全椅式边含薁缺陷石墨烯纳米片的二阶非线性光学性质

基于全椅式边石墨烯纳米片(GNSs), 在保证GNSs化学稳定性的前提下并考虑了纳米片形状(六边形、 三角形和平行四边形), 在全椅式边GNSs中分别引入2, 3和4个薁构成的常见本征缺陷来调节这些GNSs的二阶非线性光学性质. 研究结果表明, 薁缺陷数量对于这些GNSs的二阶非线性光学响应起主导作用. 含有4个薁缺陷的GNSs具有较大的二阶非线性光学响应, 其中AP-4a纳米片具有最大的静态第一超极化率(<β₀>,230387.70 a. u., 平均每个重原子的<β₀>为2260.42 a. u.). 纳米片形状对体系的二阶非线性光学响应也有一定的影响. 薁单元片段在GNSs中不仅诱导GNSs发生电荷分布极化, 而且还在对非线性光学响应起重要贡献的主要电子跃迁中起主要作用. 薁单元作为碳基纳米材料的功能单元极大改善了其光电性质.     

硫硒化亚锗光电探测器的制备及光电性能

采用微机械剥离法得到横向尺寸约为12 μm的硫硒化亚锗(GeS_0.5Se_0.5)纳米片, 以铬/金(Cr/Au)为接触电极, 首次制备得到GeS_0.5Se_0.5光电探测器, 并探究了其光电性能. 结果表明, 剥离所得的纳米片具有良好的结晶质量, 硫和硒在纳米片中分布均匀, 光学带隙为1.3 eV; 该光电探测器在515 nm光激发下最大探测能力达到4.52×10¹³ Jones, 最高响应度为1.15×10⁴ A/W, 外部量子效率为2.79×10⁶%, 展现出非常高效、 快速和稳定的光响应能力.     

硅酸镓镧族非线性光学晶体

中红外非线性光学晶体可以实现中红外激光频率转换、拓展激光波长,在民用和军用领域中有至关重要的应用价值。其中,硅酸镓镧族晶体具有透过范围宽、激光损伤阈值高、晶体质量好等优势,引起了国内外同行的广泛关注。在这篇综述中,我们基于现有的实验数据,研究和分析了三种重要的硅酸镓镧族晶体La_3Ga_5Si O_(14)(LGS)、La_3Ga_(5.5)Nb_(0.5)O_(14)(LGN)、La_3Ga_(5.5)Ta_(0.5)O_(14)(LGT)的综合性能,详细总结了它们在电光调Q开关和中红外光参量振荡以及差频激光输出方面的应用。最后,本文还讨论了今后硅酸镓镧族中红外非线性光学晶体的重点发展方向。     

银纳米片的研究进展

金属纳米材料具有不同于宏观块体材料的特殊性质. 在银纳米结构中, 银纳米片因其独特的形貌依赖光学性质备受关注, 该特性已在离子检测、分子染色、表面增强拉曼光谱(SERS)、表面荧光增强、生物医学等领域显示了重要应用价值. 本文从银纳米片的制备方法入手, 首先综述了银纳米片的各种制备方法以及实验条件(如光照的波长、表面活性剂种类、还原剂种类)对产物形貌的影响. 其次介绍了银纳米片的奇特光学性质, 总结了银纳米片的几种重要生长机制, 最后介绍了银纳米片的应用价值, 并对银纳米片的研究前景做了展望.     

非金属元素硒的同素异形体*

结合史实文献和最新研究成果,汇总了硒的同素异形体,可分为气态硒、液态硒、固体硒、纳米硒和硒团簇等5类,重点介绍了固体硒、纳米硒和硒团簇的种类、结构、性质、制备和应用等。完善了硒同素异形体在教学中的深入介绍,有助于体现科学研究对本科教学内容改革的推进作用。     

