物理学院缪峰教授团队在二维层状材料热电方向

热电效应是指在给定温度梯度下产生电势差的一种物理现象。通常用品质因子ZT = S2σT/k,(其中S是Seebeck系数,σ代表电导率,T是温度,k则表示热导率)来表征材料的热电性能。具有高品质因子的热电材料能够有效地将废热转换为电能,具有广泛的应用前景,因此寻找具有高品质因子的热电材料是能源转换领域的一个研究热点。为了提高热电材料的品质因子,有两种途径:增强S2σ或者降低材料的热导率。

12月8日,由南京大学物理学院和江苏省物理学会主办、江苏省超声医学工程学会协办的“2018智能超声论坛”开幕式在我校鼓楼校区知行楼举办。来自江苏省多所医院的相关专家学者以及我校师生代表参加了此次开幕式。开幕式由南京大学物理学院副院长章东教授主持。江苏省科技厅社发处郦雅芳处长在开幕式上致辞。她在致辞中强调,江苏省医疗器械总产值在全国医疗器械行业工业总产值地区排名第一位,占比超过了10%,掌握自主知识产权和调整医疗器械产业结构向中高端发展是下一步的工作重心。智能超声论坛的举办对于加强各医院和科研机构的合作和促进医疗超声领域的进一步发展具有十分积极的作用。

核证逻辑开始于20世纪90年代的“证明逻辑”,后者是为直觉主义逻辑提供算术语义的一个部分。根据哥德尔的一个推理结果,直觉主义逻辑嵌入到S4,由于哥德尔不完全性定理,S4的必然性算子不能作为算术中的形式可证性;但根据哥德尔1938年的一个推理想法,S4的必然性可以看作“显式”可证性谓词。这一思想在20世纪90年代被阿逖莫夫独立发现,成为建立证明逻辑系统的动机,模态算子被一族显式“证明项”所替换。阿逖莫夫证明的“算术完全性定理”表明,S4可嵌入到证明逻辑,而证明逻辑可嵌入到形式算术。所有这些一起为直觉主义逻辑提供了一个算术语义学。“核证逻辑”是把证明方法论内部化的模态逻辑新分支。

早在1993年,麻省理工学院的Mildred Dresselhaus教授和她的博士生L. D. Hicks曾预言二维量子限域效应引起的态密度增强现象会极大地提高材料的热电功率因子 (Phys. Rev. B 47, 12727 ,这为获得高性能的热电材料提供了一个非常重要的理论指导。但是截至目前,一直没有实验确切地证实这个理论预测。即使在有些实验中半导体材料量子阱的宽度已经缩小至电荷的波尔直径尺度,仍然没有观察到热电性能的显著增强。最近,我校物理学院的梁世军副研究员和缪峰教授开展实验,同时与吉林大学张立军教授理论课题组合作,利用二维材料厚度和载流子浓度可控的特性,首次证实了著名的Hicks-Dresselhaus理论预言。

来自台湾清华大学的叶秩光教授作了名为“超声相变液滴与诊疗应用”的学术汇报,汇报中详细介绍了目前相变液滴在超声诊断和治疗中的研究现状,为今后的医学超声提供了新的“载体”。随后,来自清华大学的罗建文教授介绍了颈动脉斑块弹性成像的相关研究工作。来自江苏省人民医院的叶新华主任就“乳腺检查:选钼靶、磁共振还是超声”这个问题展开的汇报,从临床角度分析了三种诊断方式的优缺点。来自江苏省中医院的吴意赟介绍了有关“乳腺前哨淋巴结超声造影”的最新研究成果。南京军区总医院的徐超丽医生汇报了“柔性 MoS2/HAS 空心胶囊对肿瘤光热治疗联合化疗”的实验研究进展。复旦大学的他得安教授的汇报“肌骨系统超声评价”引发了全场热烈讨论。重庆新桥医院的刘政教授关于“诊断超声治疗新概念”做了精彩的汇报,提出用诊断超声设备和造影剂进行临床治疗的新思路。

可能世界语义学

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各位专家学者的汇报内容丰富,各具特色,从基础研究和临床等多角度展开对智能医疗超声的讨论。相信,借由此次论坛的契机,各单位能进一步加强合作,共同推进相关研究的进一步发展。

