混合气专用氦气分析仪

中国科学技术大学潘建伟、赵博等与中国科学院化学研究所白春礼小组合作，在超冷原子双原子分子混合气中首次实现三原子分子的相干合成。该研究中，科研人员在钾原子和钠钾基态分子的Feshbach共振附近利用射频场将原子和双原子分子相干地合成了超冷三原子分子，向基于超冷原子分子的量子模拟和超冷量子化学的研究迈出了重要一步。2月9日，相关研究成果发表在《自然》（Nature）上。 　　量子计算和量子模拟具有强大的并行计算和模拟能力，不仅能够解决经典计算机无法处理的计算难题，还能有效揭示复杂物理系统的规律，从而为新能源开发、新材料设计等提供指导。量子计算研究的终极目标是构建通用型量子计算机，但实现该目标需要制备大规模的量子纠缠并进行容错计算。当前量子计算的短期目标是发展专用型量子计算机，即专用量子模拟机，其能够某些特定问题上解决现有经典计算机无法解决的问题。例如，超冷原子分子量子模拟，利用高度可控的超冷量子气体来模拟复杂的难于计算的物理系统，可以对复杂系统进行精确的全方位的研究，因而在化学反应和新型材料设计中具有广泛应用前景。 　　超冷分子将为实现量子计算打开了新思路，并为量子模拟提供理想平台。但由于分子内部的振动转动能级复杂，通过直接冷却的方法来制备超冷分子十分困难。超冷原子技术的发展为制备超冷分子提供了新途径，可绕开直接冷却分子的困难，从超冷原子气中利用激光、电磁场等来合成分子。利用光从原子气中合成分子的研究可以追溯到20世纪80年代。激光冷却原子技术的出现使得光合成双原子分子得以快速发展，并在高精度光谱测量中取得了广泛应用。在光合成双原子分子成功后，科研人员开始思考能否利用量子调控技术从原子和双原子分子的混合气中合成三原子分子。在2006年发表的综述文章[Rev. Mod. Phys. 78，483, (2006)]中，美国国家标准局教授Paul Julienne等人回顾了光合成双原子分子过去二十年的发展历史，并指出从原子和双原子分子的混合气中合成三原子分子是未来合成分子领域的重要研究方向。由于光合成的双原子分子气存在密度低、温度高等缺点，无法用来研究三原子分子的合成。随着超冷原子气中Feshbach共振技术的发展，利用磁场或射频场合成分子成为制备超冷双原子分子的主要技术手段。从超冷原子中制备的双原子分子具有相空间密度高、温度低等优点，并且可以用激光将其相干地转移到振动转动的基态。自2008年美国科学院院士Deborah Jin和叶军的联合实验小组制备了铷钾超冷基态分子以来，多种碱金属原子的双原子分子先后在其他实验室中被制备出来，并被广泛应用于超冷化学和量子模拟研究中。 　　2015年，法国国家科学研究中心教授Olivier Dulieu等在理论上分析了从原子双原子分子混合气中合成三原子分子的可行性 [Phys. Rev. Lett. 115, 073201 (2015)]。 但由于三原子分子的相互作用复杂，无法精确计算，因而理论上无法预测三原子分子的束缚态的能量以及散射态和束缚态的耦合强度。中国科学技术大学研究小组在2019年首次观测到超低温下原子和双原子分子的Feshbach共振[Science 363, 261 (2019)]。在Feshbach共振附近，三原子分子束缚态的能量和散射态的能量趋于一致，同时散射态和束缚态之间的耦合被大幅度地共振增强。原子分子Feshbach共振的观测为合成三原子分子提供了新机遇。但由于原子和分子的Feshbach共振十分复杂，理论上难以理解，能否和如何利用Feshbach共振来合成三原子分子成为具有挑战性的问题。 　　该研究中，合作研究小组首次实现了利用射频场相干合成三原子分子。在实验中，科研人员从接近绝对零度的超冷原子混合气出发，制备了处于单一超精细态的钠钾基态分子。在钾原子和钠钾分子的Feshbach共振附近，通过射频场将原子分子的散射态和三原子分子的束缚态耦合在一起。在钠钾分子的射频损失谱上观测到射频合成三原子分子的信号，并测量了Feshbach共振附近三原子分子的束缚能。该工作为量子模拟和超冷化学的研究开辟了新道路。超冷三原子分子是模拟量子力学下三体问题的理想研究平台。三体问题十分复杂，即使经典的三体问题由于存在混沌效应也无法精确求解。在量子力学的约束下，三体问题变得更加难以捉摸。如何理解和描述量子力学下的三体问题是少体物理中的重要难题。此外，超冷三原子分子可以用来实现超高精度的光谱测量，为刻画复杂的三体相互作用势能面提供了重要基准。由于计算势能面需要高精度地求解多电子薛定谔方程，超冷三原子分子的势能面也为量子化学中的电子结构问题提供了重要信息。 　　研究工作得到科技部、国家自然科学基金委、中科院、安徽省、上海市等的支持。 　　论文链接

