Shift a laser beam back and forth to exchange heat and work in thermodynamics
2021-06-22
期刊: Scientific Reports 11, 4394 (2021)
作者: John A. C. Albay, Zhi-Yi Zhou, Cheng-Hung Chang, and Yonggun Jun
題目: Shift a laser beam back and forth to exchange heat and work in thermodynamics
研究說明: 許多長期、基本的熱及功相關的微觀”Gedankenexperiment (思想實驗)” 仍未被探索，部分原因是缺乏快速和高度精確的實驗技術來調節微觀世界中的溫度和位能。我們提供了一種有力的方法，透過移動單個鐳射束同時控制位能和溫度，並演示了各種熱力學過程和微觀熱機。這項技術將為檢驗這一領域的不同理論思想鋪平道路。
鐵的電子自旋態會不會影響地球深部碳循環？
2021-05-19
期刊: Phys. Rev. B 103, 054401 (2021)
作者: Han Hsu, Christian P. Crisostomo, Wenzhong Wang, and Zhongqing Wu
題目: Anomalous thermal properties and spin crossover of ferromagnesite (Mg,Fe) CO 3
研究說明: 一般相信，含鐵碳酸鎂 (Mg,Fe)CO3 是下地函的主要攜碳礦物，且此礦物中的鐵在下地函的溫度壓力下會發生自旋態轉變。物理系徐翰教授研究團隊近期的計算結果顯示：伴隨著鐵自旋態轉變，含鐵碳酸鎂的種種熱力學性質 (密度、熱膨脹、彈性、比熱、熱傳導等) 會發生劇烈的異常變化，可能進一步影響地球深部碳循環。
以雷射電漿產生具有相對論性強度、波長可調、單週期的長波紅外脈衝源
2021-04-27
期刊: Nature Communications 11, 2787 (2020)
作者: Zan Nie, Chih-Hao Pai, Jie Zhang, Xiaonan Ning, Jianfei Hua, Yunxiao He, Yipeng Wu, Qianqian Su, Shuang Liu, Yue Ma, Zhi Cheng, Wei Lu, Hsu-Hsin Chu, Jyhpyng Wang, Chaojie Zhang, Warren B. Mori, and Chan Joshi
題目: 以雷射電漿產生具有相對論性強度、波長可調、單週期的長波紅外脈衝源
研究說明: 實現單週期、相對論光強並且可調的中紅外脈衝將會為超快化學、強場物理與阿秒科學等研究領域帶來全新的機遇。但是由於傳統雷射晶體技術的限制，長期以來如何產生超短超強中紅外光源（特別是波長大於5微米）始終是超快雷射技術的一大挑戰。基於中大100兆瓦雷射設施，本論文在國際上首次實驗驗證了一種基於雷射電漿“光子減速”的機制可以用來產生具有相對論光強、波長可調、單週期、長波紅外脈衝的新方案。在特殊設計的電漿密度結構中，兆瓦級雷射脈衝將驅動近乎真空的電漿空泡，並且脈衝中的光子會大量減速而轉換成中紅外光。利用此方法我們可以能量效率大於百分之一產生中心波長在3–20微米可調、近單周期、峰值功率0.1兆瓦的超強中紅外脈衝源。
看見細胞壁的生長
2021-04-14
期刊: Nature Communications, 12, 2160 (2021)
作者: Yi-Jen Sun, Fan Bai, An-Chi Luo, Xiang-Yu Zhuang, Tsai-Shun Lin, Yu-Cheng Sung, Yu-Ling Shih & Chien-Jung Lo
題目: Probing bacterial cell wall growth by tracing wall-anchored protein complexes
研究說明: 細菌怎麼一邊生長一邊維持外型呢? 細菌細胞壁的動態組裝是細菌生長時維持外型的重要關鍵。我們發明一個新實驗方法來量測細菌生長時生長區、非生長區和分裂區的高解析動態。我們也建立一個數學模型來預測表面固定蛋白在細胞分裂後的位置分配。這個結果告訴我們細菌可以簡單並且有效地平均分配表面固定蛋白給下一代。
物理量有非交換值的量子力學直觀幾何圖像
2021-04-12
期刊: Results in Physics 19, 103636 (2020)
作者: Otto C.W. Kong
題目: An Intuitive Geometric Picture of Quantum Mechanics with Noncommutative Values for Observables
研究說明: 位置和動量算符是物理空間的量子非交換幾何圖像的坐標。 如所有可觀測值一樣，它們有確定但非可交換的值，包含理論所預測的多於整個概率分佈的完整信息。 我們可學會更直接地處理此類非交換值。
