2021年3月26日17:30,物理科学学院2020级301&302党支部在中国科学院大学雁栖湖校区学园二114教室召开“学习榜样精神,争做优秀党员”主题党日活动。本次主题党日活动由党支部书记熊馨筠主持。
首先,熊馨筠同志对新学期支部工作安排进行了介绍并回答了部分同志的疑问。
其次,熊馨筠同志带领大家先后学习了“中共中央关于授予周永开、张桂梅同志和追授于海俊、李夏、卢永根、张小娟、加思来提·麻合苏提同志“全国优秀共产党员”称号的决定”、“全国劳动模范和先进工作者表彰大会”、“中共中央、国务院关于表彰全国脱贫攻坚先进个人和先进集体的决定”等内容。全国优秀共产党员、全国劳动模范、全国先进工作者、全国脱贫攻坚先进个人和先进集体是新时代的先进楷模,是我们的学习榜样,我们应以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引,以先进模范为镜,向先进典型看齐,将初心融进灵魂,把使命扛在肩上,时刻保持警醒,不断振奋精神,敢字为先、干字当头,只争朝夕、顽强奋斗。
随后,大家分享了自己心中的榜样。有的同学将古代贤哲作为自己的榜样,以“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”勉励自己不断前行;有的同学将近代伟人作为自己的榜样,以“到中流击水,浪遏飞舟”激励自己勇担大任;也有的同学将身边优秀的同学作为自己的榜样,学习他们的优秀品质与良好习惯。
最后,熊馨筠同志在总结发言中勉励同志们学习榜样精神,不忘初心,牢记使命,不断提升自我能力,为中华民族伟大复兴不懈奋斗!
为促进基层党建工作有效开展,发挥党支部的战斗堡垒作用,2021年3月26日中午12:30,中国科学院大学物理-天文学院党委在国科大雁栖湖校区学园二116教室召开2020年党支部工作述职及经验交流会。物理-天文学院党委书记张莉老师、物理学院学生主管张银老师、天文学院学生主管何幸老师、核学院学生主管郭丹丹老师以及各党支部委员参加会议,会议由张银老师主持。
会议开始,张莉书记首先对上学期党建工作进行了回顾,并对本学期重点工作进行了部署。张莉书记指出,2021年是中国共产党建党一百周年,各党支部要以此为契机,依托“三会一课”、主题党日等形式,加强党史学习。同时,希望能够通过支部工作总结和经验交流,取长补短,提升各支部党建水平的整体水平。
随后,各党支部书记依次进行党支部工作述职报告。物理学院306&307党支部书记奎贤、天文学院1503党支部书记周曾华、天文学院1501&1502党支部书记李雪、核学院党支部书记刘生辉、物理学院303&304&305党支部书记马骏逸、物理学院301&302党支部书记熊馨筠以及高年级学生党支部书记徐兢一先后进行了2020年工作述职报告,分别介绍了各个党支部基本情况、支部工作开展情况、工作不足与总结以及新学期的工作规划。
物理学院306&307党支部书记奎贤
天文学院1503党支部书记周曾华
天文学院1501&1502党支部书记李雪
核学院党支部书记刘生辉
物理学院303&304&305党支部书记马骏逸
物理学院301&302党支部书记熊馨筠
高年级学生党支部书记徐兢一
