2023年高能所博士后学术交流会

TiNiSi-Type MnCoSi alloys have attracted much attention as a potential magnetostrictive material, owing to the magnetic-field-induced metamagnetic transition. In the present work, the textured bulk MnCoSi alloys with [100]o preferred orientation were prepared by a multi-stage thermal treatment. Giant magnetostriction was achieved as much as -5268 ppm in the [100]o oriented stoichiometric...

Hydrogen-rich ternary compounds are promising candidates for realizing of room-temperature superconductivity due to the synergistic effects of crystal structure and electronic properties under high-pressure conditions. Here, the high-pressure structures, electronic properties, and superconductivity of the ternary YScH2n (n=3-6) system are investigated by using the prediction method of particle...

同步辐射光源正向着以小光斑、高亮度、高相干性为显著特征的新一代光源迭代，随之带来实验模式的重大变革。其一，数据体量将呈现爆炸式增长，数据格式也将发生显著变化。为了满足新光源对数据处理的需要，我们在北京同步辐射装置（BSRF）X射线荧光微分析实验站（4W1B）开展了荧光数据后处理的研究。在2022年7月的BSRF专用光期间，搭配我们团队开发的Mamba实验控制与数据采集软件框架，我们为用户提供了基于Python的数据后处理程序。通过对其功能的不断完善，我们已形成了一套较成熟的带用户界面的数据后处理软件。其二，新光源为超快频率表征提供了可能，将极大提升实验效率。然而，快速实验将降低单帧图像的信噪比。为此，我们研究了衍射图像的降噪方法，搭建了一套基于人工神经网络的有监督机器学习降噪模型。为满足未来与Mamba集成并开展在线降噪的要求，我们优化网络模型，实现了模型轻量化、小型化。另外，我们针...

叠层方法可实现分辨率<10nm 的X射线高通量扫描相干衍射成像。随着第四代同步辐射光源超百倍的亮度增加，间断式扫描已成为限制该方法成像效率的关键技术瓶颈之一。飞行扫描可有效提高叠层成像效率，然而该方法目前仍面临诸多挑战，如：扫描轨迹间断、探针减速频繁以及存在网格“伪影”等。本课题针对现有方法弊端，基于高能同步辐射光源（HEPS）硬 X 射线相干散射线站，发展下一代X射线高通量纳米分辨快速成像方法。研究致力于充分挖掘新光源性能潜力，大幅度提升X射线扫描成像性能，满足国家在相关研究领域对高通量纳米分辨快速成像技术的重大需求。

贵金属钯是目前电催化CO2还原制备碳一产物（如：一氧化碳和甲酸）最具潜力的催化材料之一。然而，当前实验上针对一氧化碳和甲酸高选择性的定向调控仍然存在极大挑战，主要来源于对碳一产物的选择性切换响应机制尚不明确。本研究开发了结构明确的Co2/Pd双原子合金与Co1/Pd单原子合金催化剂作为模型体系，以探索CO2电还原产物定向选择性调控的催化机制。综合采用了原位X射线吸收谱、衰减全反射表面增强红外吸收光谱和DFT模拟计算相结合的方法，详细研究了Cox/Pd原子合金在反应过程中的活性结构动态演化以及表面物种的吸附构型，深入揭示了Cox/Pd原子合金中碳一产物高选择性响应行为的原子配位机制。

在整个光束线站中，KB（ Kirkpatrick-Baez）镜系统直接影响到X射线光束聚焦指标及其出射光斑质量。考虑到传统的手动KB镜调光系统不仅操作繁琐而且调光周期长，因此本研究提出了一种基于Transformer层级结构网络模型算法，该方法能够精准且自适应地调整复杂的KB镜系统。具体地，通过研究该系统中各个镜子的相关光学特性，建立起KB镜的理论成像模型，从而生成大量用于训练模型的合成X衍射光斑图像。由于所提的算法采用Transformer架构能够很好地捕捉长距离的衍射成像中重要特征信息，同时结合卷积模块更好地提取局部特征信息，从而精确地预估KB镜系统中VMLL和HMLL的正交角参数以及它们的入射角和平移距离参数。最后，利用精确的预估参数实现KB镜系统的快速准确校正，从而获得高质量的X射线光束。

