs₂MgH₄都能直接由单质Cs和Mg在H₂中反应生成, 其中Cs₄Mg₃H₁₀的形成能力最强; 态密度和电荷密度的分析与讨论表明了Mg和H的成键机制为离子键伴随着显著的共价键.

通过铝诱导晶化非晶硅(Aluminum-Induced Crystallization, AIC)制备的多晶硅薄膜具有较高的铝掺杂浓度(2×10¹⁸ cm^-3), 不适宜作为薄膜太阳能电池的吸收层. 我们提出了QCGE AIC法, 即: 硅原子的快速扩散; 冷却成核; 晶粒的慢速生长; 铝原子的向外扩散.通过精确控制AIC过程中退火温度及模式制备了掺杂率为2×10¹⁶ cm^-3的高品质多晶硅薄膜. 二次离子质谱(Secondary-Ion-mass Spectroscopy, SIMS)结果表明: 制备多晶硅薄膜中铝残留浓度依赖于退火的温度模式; 霍尔效应测试结果表明: 制备多晶硅薄膜的掺杂率依赖于退火的温度和退火模式; 拉曼光谱表明: 通过QCGE AIC 制备的多晶硅薄膜中包含有少量由小颗粒硅组成的区域.

采用稳态和时间分辨的瞬态光谱技术对比研究了5种新型Corrole卤族衍生物Corrole-F, Corrole-Cl, Corrole-Br, Corrole-I和Corrole-2I的光物理特性. 稳态吸收光谱表明: 5种样品的光谱结构基本相同, 在420 nm附近有一个强吸收峰, 对应B带吸收; 在450~650 nm之间存在较弱的吸收峰, 对应Q带吸收. 光谱形状与卟啉单体相似, 但具有更强的Q带吸收. Corrole-F的吸收强度最小, 随着卤素原子序数和原子数量的增加, 吸收明显增强. 单卤代Corrole-I的吸收明显比双卤代的Corrole-2I强. 稳态荧光光谱表明: 5种样品的荧光峰均在650 nm处, 其中Corrole-F的发光强度最强, 且随着卤素原子序数和数量的增加, 发光强度明显减弱. 而单卤代Corrole-I的发光量子产率(0.947%)明显比双卤代Corrole-2I量子产率(0.381%)高. 荧光衰变动力学测量结果表明: 随着卤素原子序数和数量的增加, Corrole衍生物的荧光寿命变短, 而从S₁态跃迁到T₁态的系间窜跃时间急剧减小, 相应的系间窜跃几率迅速增大, 这有利于三线态量子产率的提高. 最后讨论了重原子效应对光动力学治疗中活性氧产生的影响.

湍流的工程计算主要依靠湍流模式, 而对于高超音速湍流边界层, 气动热的准确计算迄今还没有很好的解决. 文中以超音速及高超音速小钝头锥湍流边界层为对象, 用直接数值模拟(DNS)方法和BL模式计算了同样的7个算例, 比较了二者气动热计算的结果, 发现产生差别的原因是在模式中对涡导热系数与涡黏系数严格成比例的假设是不合理的. 在理论分析的基础上, 提出了在湍动能峰值附近对涡导热系数加以修正的方法, 在所算的7个算例中证实了修正的有效性.

在重构核粒子法的基础上, 引入复变量, 讨论了复变量重构核粒子法. 复变量重构核粒子法的优点是在构造形函数时采用一维基函数建立二维问题的修正函数. 然后, 将复变量重构核粒子法应用于弹塑性平面问题, 结合弹塑性力学问题的Galerkin积分弱形式, 采用罚函数法施加本质边界条件, 建立了基于增量本构关系的弹塑性力学的复变量重构核粒子法, 推导了相应的计算公式, 数值实现中采用了Newton-Raphson法. 最后通过数值算例证明了该方法的有效性.

多频点同波束VLBI技术即用射电望远镜的主波束同时观测角距很小的两个探测器, 据此得到两个探测器在两个测站间的误差为皮秒量级的差分相位时延. 作为同波束VLBI基本观测量的差分相位时延从本质上来说反映了两个探测器在天球上的角距信息. 利用我国4个VLBI测站得到的差分相位时延数据, 可实现月球车和着陆器在3.8´105 km处的天球切平面上的2维精密相对定位, 其相对定位误差应优于1 m. 在得到误差10 m的着陆区月面地形图后, 利用多频点同波束VLBI差分相位时延和着陆器测距数据, 有望实现误差10 m的月球车在月面上的精密相对定位.