近日，我校第九屆“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽終審決賽落下帷幕，共評選出特等獎作品8件，一等獎作品10件，二等獎作品15件，三等獎作品20件，優秀獎作品20件。為更好展示學生創新創業優秀成果，提升校園科技文化氛圍，現将本屆“挑戰杯”優秀作品予以展示。

自然科學類特等獎作品

       1.自旋模型中的拓撲邊界效應和多體局域化

      本項目通過計算XXZ模型中的量子糾纏、量子失協以及中心自旋模型中的量子相幹等量子資源随着外場和時間的演化來研究自旋模型對量子資源的保護作用。

      對于XXZ模型，不同邊界條件主要影響的是邊界自旋而非其他自旋的兩體量子關聯。拓撲邊界自旋可以保護量子糾纏和量子失協抵抗強磁場，而周期邊界自旋可以保護它們抵抗非均勻磁場。與周期XXZ模型相比，拓撲XXZ模型的臨界溫度有顯著提高。除此之外，拓撲XXZ模型還可以通過增強磁場強度來提高其臨界溫度，這對周期XXZ模型來說是不可行的。因此，利用拓撲XXZ模型在高溫環境中制備糾纏态是可能的。

      對于中心自旋模型，本項目主要研究了無序場中的XXZ各向異性中心自旋模型的動力學演化并且用數值的方法分析了無序強度對系統在經曆了足夠長時間以後達到穩态時的糾纏熵，關聯函數和保真度的影響，揭示出從ETH相向MBL相的轉變是相互作用和無序相互競争所引起的。此外，我們發現庫自旋完全極化的中心自旋模型雖然有一定的抵抗退相幹的能力，但是我們總能通過外加一個無序場使得這個能力增強，進一步保護中心自旋的相幹性,使其不被外界環境所影響。

拓撲與周期邊界條件

不同邊界條件下的兩體量子糾纏

無序場下中心自旋與庫自旋間的糾纏性質

無序場下中心自旋的極化

       2.泡沫鎳原位生長球狀MnO2納米片及其超電容性能研究

       随着全球經濟的迅速發展，化石能源的快速消耗和環境污染的日益加劇，人類對可持續和可再生能源的需求日益增加，這激發了科研人員對高效清潔的能量轉換和儲存器件的研究。超級電容器是一種充放電速率高、功率密度高和使用壽命長的儲能器件。二氧化錳以其理論容量高、環境友好、自然儲量豐富、價格低廉等優勢成為最具應用潛力的超電容電極材料。

       本項目介紹了一種無粘結劑Ni/MnO2電極的合成途徑，借助溶劑熱法将層狀納米MnO2固定在泡沫鎳所支撐的框架上，再通過優化MnO2在泡沫鎳上的質量負載和納米結構形态，得到了較為理想的Ni/MnO2電極。這種層狀納米片結構可以改善電極與電解質的有效接觸表面積，泡沫鎳框架可以有效提高電子傳導率，進而提高了電極的比電容和倍率性能。實驗結果表明：該電極具有大比電容和優異的倍率能力。在1 mA cm-2的電流密度下，其面積比電容為2.31 F cm-2；在20 mA cm-2的高電流密度下，其面積比電容為1.48 F cm-2。在前述工作的基礎上，基于該電極的超級電容器具有優異的電化學性能：電容能量密度高達160.1 mWh cm-2；9000個周期壽命循環後，比電容保持率為86.8％。

電極SEM圖譜

電極CVGCD曲線圖

電極EIS測試

電極XRD圖譜