研究动态Research Trends长光所绝对式光栅尺研制获重大突破2009年，中科院长春光机所在国内率先实现满足数控机床闭环控制的单码道绝对式光栅尺关键技术突破，打破了绝对式光栅尺需求完全依赖进口的被动局面。

一年多以来，该所光电研发中心科研人员继续就提升产品性能、完善生产工艺等进行攻关，目前，该光栅尺在精度、响应速度、加速度等方面均达到国外同类产品水平，尤其是完成了类推法冗余设计，使抗污染能力得到有效提高，满足实际使用的需要，具备了投产条件。

近年来，随着国民经济的快速发展，我国数控机床产量需求不断增加。

在国产数控机床中，95%以上是开环控制的经济性数控机床，从量到质的提高，是机床制造业发展的迫切需要。

高档数控机床是国家科技部的重大专项之一，而绝对式光栅尺是高档数控系统不可或缺的位置环控制部件。

目前，应用于高档的闭环控制数控机床的绝对式光栅尺需求完全依赖进口，成为制约我国机床业发展的瓶颈。

相较目前国内数显企业普遍生产的增量式光栅尺而言，这种绝对式光栅尺的性能和单码道绝对编码原理，提升了数控系统位置环控制部件的性能，简化了数控机床操作过程，提高了工作效率和抗干扰能力。

尤其是单码道绝对编码技术，能够直接在单一码道上提供唯一的位置值，较已有的七码道绝对编码技术更为先进。

科学家首次在光波波段发现逆多普勒效应验证物理界预言隐形斗篷有望实现隐形斗篷这一科幻技术未来将可能成为现实，宇宙大爆炸和中宇宙膨胀现象有可能得到颠覆性的解读。

上海理工大学光学工程学科团队首次在负折射光子晶体中观察到了光波波段逆多普勒频移的物理现象，并在最新出版的《自然-光子学》（NaturePhotonics）上刊出该研究成果。

这是世界上首次在光学领域证实多普勒效应的逆转，将在天文学、医学、微电子工业等方面得到应用。

多普勒效应是指当观察者和光波源之间存在着相对移动时，光波的频率会发生改变的现象。

当物体光源和观察者距离不断靠近时，光频率增高，颜色变蓝，反之则变红。

而多普勒效应逆转则说明当光源和观察者距离不断靠近时，光频率不增高反而降低，光频率从蓝色波长减小至红色波长。

这一效应最早由前苏联物理学家在1968年作出理论预言，但一直未得到实验证实。

上海理工大学上海市现代光学重点实验室在庄松林院士领导参与下，由陈家璧教授率领的科研组成功逆转了这种在自然条件下无法发生的效应。

研究人员通过用硅研制出一种人造纳米结构的晶体———被称为“光子晶体”的物质来实现负折射率。

通过向这个独特的光子晶体“超级棱镜”发射激光束，并且改变“超级棱镜”与探测器间的距离，成功创造了多普勒效应逆转现象。

同时，该实验最终得到的光子晶体折射棱镜，其微米量级刻蚀深宽比达到了25∶1，这意味着将1亿根直径为头发丝的1/35，长度50μm的硅介质圆柱整齐排列，刻划在硅片上。

逆多普勒效应将推动如隐形斗篷等科幻技术未来的发展，其成为现实的速度可能会超过大部分人的想象。

非晶合金材料合作研究取得进展非晶合金材料具有优异的力学、物理和化学性能，以及良好的应用前景。

因此，非晶合金的形成、结构和性能的研究受到广泛的关注和重视。

其中，非晶合金的形成机理和塑性变形机理是非晶态物理和材料领域的两个核心科学问题。

非晶合金的形成机理对合金体系非晶形成能力的研究，对探索新型非晶合金材料，May201149Research Trends研究动态以及认识固液转变的物理本质至关重要。

而非晶合金中的塑性变形机理则对认识玻璃的本质、无序体系对外加应力的耗散机制、探索有实际应用价值的塑性非晶合金具有重要意义。

这两个核心科学问题都与非晶合金原子结构密切相关。

要深入理解和认识这两个关键问题，必须研究其微结构起源。

但是，由于非晶合金原子结构长程无序,没有平移对称性，使得这两个关键问题和原子结构关系研究一直难有重大进展。

最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）汪卫华研究组彭海龙等和中国人民大学李茂枝教授合作，采用分子动力学模拟的方法系统研究了非晶形成能力以及非晶塑性机制和微观原子结构的关系。

和实验上的各种非晶研究方法相比，分子动力学模拟方法能够更好地表征出原子在玻璃转变或者受力形变过程中的结构变化。

他们采用简单的CuZr 二元非晶合金作为模型研究体系。

通过改变组元Cu 和Zr 的成分百分比来调制该体系的非晶形成能力，采用不同种类的多面体团簇密堆模型来描述非晶合金的原子结构。

通过对比不同成分和非晶形成能力May 2011图1CuZr 二元非晶中的一个团簇。

这种典型的团簇是由12个原子环绕在中心的铜原子形成的，它是一种扭曲的二十面体结构，这种团簇和非晶形成能力密切相关。

0.250.210.160.120.070.03(a)(b)图2塑性形变在非晶态中的局域化特征。

（a ）在时间间隔为10ps时观察到的塑性形变分布；（b ）在观察间隔为40ps 时塑性形变开始向周围扩展。

123450.4700.4650.4750.4800.485D 2=0.15c D 2=0.20c D 2=0.25c A v e r a g ede g r e e of L F F S d 5Strain (×0.125%)0.51.0 1.50.460.480.50A v e r a g e d e g r e e o f L F F SD 2t =10ps(b)图3（a ）随着应变的增加，发生塑性形变区域的五次对称强度在逐步增加，这表明塑性形变是从五次对称强度低的区域逐渐向五次对称强度高的区域扩展的；（b ）随着塑性形变量的增加（D 2），局域五次对称强度迅速衰减直到一个稳定的值，这个稳定的值是此时引发塑性形变的五次对称强度的临界值。

