来源：中科院物理所二维拓扑流形可以分为可定向曲面和非定向曲面两种。可定向曲面包括球面和圆环面等，它们都有两个面，有内外之分；而非定向曲面，如莫比乌斯带、克莱因瓶和罗马面等，只有一个面，没有内外之分。一个常见且有趣的例子是克莱因瓶永远装不满水。因此，对于球面或圆环面，可以利用通过它们的贝里曲率通量的量子化值来定义拓扑不变量，这对非定向曲面是不适用的。譬如，陈绝缘体的底流形是圆环面，描述它们的拓扑不变量陈数就是该量子化值；外尔半金属中包裹外尔点的费米球是底流形，贝里曲率通量的量子化值就是其中外尔费米子的净磁荷数。非定向曲面另一个有趣的性质是，当在其上沿着某闭合路径走一圈后，发现自己的左右对换了，变成出发时镜子里的像了。与定义在可定向曲面上的拓扑物态相比，非定向曲面的物理实现和物理性质的研究还比较少。如何在物理系统中实现非定向曲面，使得物理量在它上面演化是一个非常值得研究的问题。由于非定向曲面独特的拓扑几何性质，在其上进行演化的物理量很有可能会呈现出一系列新奇的、路径依赖的物理现象。莫比乌斯带是具有一条边界、一个面的二维曲面，可以通过排布或折叠纳米单晶或DNA带在三维实空间实现。对于没有边界的、闭合的克莱因瓶和罗马面来说，它们在三维空间必定会自相交，因而它们在相空间的实现要更容易。克莱因瓶可以看作是把两个莫比乌斯环的边界粘合在一起，而罗马面则是把莫比乌斯环和圆盘的边界粘合在一起。1844...
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来源：搜狐随着我国对新一代武器装备减重的迫切需求，材料设计者不断希望得到强度极高、重量极轻、耐热温度更高的结构材料。由于镁合金的高比强度优势，在航空航天和武器装备有重大的应用意义；同时部分镁合金制成的零部件还承受空间温度的变化，需要很好的耐热性。在用于制造以上零部件的材料中，镁稀土合金具有轻质、高强、耐热的综合性能特点，可以广泛应用于军工领域。武器装备的减重有利于作战的远程投放、快速部署、机动作战和精确打击。如在导弹减重后速度更快、射程更远、精度更高、成本更低；导弹弹体减重1 Kg，可以减少10 Kg燃料；而导弹弹头减重1 Kg，则可以增加12~15 km的射程，或相当于起飞重量可以减少50 Kg。一、镁稀土合金概述镁稀土合金是通过添加稀土元素，如Gd、Y、Nd等，利用其形成的高温稳定相，以及在镁合金中的固溶度变化，通过固溶强化、弥散强化、时效沉淀强化及细晶强化来提高镁合金的力学性能，特别是高温力学性能，形成的高温稳定相在高温条件下可有效钉扎合金显微组织晶界，从而获得远高于普通镁合金的耐热性能和使用温度范围。常用镁稀土合金的应用：如WE43、VW94常用变形镁合金，WE43室温强度达340MPa，250℃高温强度可达275MPa，主要用于卫星支架、横梁，导弹的壳体及舱内结构件等，轻研合金已实现批量生产。随着战争对导弹飞行速度要求越来越快，如超音速导弹，其在飞行过程中承受的温度也越来...
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来源：x-mol高压极端条件可以创制常压难以形成的新结构，实现新的功能特性，为拓展变革性的新材料提供了独特机遇。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件物理重点实验室靳常青、望贤成团队长期开展高压极端条件新材料制备及功能研究,设计研发了具有自主知识产权的先进高压、低温、强场和激光在位加热一体化实验装置，可进行超高压高温合成和在位物性表征。基于以上极端条件技术，团队相继揭示了系列高压极端使役条件材料的新构效，涉及关联体系、拓扑、聚合物等新兴功能材料(PNAS 105, 7115(2008)；JACS 132, 4876(2010)；PNAS 108, 24(2011); PNAS 110, 17263(2013); Nature Commun. 5, 3731(2014); Adv. Mater. 29, 1700715(2017); Angew. Chem. Int. Ed. 56, 1(2017); NPG Asia Mater. 11, 60(2019))近年来高压富氢化合物的理论预测和实验发现及印证引发了对新型富氢化合物和超导研究的瞩目，目前实验发现的富氢化合物超导集中在碱土、稀土和部分共价型主族元素（C、P、S以及Sn等）氢化物，含有d电子的过渡族金属氢化物尚未见高温超导实验报导。近期，靳常青研究员指导博士生张昌玲与何鑫等人，在IVB过渡族元素氢化物的高温超...
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来源：中国科学报随着人工智能的发展，忆阻器因其“存算一体”的特性被越来越多的研究者探索，铁电忆阻器因其优异的极化可控、多值存储和在神经计算领域的应用潜力而受到人们的特别关注。其中，由于铁电材料的技术需求和无铅无毒的环境要求，钛酸钡（BaTiO3)成为了铁电钙钛矿氧化物铅基材料的最佳替代品之一。然而，目前大多数铁电材料生长在单晶衬底上，复杂氧化物材料的硅兼容性不足阻碍了其与当前硅互补金属氧化物半导体技术的实际集成，在纯钛酸钡铁电材料中还存在高介电损耗的问题。近日，河北大学教授闫小兵团队报道了一种全新的材料结构，由钛酸钡掺杂低介电系数材料二氧化铈（CeO2）的垂直排列纳米复合(VANs)铁电薄膜作为忆阻介质，成功的获得了硅基外延铁电薄膜。通过这种新结构的引入，该铁电忆阻器器件实现了生物突触模拟功能。通过控制VANs结构薄膜的制备温度，优化了铁电极化反转特性。特别是，该器件的鲁棒耐用性可达109次循环。器件的速度也可以达到10ns，远低于人脑突触的反应。利用宽度为50ns的快速脉冲实现了加、减、乘、除的代数运算。该成果近期在国际学术期刊《先进材料》上发表。据悉，该结构的器件可以像人脑一样识别物品的类别，在神经形态计算方面拥有着优秀的性能。研究团队采用了VGG8卷积神经网络识别了CIFAR-10数据集，数据集由10个类别的6万张32×32彩色图像组成，每个类别有6000张图像，包...
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