增材制造技术已在航空航天、国防科工等领域的复杂结构件设计和制造方面发挥了巨大作用。这些构件使用过程往往面临着各种极端服役情况，然而构件服役性能与其微细观结构息息相关，而打印工艺参数则直接决定了增材制造微观组织的演化过程。增材制造是一个涉及到多物理场耦合、多时空尺度（微米-毫米、微秒-毫秒）的制造过程，原位实时观测增材制造过程、了解材料内部冶金缺陷和显微组织的演变行为仍是国际上悬而未决的难题。
同步辐射光源可提供高能、高通量X射线，基于同步辐射X射线开展增材制造过程的动态原位多时空尺度诊断是涉及物理、材料、力学、机械等多学科交叉的新兴领域。本研究依托国内同步辐射光源，首先利用衍射技术研究了单晶镁的动态拉伸服役性能，完善了单晶衍射分析方法，随后利用该单晶衍射技术与分析方法，研究了镍基合金单晶增材制造过程的晶体旋转现象。

福岛核事故影响深远，核反应堆的运行状态监测问题引起了全球的关注。但是传统的射线成像技术很难穿透核反应堆厚重的混凝土外壳，无法对反应堆内部结构和运行状态进行监测。宇宙线缪子具有能谱分布宽、角度分布连续，穿透性强等特点。既具备对高密度封装材料的穿透能力，又不会对周围环境和工作人员带来额外的辐射剂量。缪子主要与待测物体发生电离和库伦散射相互作用，混凝土或者其他阻挡物也会对缪子的角度和能量造成改变，干扰缪子散射成像的质量和速度。
本论文预计从宇宙线缪子散射成像的原理展开，首先完成高位置分辨的探测器的设计，之后介绍原型机的实现工作，最终进行算法的实现及校正工作。

当前众多核辐射探测器中，碲锌镉（CdZnTe，CZT）具有十分突出的优势。CZT平均原子序数较大，对高能射线有较强的吸收能力；室温下的禁带宽度保证了暗电流和噪声很小；CZT...

本研究采用基于开关电容技术（SCA）的DRS4芯片研制了一套具有（2048+256）通道，采样速率高达5.12GSPS的电子学系统用于正电子束团湮没寿命的测量，其具有良好的时间分辨率和灵活的数据处理能力。该电子学系统采用模块化设计，包括前端波形采样模块与后端数据处理模块。集成在数据处理模块的扇出电路将束团产生时刻T0信号多级扇出，为波形采样模块中每块DRS4芯片提供共同的起始时刻与触发信号。在该电子学系统中，通过在FPGA内对有效波形的在线筛选，大大降低了传输的数据量。在直流偏置和时间间隔不均匀校正的基础上，我们提出了一种适用于不同DRS4芯片不同通道的时间差校正方法，解决了因T0信号多级扇出而导致走线长度不同以及因芯片制作工艺不同带来通道间时间差的问题。经过对系统性能的实验验证，测得T0经过三级扇出后自身抖动为18ps，与其他电子学通道的符合时间分辨约为50ps(FWHM)。在22...

为了拓展QL- Al2O3在催化和纳米电子器件中的应用，需要对QL-Al2O3及其二维异质结的电子性质有深入的理解认识。由于 QL-Al2O3具有自发的铁电极化性质，整个体系的电子性质,电荷分布是与自身极化强度直接相关的。首先，我们研究了单层和双层堆叠的2QL-Al2O3材料的电子性质，由于每层都具有自发极化，我们发现对于堆叠的层状极化Al2O3材料，极化排列方式不同，电子性质不同。当极化同向排列时，2QL-Al2O3的电子性质会转变成金属性，而当极化反向排列时，2QL-Al2O3的电子性质依然为半导体性。通过研究发现，半导体-金属转变在层状极化体系中起源于表面电荷的增加。表面电荷的增加起源于极化电场引起的电荷定向流动。进一步，我们研究了QL-Al2O3 /MoSO 异质结的电子性质。通过调节异质结内QL-Al2O3 和MoSO的极化方向的排列。我们发现QL-Al2O3 /MoSO...