模态逻辑是关于必然性和可能性的逻辑,或者说,是关于“一定是”和“可能是”的逻辑。必然性和可能性也可做其他解释:真势模态逻辑把必然解释为必然真;道义逻辑则把必然解释为道义必然性或规范必然性。必然也可以指“知道为真”或“相信为真”,这是认知逻辑的解释;如果指“总是为真”或“从此总是为真”,则是时态逻辑的解释。还可以把“必然p”解释为“p是可证的”。作为必然性和可能性的逻辑,模态逻辑不仅考虑事物实际存在方式的真和假,而且考虑“如果事物处在与实际存在方式不同的存在方式中,那么什么将是真的或假的”。如果一个人考虑到了事物在真实世界中的存在方式,那他或许也会考虑事物在可替代的、非真实即可能的世界中是如何地不同于真实世界中的存在方式。逻辑关注真和假,模态逻辑则关注真实世界和其他可能世界中的真和假。在这个意义上,一个命题在一个世界中是必然的仅当它在可能替代该世界的所有世界中为真,它是可能的则仅当它在可能替换该世界的某个可能世界中为真。

热电测试结构的示意图; 常温下,7 – 29 nm的InSe功率因子随载流子浓度变化; 9层和36层的InSe态密度分布; 功率因子随样品的量子限域长度h0与热德布罗意波长ξ的比值h0/ξ的变化,随着h0/ξ减小而增强,尤其是在h0/ξ < 1的区间有显著的增强,与插图中的理论预测是一致的。

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以此为基础来考虑模态逻辑有效性的可能世界语义学始于20世纪50年代晚期和60年代早期。可能世界是可能世界语义学的核心概念,模态逻辑历史中最主要的突破性进展是可能世界语义学的提出,由于简单、自然以及起源于哲学等特点,可能世界语义学一直是模态逻辑模型论研究的基本工具。

主要的实验和理论结果如图a所示。利用微结构产生的焦耳热扩散现象在InSe样品两端产生温度梯度dT, 随后引起样品中载流子的扩散,进而在样品两端形成电压差dV,最后得到Seebeck系数S (S = -dV/dT)。利用该技术可以研究微纳结构器件的热电性能。在实验中,通过测试不同厚度的InSe样品,合作团队发现样品的热电功率因子会随着厚度减薄而得到增强,该实验结果和理论计算结果相一致。在图c中,通过计算29 nm和7 nm厚样品的态密度,团队发现在7 nm样品的导带边上态密度变得更加尖锐,这说明厚度变薄会增强带边的电子能态密度,与实验结果一致。团队进一步发现功率因子只有在量子限域长度小于载流子热德布罗意波长时才会得到显著的增强,该实验结果与Hicks-Dresselhaus的理论预言相符。该研究结果为优化功率因子和改善二维层状半导体材料的热电性能提供了重要且通用的实验指导。

(物理学院 科学技术处)

可能世界的名字

近日,该成果近日(2018年11月27日)以“Experimental Identification of Critical Condition for Drastically Enhancing Thermoelectric Power Factor of Two-Dimensional Layered Materials”为题发表在Nano Letters上。我校物理学院博士生曾俊文、吉林大学的贺欣博士生、我校物理学院梁世军副研究员为该论文的共同第一作者,缪峰教授、梁世军副研究员和吉林大学的张立军教授为该论文的共同通讯作者。

可能世界语义学与旧有的句法传统之间的对应并不完美,局部视角与标准模态语言的全局视角两者之间的不对称正是问题的来源。也就是说,在可能世界语义学中具有根本地位的可能世界并没有在模态句法中表现出来。这种不对称情形导致了许多并非我们需要的结果,比如,缺乏对许多语义特征的充分表示,缺乏合适的模态证明论。前者比较容易解释,因为标准模态语言没有一套机制来命名一个模型中的特殊“可能世界”、断定或否定可能世界的相等、表达从一个可能世界到另一个可能世界的可达性等。这些都属于模态模型论的核心问题,但在标准句法中表示不出来。可能世界语义学中框架的许多重要性质都以一种非常间接的方式被表达出来,而其他许多重要性质则干脆在标准模态语言中无法被表达。

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