光电功能配合物研究进展

南京大学游效曾院士等在国家自然科学基金重点项目的连续资助下 ,以联系高技术的分子电磁性质和非线性光学性质的化学研究为突破口 ,在光电功能分子导电配合物、非线性光学配合物和磁性配合物方面取得重要进展 ,并使我国在该领域中的工作在国际上取得一定地位。1 .分子导电配合物研究了分子间距接近范氏半径之和的中性二硫烯导电配合物 ,这类化合物在实践中有重要意义 ;设计制备了新型杂多酸的二硫烯自由基无机 /有机杂化配合物 ,可望兼有导电和非线性光学性能双重功能 ;发展了一种新的方便的全共轭双金属配合物( Bu4 N) 2 tto[Ni( dmit) …     

新型超支化二阶非线性光学高分子：简便的合成方法和增强的非线性光学效应

通过简单的“A₂+B₃”反应，我们成功地合成了一个新的超支化非线性光学高分子。同时，作为对比，我们还合成了相对应的线型高分子。制备的两个高分子均溶于常见的有机溶剂，并由各种表征手段予以鉴定。超支化高分子的二阶非线性光学性能极大地优于相对应的线型高分子，表明超支化结构有利于提高高分子材料的宏观非线性光学效应。     

超高非线性二维材料复合光纤制造取得新进展

<正>非线性光纤在光通讯、光传感、光学频率转换、超快光纤激光器、光频梳及超连续激光等众多领域展现出重要应用前景^1–5。然而，目前绝大多数光纤器件都是基于传统的石英光纤，这些光纤仅具有微弱的三阶非线性效应以及接近于零的二阶非线性效应，严重限制了它在非线性光学领域的应用范围。目前，提高光纤非线性效应的方法主要分为两大类：(1)通过优化光纤结构设计，     

氢氧化镁纳米片的合成及其润滑性能的研究

以硫酸镁和氢氧化钠为原料,油酸为表面修饰剂,采用原位合成的方法制备出了疏水性的Mg(OH2)纳米片.研究了反应温度、反应物浓度等因素对氢氧化镁纳米片平均粒径的影响.用X-射线粉末衍射(XRD)、红外(IR)和热重(DTA-TGA)及扫描电子显微镜(SEM),对制备出的Mg(OH)2纳米片的结构和形貌进行了表征,证实制备出的Mg(OH)2纳米片具有良好分散性,纳米片尺度为200～300nm,厚度10nm.摩擦实验证明Mg(OH2)纳米片可以作为润滑油中的添加剂来应用.     

卤化钙钛矿型纳米晶的光学性能及应用研究进展

本文重点论述了全无机卤化钙钛矿型(ABX_3)纳米晶的光学性能及应用.介绍了这类纳米晶的制备方法:常压溶剂热法和离子交换法,并进一步阐述其光学性能(主要包括光吸收性能和发光性能)及相关应用(主要包括发光二极管和太阳能电池及其在激光材料、光电探测器和光催化剂领域的应用).这类材料优异的光电性能使其在其它领域也具有潜在的应用价值.     

一维碳纳米管/二维二硫化钼混合维度异质结的原位制备及其电荷转移性能

一维(1D)材料与二维(2D)材料的结合可形成独特的混合维度异质结,其在继承2D/2D范德瓦尔斯异质结的独特物性之外,还具有丰富的堆叠构型,为进一步调控异质结的结构及性能提供了新的可操控自由度。p型1D单壁碳纳米管(SWCNT)与n型2D二硫化钼(MoS₂)的结合,为调控异质结的能带结构及器件性能提供了丰富的选择。本文直接在高密度、手性窄分布的SWCNT定向阵列及无序薄膜表面原位生长MoS₂,制备出高质量1D SWCNT/2D MoS₂混合维度异质结。深入分析形核点的表面形貌与结构,提出了“吸附-扩散-吸附”生长机制,用于解释混合维度异质结的生长。利用拉曼光谱分析,证实SWCNT与MoS₂间存在显著的电荷转移作用,载流子可在界面处快速传输,为后续基于此类1D/2D异质结的新型电子及光电器件的设计与制备提供了新思路。     