工作经验交流环节中,同志们各抒己见、相互探讨、收获颇丰。比如,有同志提出党支部的同学在平时在支部活动外缺少交流活动,物理学院306&307党支部给出了自己的答案:他们组成了学习互助小组,举行每周一到两次的学习研讨会,交流粒子物理、量子场论等课程的学习经验,同时设立了宿舍图书角,与支部同志们分享自己喜爱的书籍,共同进步;比如,有同志提出部分同志存在惰性,无法完成学习强国等日常学习活动,物理学院301&302党支部给出了自己的答案:他们细化了学习任务,设定具体目标,经过每周统计,由未达标的同志负责调研党支部活动的学习资料,以此督促同志们养成日常学习的习惯;比如,有同志提出党支部联系群众的工作形式缺少创意,核学院党支部给出了自己的答案:他们将党支部活动与学院活动联合起来,成功举办了元旦跨年晚会,备受同学们喜爱;再比如,有同志提出群众联系党员存在困难、沟通不及时等问题,高年级党支部给出了自己的答案:他们将党支部党员信息在学生群中公开,同时为党员所在宿舍挂贴标牌,鼓励群众积极联系党支部成员……
会议最后,何幸老师指出,各支部要针对梳理出的不足之处制定详细的改进措施,尽快加以改进,同时对党史活动形式提出了意见和建议。会后,与会同志们纷纷表示在此次工作述职和经验交流活动中受益良多,从其他党支部的工作中学习到了很多宝贵的做法,开拓了自己工作的思路,激发了自己进一步做好支部工作的动力。
北京谱仪III实验上首次发现四夸克态Zcs(3985)信号(红色阴影部分)。
2021年3月11日,《物理评论快报》(Physical Review Letters)正式发表了由国科大粒子物理实验团队联合兰州大学团队主导的在北京谱仪III实验上发现的首个含奇异夸克的隐粲四夸克态物理结果。该论文以北京谱仪III合作组署名发表在Phys. Rev. Lett. 126,102001 (2021),并选为当期编辑推荐文章(Editors’ Suggestion)和“Feature in Physics”,在美国物理学会网站以“New Tetraquark Spotted in Electron-Positron Collisions”为标题进行了报道。在该研究中,团队通过分析北京正负电子对撞机上北京谱仪III实验2020年疫情期间采集的对撞数据,在含有奇异夸克的粲介子衰变末态中发现了四夸克粒子Zcs±(3985)的信号,质量为39.8亿电子伏特,相当于质子质量的4倍还多,带有1个单位电荷, 且衰变到1个中性粲介子(夸克成份为1个粲夸克和1个反上夸克份cu)和1个带电的含奇异夸克(s)的粲介子(夸克成份为1个反粲夸克和1个奇异夸克cs),所以它必然包含至少四个夸克的成份(1对正反粲夸克、1个奇异夸克和1个反上夸克ccsu)。这是国际上首次发现含有奇异夸克的隐粲四夸克粒子Zcs 信号。该成果在arXiv预印本网站发表后不久,已经引发了近30篇相关研究工作的发表。
四夸克态Zcs在正负电子对撞机上产生示意图。
北京谱仪III实验在2013年曾发现了一系列隐粲四夸克粒子 Zc(3900) 和 Zc(4020) 的信号,它们的夸克成份为1对正反粲夸克以及1对正反上夸克和下夸克 (ccdu)。“此次发现的含奇异。“此次发现的含奇异夸克的 Zcs 四夸克态与之前发现的 Zc 态的夸克成份相似,有很多相通的物理性质。”现任北京谱仪III实验联合发言人、我校物理科学学院吕晓睿教授表示,“但 Zcs 由于含有更重的奇异夸克,质量变得更大,其内部结构和衰变性质变得有所区别。这都值得后续在理论和实验上做进一步研究。”
北京谱仪III实验探测谱仪示意图。
北京谱仪III实验合作组国科大团队负责人郑阳恒教授指出:“含奇异夸克的 Zcs 四夸克态是国际粒子物理界期望能在实验上找到的。北京谱仪III实验上带电四夸克态 Zcs(3985) 的首次发现,对我们进一步理解奇特强子性质和非微扰强相互作用性质,给出了关键实验依据。”
北京谱仪III实验合作组国科大团队的刘倩、吕晓睿、郑阳恒在2020年疫情期间人员紧张的情况下积极承担实验运行值班任务,保证了实验仪器不间断顺利运行,均获得了北京正负电子对撞机国家实验室颁发的“运行贡献奖”!