二氧化碳是人为造成的最大的温室气体，同时二氧化碳也是自然界存在的最大的碳资源。自然界就是依靠太阳能将二氧化碳转化成人类所需要的所有粮食、化石能源、其他生物质资源等。预计地球上存在的化石资源将在数十年至数百年内消耗殆尽，实现二氧化碳资源化利用（包括物理与化学利用）是人类社会实现可持续发展的必然。二氧化碳的大规模贮存和利用越来越受到联合国,各国政府和科学家的重视.世界MOF研究的领袖级科学家美国加州大学洛杉叽分校的Dr.Omar Yaghi及其合作者在在2008年五月的自然杂志上发表文章Colossal cages in zeolitic imidazolate frameworks (ZIF) as selective carbon dioxide reservoirs,将其MOF储氢或储能的研究心得用于CO2储存研究,并在美国康塔仪器公司(QuantchromeI nstruments)的AUtosorb-1全自动比表面和孔径分析仪上建立了二元混合气体分析方法,ZIF是具有四面体网络结构的多孔晶体材料，类似于沸石,但用过渡金属(Zn, Co)取代四面体的配位原子(如, Si)，但咪唑链取代氧原子. 作者分别使用ZIF-95（入口宽0.365nm, 孔内径2.40nm ）和ZIF-100（入口宽0.335nm, 孔内径3.56nm ） 两种材料,在Autosorb-1上分别利用氮吸附和氩吸附进行了微孔分析,并利用NLDFT模型确定了孔径, 然后对CO2,CH4,CO及N2的绝对吸附量曲线进行了测定, 并在Autosorb-1上测定了以下二元混合气体的动力学曲线： CO2/CH4, CO2/CO or CO2/N2 (50:50 v/v).混合气体通过ZIFs后，只有二氧化碳留在了ZIFs内，其他的气体则完全通过.实验证实, ZIFs可以作为.选择性的二氧化碳存储器. 在标准温度和压强下，每升ZIF-100能从混合气体中分离并存储28升的二氧化碳.

超高纯气体、标准混合气体在分析行业的应用和未来发展趋势技术研讨会邀请函　　跟过去相比，现在的生产过程和分析更加依赖于严格的控制。用户期望越来越高，法规要求日益严格，价格竞争压力日益增大，从而使得高生产精度并不是值得炫耀的资本，而是必须满足的基本要求。无论生产或分析哪种产品，都可能在其中某个阶段直接使用到特种混合气体。实验室、在线生产或空气和水污染物的监控过程中所使用的校准分析仪和其他测量仪器，都几乎需要间接用到气体，而这些气体和分析仪器的质量和可靠性非常关键。　　举办此次技术研讨会的目的即是为解决上面提及的分析工作者所面临的诸多挑战。研讨会由在全球为工业，能源，科技，医疗等领域提供气体产品的空气产品公司主办，中国分析测试协会协办， 并且联合中国计量科学研究院标准物质中心——权威的国家标准物质机构，具有世界领先技术的分析仪器的生产厂家——安捷伦公司、瓦里安公司。会议主题为超高纯气体和标准混合气体在分析行业的应用和未来发展趋势。时间为2008年3月13日星期四，在第六届中国国际科学仪器及实验室装备展览会期间举行。　　在这个研讨会上，来自空气产品公司欧洲总部的Gary Yates 博士，将要演讲超高纯气体在工业气体中的发展方向以及杂质在分析结果中的影响。安捷伦公司、瓦里安公司、中国计量科学研究院标准物质中心将分别做相关专题学术报告，介绍气相色谱仪器、气质联用、质谱的最新技术进展，国家标准物质的溯源体系，交流分析应用技术和经验。　　研讨会结束后，将邀请您参观空气产品公司在北京的工厂——位于美丽的西山脚下的北京氦普北分气体工业有限公司。我们将展示一些世界最新　　的气体生产设备， 演示高质量的超高纯气体和标准气体的生产工艺过程，您将看到非常罕有的，全国首屈一指的世界一流技术水平的气体工厂，它拥有欧洲同步的气体配制和检验技术水平。　　在这个展览会上， 您也会看到空气产品公司的各种气体产品介绍，还会看到空气产品公司独有的BIP超高纯气体和 Experis系列标准混合气体新产品。　　有关研讨会座位预定和欲了解更多信息， 请联系毕媛媛或王长玲，电话：010-62459280-220, 或326， 手机：13801214241 或13501132348，传真：010-62451440 电子邮件：bijy@airproducts.com 或wangc3@airproducts.com。日 程 安 排　　日期： 2008年3月13日星期四　　地点： 二楼会议室， 北京展览馆， 西直门外大街 135号　　议程：9：00 －9：30 入场 签到　　9：30－10：00气相色谱仪器和气质联用仪器的发展趋势　　分析仪器使用中气体的选择和要求　　微板流路控制在复杂分析中的应用　　吴华博士——安捷伦科技有限公司　　10：05－10：35气体中不纯物质对于分析质量和结果的影响 　　Gary Yates博士，分析和实验室 产品经理 空气产品公司　　10：40－11：10国家气体标准物质溯源体系及气体的生产，检验偏差　　周泽义博士——中国计量科学研究院 标准物质中心　　11：15－11：45 复杂化学物质中的痕量检测和分析及快速炼厂气分析 　　李运勇博士——美国瓦里安技术中国有限公司　　12：00－1：30 集体午餐，午餐后集体乘车至北京工厂　　1：30－4：30 工厂参观: 超高纯气体和Experis系列标准气体生产演示　　海淀区温泉北清路160号 北京氦普北分气体工业有限公司　　4：30－5：30 集体乘车返回市中心 空气化工产品（中国）有限公司2008年1月 超高纯气体，标准混合气体在分析行业的应用和未来发展趋势研讨会报名回执表 单位名称：　　所属行业　　　地址：　　　邮编　　姓名：性别职位电话传真手机号E-mail　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　仪器使用气相色谱是____否___　台 气质联用是____否___　台 参观工厂 是____否___ 人