石墨烯基纤维储能器件的研究进展与展望

随着小型化、可穿戴等特征的智能电子以及物联网传感设备的发展,新型纤维状柔性化、小型化电化学储能器件已成为重要的研究方向。同时,对纤维材料和柔性储能器件的性能提出了更高的要求,如可任意弯折、可拉伸、可折叠、高储能密度等。石墨烯纤维具有独特的结构、优异的导电性、良好机械性能和电化学性质,已证明了是一种极具前景、高性能的新型纤维状柔性储能材料。目前,研究者已开发了多种石墨烯基纤维微观结构的调控策略来进一步改进其性能。本文首先系统总结了石墨烯基纤维的制备方法和其性能提升的策略,然后详细讨论其在柔性化纤维状超级电容器、金属离子电池、热电发电机、太阳能电池和相变材料等储能领域中的最新应用进展。最后,对石墨烯基纤维在能源存储和转换领域中存在的挑战和机会进行了展望。     

石墨烯纤维材料的化学气相沉积生长方法

石墨烯纤维材料是以石墨烯为主要结构基元沿某一特定方向组装而成或由石墨烯包覆纤维状基元形成的宏观一维材料。根据组成基元的不同可将石墨烯纤维材料分为石墨烯纤维和石墨烯包覆复合纤维。石墨烯纤维材料在一维方向上充分发挥了石墨烯高强度、高导电、高导热等特点,在智能纤维与织物、柔性储能器件、便携式电子器件等领域具有广阔的应用前景。随着化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)制备石墨烯薄膜技术的发展,CVD技术也逐渐应用于石墨烯纤维材料的制备。利用CVD法制备石墨烯纤维可避免传统纺丝工艺中繁琐的氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)还原过程。同时,通过CVD法直接将石墨烯沉积至纤维表面可以保证石墨烯与纤维基底之间强的粘附作用,提高复合纤维的稳定性,同时可实现对石墨烯质量的有效调控。本文综述了石墨烯纤维材料的CVD制备方法,石墨烯纤维材料优异的力学、电学、光学性质及其在智能传感、光电器件、柔性电极等领域的应用,并展望了CVD法制备石墨烯纤维材料未来的发展方向。     

基于石墨烯光子晶体光纤的流体传感器

与传统的传感器设备阵列相比,由于结构更为简单,具有广泛检测兼容性的光纤系统逐渐成为分布式监测的有力候选者。然而,受工作机制的限制,大多数光纤传感器仍局限于对折射率等物理参数进行探测,一种用于环境化学监测的全光纤分布式传感系统亟待研发。本工作中,我们向化学气相沉积法生长的石墨烯光子晶体光纤(Gr-PCF)中引入了一种化学传感机制。初步结果表明,石墨烯光子晶体光纤可以选择性地检测浓度为ppb级的二氧化氮气体,并在液体中表现出离子敏感性。石墨烯光子晶体光纤与光纤通信系统的波分、时分复用技术结合后,将为实现分布式光学传感环境问题提供巨大的潜力和机会。     

基于MXenes的功能纤维的制备及其在智能可穿戴领域的应用

在电子信息和物联网技术的推动下,人类对可穿戴电子器件和智能织物的需求愈发突出,功能纤维作为智能可穿戴设备的重要载体,近年来获得快速发展。功能纤维的性能很大程度上取决于纤维的基础构筑单元。过渡金属碳/氮化物(MXenes)作为一种新兴的二维材料,凭借其高电导率、优异的可加工性能、可调节的表面特性以及出色的机械强度等优点,受到了极大的关注,也逐渐成为构筑功能纤维的重要单元。本文将主要综述MXenes的湿化学、熔融盐、无氟试剂刻蚀等方法和力学、电学、光学和化学稳定性等性能,阐述基于该材料制备的功能纤维在传感、储能以及其他智能领域的应用,最后讨论了基于MXenes材料的功能纤维的未来应用前景和技术挑战。     

蚕丝基智能纤维及织物：潜力、现状与未来展望

纤维及织物因具有良好的柔性、透气性以及适宜的力学性能而成为人们日常生活必不可少的材料。随着柔性电子器件的快速发展,纤维及织物在其自身优势的基础上,开始被人们赋予智能化特征,使得智能纤维和织物逐渐在可穿戴领域占据一席之地。天然蚕丝具有产量大、机械性能优异和生物可降解的优势。近年来,面向智能应用的蚕丝基纤维与织物逐渐发展,被用于传感、致动、光学器件、能量收集和储能等领域。本文将首先介绍天然蚕丝的层级结构和性能,并介绍各种形貌结构的再生蚕丝材料;然后根据其在智能纤维及织物中应用领域的不同,详细阐述蚕丝基智能纤维及织物的制备方法、性能及工作机制;最后讨论进一步发展所面临的挑战与机会,并对未来前景进行展望。     