Thickness dependence of spin torque effect in Fe/MgO/Fe magnetic tunnel junction: Implementation of divide-and-conquer with first-principles calculation
2020-09-14
期刊: AIP Advances 11, 015036 (2021)
作者: Bao-Huei Huang*, Chia-Chia Chao, Yu-Hui Tang*
題目: Thickness dependence of spin torque effect in Fe/MgO/Fe magnetic tunnel junction: Implementation of divide-and-conquer with first-principles calculation
研究說明: 在第一原理計算材料的領域中，計算複雜度通常會跟原子數成正比，所需要的計算時間與自洽困難度也會隨之增長。在本篇研究中，我們應用分治演算法 (divide-and-conquer, DC) 的概念，來避免直接求解大型系統的哈密頓量。利用原子軌道的局域特性，與符合邊界條件的情況下，我們可以先將大型系統分成若干個小型系統個別求解，最後再組合出大系統的哈密頓量。搭配我們開發的JunPy軟體來計算系統的非平衡格林函數，可以求解系統在加電壓下的自旋電子流與自旋力矩。我們結合這些方法，來研究磁性穿隧接面Fe/MgO/Fe的自旋傳輸特性，結果顯示大部分的自旋力矩會在接面附近被完全吸收，因此如果想要利用電流來有效率地翻轉磁矩，Fe磁性層薄膜的厚度須盡量小於2奈米。
X光對原恆星盤冰晶的化學衍化影響
2020-01-25
期刊: Proceedings of the National Academy of Sciences, 117, 16149 (2020)
作者: A. Ciaravella*, G. M. Muñoz Caro, A. Jiménez-Escobar, C. Cecchi-Pestellini, L.-C. Hsiao, C.-H. Huang, and Y.-J. Chen*
題目: X-ray processing of a realistic ice mantle can explain the gas abundances in protoplanetary disks
研究說明: 在恆星系統剛形成的環境中，存在高通量的 X光能對冰晶分子的化學衍化造成極大的影響。由別於長久以來對於冰晶分子脫附現象只能發生在冰晶表面的觀念，我們首次觀測到在冰晶分子中數百奈米深的分子竟然也能在X光的照射下發生脫附的現象。此現象將對原有的冰晶脫附模型造成相當大的衝擊，此發現也對有機大分子脫附機制找到一線曙光。
Distinct electronic and transport properties between 1T-HfSe2 and 1T-PtSe2
2019-10-03
期刊: Chin. J. Phys 62, 151-160 (2019)
作者: Icuk Setiyawati, Kuan-Rong Chiang, Hsin-Mei Ho, Yu-Hui Tang*
題目: Distinct electronic and transport properties between 1T-HfSe2 and 1T-PtSe2
研究說明: 透過第一原理計算來研究1T-HfSe2以及1T-PtSe2過渡金屬二硫族化物（transition metal dichalcogenides）的結構、電子、以及傳輸特性；我們更進一步解釋為何這兩種化合物具有相同的1T (八面體)層狀結構，但卻存在非常不同的電子和傳輸特性。我們發現有兩個決定性的因素(i)過度金屬的5d價電子數以及(ii)層內鍵結離子性。因此，我們認為1T-HfSe2所具有的二維傳輸特性，以及在1T-PtSe2中可透過層數所調控的金屬-半導體轉換，可以應用在新型態的奈米電子以及光電元件開發。
離子通道 Betatron X 光光源研究
2019-09-18
期刊: Plasma Physics and Controlled Fusion, 61, 035003 (2019)
作者: B. Guo, Z. Cheng, S. Liu, X.-N. Ning, J. Zhang, C.-H. Pai, J.-F. Hua, H.-H. Chu, J. Wang, and W. Lu
題目: Enhancement of laser-driven betatron X-rays by a density-depressed plasma structure
研究說明: 利用電漿結構密度變化增強雷射電子加速器中之 Betatron X 光輸出