(a)(b)图4体系在z =0平面的切面图，其中红色的区域表示发生塑性形变的区域，黑色的小球代表局部五次对称强度＞0.5的原子，黑色原子链对红色区域的阻挡表明五次对称强度高的区域对塑性形变有着抑制和阻碍的作用。

（a ）形变为5%的时刻；（b ）形变为10%的时刻。

(a)50的CuZr合金在结构和动力学上的不同之处，发现合金中二十面体结构的团簇对玻璃形成能力起着关键性作用。

这些二十面体结构的团簇通过同种类团簇以及和其他大团簇之间的密排来降低整个体系的动力学效应，从而在非晶形成过程中阻止晶化的发生，促进非晶态的形成；另一方面，这种二十面体由于自身五次对称性而不能排满整个空间，需要另外一些和它有着很强亲和能力的团簇来充当溶质原子。

这种不同种类的原子团簇的相互结合，提高了体系的稳定性。

该项工作把非晶合金的形成和合金的微观原子结构联系起来，对认识非晶合金形成机理，寻求如何提高合金非晶形成能力的方法，探索新的非晶合金体系有重要意义。

相关工作发表在《应用物理学快报》（Appl.Phys.Lett.96,021901 (2010)）。

文章随后被Asia Materials评为研究亮点（http:// /asia-materials/ highlight.php?id=648）。

事实上，非晶态材料中这种团簇的相互连接和密堆是无序态中结构不均匀的一种体现。

这种原子层次上的结构特征不仅在玻璃形成能力中有非常重要的作用，而且在形变机理的问题中也扮演非常重要的角色。

在非晶合金中，人们比较关注的结构单元之一就是二十面体，因为它有比较高的堆积密度和非常低的能量。

但它在一些非晶成分当中却并不存在，因此用它来描述整个无序材料的结构特征是缺乏普遍性的。

然而，这种多面体却有一个非常重要的对称性特征———局部的五次对称性（LFFS），它在无序态材料中是广泛存在的。

而且，由于非晶态中这种团簇的相互连接作用，使得这种局部的五次对称性结构在空间中也不是均匀分布的，而是形成不均匀的条形或者链形结构。

最近，他们采用这种结构上的五次对称性作为非晶合金的结构特征指标，来描述CuZr二元非晶体的形变特征。

通过分子动力学模拟发现非晶合金的塑性形变的局域化特征（或者称作非晶合金形变的结构单元，类似晶体材料中的位错）能很好地用这个结构参数来描述。

这种局域化的塑性形变最初是在LFFS强度很低区域产生，随着形变量的逐渐增加，非晶合金中LFFS强度低的区域产生了大量塑性形变并且趋于饱和，这样塑性形变就会向LFFS强度比较高的区域扩展。

这些结果表明，局部结构特征参数LFFS在控制塑性形变的产生和扩展上是一个非常关键的因素。

这对从原子尺度上理解塑性形变和非晶合金形变的结构单元理论（剪切形变区模型）以及剪切带的产生都有重要的意义。

该文章的结果发表在《物理评论快报》（Phys.Rev.Lett.106,135503(2011)）上。

相关工作得到了国家自然科学基金、科技部973项目和中科院国际合作团队项目的支持。

科学家开发新超导场效应晶体管据美国物理学家组织网报道，美国科学家使用自主设计的、精确的原子逐层排列技术，构造出了一个超薄的超导场效应晶体管，以洞悉绝缘材料变成高温超导体的环境细节。

发表于近日出版的《自然》杂志上的该突破将使科学家能更好地理解高温超导性，加速无电阻电子设备的研发进程。

普通绝缘材料铜酸盐在何种情况下从绝缘态跃迁到超导态？这种跃迁发生时，会发生什么？这些问题一直困扰着物理学家。

探究这种跃迁的一种方法是施加外电场来增加或减少该材料中的自由电子浓度，并观察其对材料负载电流能力的影响。

但要想在铜酸盐超导体中做到这一点，还需要构建成分始终如一的超薄薄膜以及高达100亿伏/米的电场。

美国能源部物理学家伊万·博若维奇领导的布鲁克海文薄膜研究小组之前曾使用分子束外延技术制造出这种超导薄膜，该技术在一次制造一个原子层时还能精确控制每层的厚度。

他们最近证明，用分子束外延方法制造出的薄膜内，单层酮酸盐能展示出未衰减的高温超导性，他们用该方法制造出了超薄的超导场效应晶体管。

作为所有现代电子设备基础的标准场效应晶体管内部，一个研究动态Research TrendsMay201151。