湿法纺制石墨烯纤维：工艺、结构、性能与智能应用

石墨烯纤维是由石墨烯片层通过组装过程形成的宏观一维材料。其具有较好的耐热性、导热性、导电性以及轻质高强等优点,是实现高品质、功能化纤维的重要突破口。石墨烯纤维在超轻导线、可穿戴储能、传感、生物电极等领域具有广阔应用前景。目前,湿法纺制技术是石墨烯纤维的最主要制备手段,与现有的化学纤维制备过程兼容,是最有望实现规模化制备高品质石墨烯纤维的技术。本文首先介绍了湿法纺制石墨烯纤维工艺中的关键步骤,重点讨论了制备技术与石墨烯纤维结构之间的关系。论述了提升纤维性能的相关策略,总结了石墨烯纤维在功能/智能纤维领域应用。并对提升石墨烯纤维性能的关键问题进行总结阐述,展望了石墨烯纤维的发展前景。     

石墨烯纤维：制备、性能与应用

石墨烯纤维是一种由石墨烯片层紧密有序排列而成的一维宏观组装材料。通过合理的结构设计和可控制备,石墨烯纤维能够将石墨烯在微观尺度的优异性能有效传递至宏观尺度,展现出优异的力学、电学、热学等性能,从而应用于功能织物、传感、能源等领域。目前,石墨烯纤维主要通过湿法纺丝、限域水热组装等方法制备得到,其性能可以通过对材料体系和制备工艺的优化而进一步提升。本文首先介绍了石墨烯纤维的制备方法,然后详细阐述了石墨烯纤维的性能,讨论了其性能提升策略,并总结了石墨烯纤维的应用,最后对石墨烯纤维的未来发展、挑战和前景进行了展望。     

烯碳纤维基能源器件的研究进展

纤维状能源器件的研究极大地推动了可穿戴电子设备的快速发展。烯碳纤维主要包括碳纳米管纤维和石墨烯纤维,其微观组成单元具有独特的碳碳共轭分子形态,宏观结构具有高度可调控性,表现出高的比强度、优良的导电性和导热性、以及良好的机械柔韧性等,被广泛应用于先进能源器件的研究和开发,有效促进了柔性可穿戴电子器件的发展。本文综述了烯碳纤维基能源器件包括能量转换和储能器件等的研究和应用进展,具体介绍了烯碳纤维基太阳能电池、湿气发电机、热电发电机、超级电容器以及电化学电池等的最新成果,重点讨论了烯碳纤维基能源器件的制备方法和可穿戴应用,分析了烯碳纤维基储能及能量转换器件面临的问题和挑战,期望能够为未来高性能纤维基可穿戴能源器件的发展提供有价值的研究思路。     

Mn0.2Cd0.8S@CoAl LDH S-型异质结构建及其光催化析氢性能研究

构建高效、稳定的异质结光催化剂体系是实现太阳能驱动分解水制氢的有效途径。本研究通过物理混合法将Mn_0.2Cd_0.8S纳米棒与CoAl LDH纳米片进行耦合,成功制备出一种新型的Mn_0.2Cd_0.8S@CoAl LDH (MCCA) S型异质结光催化剂。光致发光光谱和光电流测试结果表明,该异质结在内建电场的作用下可以有效地加快Mn_0.2Cd_0.8S和CoAl LDH界面间光生载流子的分离和电子转移。关键的是,CoAl LDH的引入有效地抑制了光生电子与空穴的复合,从而提高了Mn_0.2Cd_0.8S的光催化产氢活性。最佳CoAl LDH负载量的MCCA-3在5 h内的产氢量为1177.9 μmol。与单独使用纯Mn_0.2Cd_0.8S纳米棒和CoAl LDH纳米片相比,这是一个显著的改进。本研究为合理设计用于光催化制氢的S型异质结光催化剂提供了一条简单有效的途径。