为保证光热发电的连续性，熔盐储热温度需要达到800℃以上，但市面上的商用高温合金因Cr或Al含量过高而无法承受熔盐腐蚀，因此800℃以上熔盐环境目前“无材可用”，研发能在800℃熔盐环境中服役的合金成为急需解决的关键问题。报告人设计研发的Ni-26W-6Cr基合金是光热发电用耐高温熔盐合金最具潜力的候选材料，该合金具有优异的高温力学性能和耐熔盐腐蚀性能，但抗高温氧化性能较差。向Ni-26W-6Cr合金中添加适量Nb可以显著改善合金的抗高温氧化性能，Nb4+和Nb5+可以替换NiWO4中的Ni2+离子使其呈正价，提高氧空位的形成能，阻碍氧向合金基体中扩散。当Nb的添加量较高时，析出相可以为Cr提供快速扩散通道，在合金表面生成连续致密的Cr2O3氧化膜。

中子穿透力强、散射长度与原子序无明显函数关系、高角散射强度显著、带有磁矩，以上特点使其在新能源研究领域具备独特优势。锂/钠离子电池正/负极材料在充/放电过程中的相变结构研究，原位中子散射技术可提供最接近于材料实时状态的视角，相较于非原位探测手段具有不可取代的优势。目前绝大多数的电化学原位腔体皆沿用或改装自商用电池封装形式，并非针对中子散射特别设计，存在不可忽视的短板；且大多数电化学实验室不具备制备中子原位电池的实验条件。为此，我们于散裂中子源科学中心建立电化学中子研究平台，为相关中子机时用户提供有关中子实验全流程支撑。主要包括组装圆柱和软包电池的实验线，以及针对中子原位实验专门设计开发的系列器件。基于此平台，将实现用户从实验设计到初步验证，直至实现中子实验的全过程辅助参与和全硬件支撑。同时，展示该平台目前瞄准的钠离子电池开发前沿，针对硬碳负极材料储钠机制所最新完成的一项原位充放电中子全散射实验。

热电材料作为一种清洁的能源材料可直接将热能与电能进行相互转换。此外，同时也可以应用于星空探测，发电制冷等方面。热电材料的基本原理是温度梯度引发导体内部载流子的不均衡分布。研究发现热电材料的效率取决于材料的ZT值，而ZT和S,sigma,thermal conductivity 有关。因此，在热电研究领域，寻找高ZT值高性能的热电材料是热电领域研究的重要内容！通过高通量缺陷计算，我们解释了 NbFeSb本征n型传导的原因。另外，我们从共振能级、无序散射参数、形成能给出全局的图像筛选出具有高ZT值的NbFeSb热电缺陷复合物。

拓扑材料具有丰富的物理性质，是当前凝聚态物理领域研究的热点。高压可以缩短原子间距，增加电子轨道重叠，有效调控电子关联强度和能带宽度，与低温和强磁场等综合极端条件相结合是探索和实现新奇量子现象的重要手段。在本报告中，报告人将介绍拓扑临界半金属AuTe2Br在高压下的晶体结构、电子结构、拓扑物态和超导性质的相变。

为实现“碳达峰”和“碳中和”的战略目标要求，在能源日益紧张的今天亟需开发新型制冷技术以代替具有强温室效应和低能效等缺点的蒸汽压缩制冷技术。基于弹热效应的固态制冷技术具有高效节能、绿色环保和稳定可靠的优点，近年来备受关注[1, 2]。在各种弹热制冷剂中，铁磁形状记忆合金（FSMAs）的较低临界应力和较高制冷效率使得其在微小型制冷领域如电子芯片等具有广阔应用前景。但是，多晶铁磁形状记忆合金的本征脆性将导致较低弹热疲劳寿命和较窄工作温度窗口[3-7]。本工作中采用同时引入强织构和沿晶韧性γ相的组合改性策略以提高多晶NiFeGa合金的力学性能。结合降低晶界应变不相容性（织构）和增强晶界内聚力（沿晶韧性相）的同时强化效应，原型Ni54Fe19Ga27合金获得了远超其他NiFeGa合金的压缩断裂强度（1.5 GPa）和压缩断裂应变（30.0%）以及2×104次的弹热疲劳寿命（ΔTad约−3...

中子透明合金，是指对中子束没有或只有极少的散射或吸收作用的一类合金材料。利用中子束能够穿过该材料而不受到显著干扰或减弱的特性，将样品放在由中子透明合金制得的样品容器中进行中子散射研究，可以获取不受干扰的实验数据，提高中子散射样品数据的准确性。然而现有中子透明合金材料存在着合成条件苛刻复杂、价格高昂等难题。本课题开发钒基中子透明合金，主要由Sn、Nb、Fe、Mo、Ta、V、Al等元素组成的合金体系为研究对象，精准设计钒基中子透明合金的成分及合成工艺，探讨结构与性能之间的内在关系。钒基中子透明合金能够为中子散射实验样品容器提供材料基础。