本研究工作获得了国家自然科学基金委、科技部、中国科学院以及中国科学院大学科研项目的大力支持。
背景信息:
北京谱仪III实验是运行在北京正负电子对撞机上通用探测谱仪,是国际上唯一运行在粲能区的大型高能物理实验研究装置,实验合作组由来自16个国家76家单位超过500余位科学家组成,其中国外科研单位占一半左右。 众所周知,原子核由更小的粒子质子和中子组成,而质子和中子则由更基本粒子夸克通过强作用力吸引在一起组成的。目前科学界公认的描述质子和夸克这些粒子的理论称为标准模型,其中夸克分为三代共6种夸克和相应的反夸克,强力把多个夸克束缚在一起形成强子,包括在实验上确认的含2个夸克的介子(如 介子和K介子)和含3个夸克的重子(如质子和中子)。但是他们的兄弟粒子还应包括含有4个夸克的四夸克粒子和含5个夸克的五夸克粒子,但相关的实验研究并不充分。因此多夸克强子的实验研究,对于完善我们对宇宙中物质最基本结构的理解具有重要科学意义,是国际粒子物理界当前的热点问题。
详细信息:
《物理评论快报》在线发表链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.102001
美国物理学会网站报道:https://physics.aps.org/articles/v14/s33
为了给即将回所科研做更广泛的知识铺垫,2021年3月13日下午三点,物理科学学院20200305班理论物理所的部分同学在雁栖湖校区学园2-116教室进行了第一次学习研讨活动,以“纤维丛与规范场”为主题进行了专题研讨。
此次研讨主要由略微熟悉纤维丛基础理论的宇文子炎同学进行概念铺垫,同时鼓励同学们进行提问。大家在听讲过程中也积极发现概念上的问题,以力求搞清楚纤维丛这一数学工具的基础,后续科研工作中应用到自己的领域中去。
最后,还请教了数学专业的同学来进行更高的知识扩展与拔高,让大家对数学结构和以后的应用方向及范围有了更清晰的理解。大家对此次讨论班反响很好,将在接下来几周采用相同的形式对纤维丛与规范场理论进行更深入的探讨。欢迎感兴趣的同学加入我们!
“氢能经济”被认为是实现社会可持续发展的关键进程之一。从水中产氢,以及氢气的输运和高效纯化是“氢能经济”发展的核心。其中,水煤气变换(water-gas-shift: WGS)反应与甲烷水蒸气重整反应的组合是目前工业制高纯氢气的主要关键技术之一。除此之外,氢燃料电池作为氢能的重要应用技术面临氢燃料中少量一氧化碳(CO)对燃料电池毒化的难题。因此,发展低温、高效、稳定的水煤气变换制氢催化剂,对上述工业产氢过程和氢能的大规模应用具有重要意义。
2017年,北京大学马丁教授课题组与中国科学院大学周武教授、大连理工大学石川教授、中科院山西煤化所温晓东研究员课题组合作,发现立方相碳化钼(α-MoC)负载的高分散贵金属铂(Pt)和金(Au)催化剂具有优异的催化产氢活性,可用于低温原位产氢和氢气纯化(Nature 2017, 544, 80-83;Science 2017, 357, 389-393)。该研究团队还发现,当Pt以原子级分散存在于α-MoC表面时,Pt原子与α-MoC之间的电荷转移能够有效地提高Pt的抗一氧化碳毒化特性,开辟了将粗氢、重整气乃至CO+H2O等多种低成本氢源直接用于高效选择性加氢反应的新途径(Nature Nanotechnology 2019, 14, 354-361)。今年年初,该研究团队进一步发展了将更为廉价的镍(Ni)以及镍、钴(NiCo)原子级分散负载于α-MoC上用于甲醇/水重整产氢和硼烷氨水解产氢,从而有望大幅度降低产氢催化剂的生产和使用成本(J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 1, 309-317; J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.0c11285)。
在过去几年的研究中,该研究团队发现:虽然α-MoC负载催化剂能实现高活性的催化产氢,但是一定温度下在α-MoC表面吸附解离的水分子如果不能及时转化,在长效催化过程中存在深度氧化α-MoC从而导致催化剂失活的问题。此外,根据美国能源部于2004年发布的车载燃料电池发展规划,水煤气变换产氢催化剂的使用成本只有低于$1/kW并且催化剂重量低于0.11 kg/kW才有望被推广使用。如何进一步提高催化剂的反应活性及长效稳定性成为迫切需要解决的科学问题。
近日,中国科学院大学周武课题组与北京大学马丁教授课题组、大连理工大学石川教授课题组合作,再次在《自然(Nature)》杂志发表论文,报道了一种高密度、高分散的原子级Pt物种(单位点Pt1物种以及亚纳米Ptn团簇)和α-MoC组成的界面催化结构用于高效催化水和CO活化。此催化剂在近室温至400˚C的超宽温度区间实现高效水煤气变换制氢,突破了现有催化剂工作温度区间较高且窄的局限,并且大幅度提升了α-MoC负载的WGS催化剂的反应活性及长效稳定性。以贵金属铂的价格为$6,242进行经济衡算,所报道的Pt/α-MoC催化剂首次突破了依据美国能源部2004年车载燃料电池发展规划所推算的催化活性限值(如图1所示)。该研究工作为氢能经济的推广提供了新的技术选择,也为研究者设计高活性、高稳定性的金属催化剂提供了一种新的思路。
图1. Pt/α-MoC催化剂的结构及催化性能。
利用原子分辨的球差校正扫描透射电子显微技术,该研究团队对此Pt/α-MoC催化体系的活性中心进行了原子尺度的系统分析,发现随着Pt负载量的增加,α-MoC颗粒上的Pt物种发生了由原子级分散Pt物种(Pt1)向Pt亚纳米团簇(Ptn)以及Pt纳米颗粒(Ptp)演变的过程(如图2所示),并且这种含有高密度Pt物种的结构能够在催化反应中保持稳定。结合近常压光电子能谱(NAP-XPS)技术以及同位素示踪瞬态动力学分析(TKA)等实验手段,该研究团队直接观察到水分子在α-MoC表面解离的路径,并首次发现了基于CO直接解离步骤的低温协同制氢新路径。在具有高密度Pt物种的催化剂上,这些新反应路径的存在帮助突破了目前一氧化碳和水重整制氢技术温度的极限;同时,原子级Pt物种可以促进CO的吸附活化,高覆盖度Pt物种的存在增强了在α-MoC表面解离的水产生的活泼氧物种的快速反应和脱附,可循环回催化活性位点,有效地防止α-MoC被深度氧化和催化剂失活,实现了高达4,300,000 molH2/molPt(250˚C)的TON值,相较于该研究团队此前报道的Au/α-MoC催化剂结果(Science 2017, 357, 389-393)提升了一个数量级,甚至可与高效的酶催化体系的催化性能相媲美,为燃料电池原位供氢提供了新思路。
在该研究中,周武课题组进一步发展了具有单原子灵敏度的低电压扫描透射电子能量损失谱成像技术,首次实现了催化剂表面单个Pt原子的实空间化学成像,拓展了低电压球差校正扫描透射电子显微学谱学成像的探测极限(如图3所示)。扫描透射电子显微学作为材料结构分析不可或缺的重要研究手段,不仅实现了催化剂表面活性物种的直接可视化观察,还可对不同表面物种(单原子、纳米团簇等)进行系统的结构和化学成分分析,为探究纳米催化剂的活性本源提供直接的实验依据。
图2. Pt/α-MoC催化剂的原子尺度结构表征。
图3. Pt/α-MoC催化剂的单原子尺度电子能量损失谱表征。
该研究成果以“A stable low-temperature H2-production catalyst by crowding Pt on α-MoC”为题发表在2021年1月21日Nature上(https://www.nature.com/articles/s41586-020-03130-6)。美国化学会Chem. Eng.& News以“Catalyst boosts prospects for fuel-cell vehicles”为题对该工作进行了报道,认为这是一个了不起的发现(a remarkable finding)。北京大学和大连理工大学联合培养博士后张晓,北京大学已毕业博士张梦陶、邓毓晨,中国科学院大学18级博士生许名权为本论文的共同第一作者,中国科学院大学18级博士生李傲雯以及国科大物理学院电镜实验室工程师时金安对本研究亦有贡献。该研究工作获得了国家自然科学基金杰出青年基金、国家自然科学基金重点项目、科技部国家重点研发计划、北京高校卓越青年科学家计划项目以及腾讯“科学探索奖”等资助。