利用场发射电子显微镜研究具有原子分辨的单壁碳纳米管的场发射

利用场发射电子显微镜(FEM)研究了组装在金属钨(W)针尖上的单壁碳纳米管(SWCNTs)的电子发射特性. 透射电子显微镜(TEM)结果表明在W针尖上存在一单壁碳纳米管束. 在适当的实验条件下得到了一组具有原子分辨率的FEM像, 该像可能是从单壁碳纳米管束中突出的一根(16,0)锯齿型单壁碳纳米管开口端的发射形成的. 理论计算了FEM图像放大倍数和分辨率. 当压缩因子β的值设定为β= 1.76时, FEM图像放大倍数的理论计算值与实际测量值相一致. 利用考虑镜像力的Gomer分辨率公式计算了FEM的分辨本领. 在典型电场强度ε = 5.0×10⁷ V/cm)情况下, FEM的分辨本领可以达到0.277 nm, 这接近(16,0)型单壁碳纳米管开口端碳原子沿锯齿边的间距(0.246 nm). 这些进一步支持了实验得到的结果.     

模板法合成高度取向碳纳米管有序阵列膜的场电子发射特性

用多孔阳极氧化铝(AAO)模板, 进行化学气相沉积(CVD), 成功制备出一种大面积高度取向、分立有序的由表面碳膜固定保持的碳纳米管阵列膜. 直接将它作为场电子发射体,发现它同样具有良好的场电子发射特性. 初步研究结果表明, 这种由碳纳米管自组装形成的有序阵列膜开启电场为2～4 V/μm,最大发射电流可达12 mA/cm²; 在发射电流密度j≤1 mA/cm²时, 可稳定发射, 有很长的耐久性; 实验结果的拟合曲线符合Fowler Nordheim模型,场发射增强因子为1 100～7 500. 这种原料来源丰富、制备方法简便、成本低的场电子发射材料, 对平板显示技术有良好的应用前景.     

用MeV离子透射沟道来研究Si(100)-Au界面

本文描述了用能量为MeV的He离子透射沟道技术来研究Si(100)-Au界面反应初始阶段的问题。由于透射的MeV He离子在样品出口面处有很强的流峰,也由于不存在Au表面层对Si原子的遮蔽问题,因而有可能更好地确定Au原子的晶格位置。实验表明,在Au原子低覆盖时,至少直至1.5原子层时,淀积在Si(100)2×1表面的Au原子是按衬底的原子结构来堆积的。随着Au的覆盖的增加,Au的角扫描曲线的谷而变浅。当Au的覆盖层达到10原子层时,在角扫描中沟道谷消失,这表明,在这个阶段形成了非晶形的硅化金。     

固态van der Waals C60膜晶格的Coulomb膨胀

利用扫描隧道显微镜观测到生长在GaAs(001)2×4表面上的固态van der Waals C60膜在室温下较之C60晶体具有13%的晶格膨胀.这种膨胀是由从GaAs衬底饱和的As悬挂键上转移到C60分子上的电荷之间的Coulomb作用引起的.理论计算表明,平均约有1.76个电子转移到每个C60分子上.有趣的是,该固态C60膜为(110)取向,这明显不同于生长于其他半导体或金属表面上的具有(111)取向的六角密排C60膜.这种反常取向的薄膜是由GaAs衬底的各向异性产生的一维限制作用导致的.通过选择不同的衬底,可以控制C60薄膜的晶体生长.     

立方相GaN外延层的表面起伏和高密度孪晶与六角相

利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)技术研究了低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)的立方相GaN/GaAs(001)外延层的表面起伏特征,及其与外延层极性和内部六角相、立方相微孪晶之间的联系.结果表明外延表面存在有大量沿方向延伸的条带状台阶,而表面起伏处对应着高密度的六角相或立方相微孪晶,在表面平整的区域内其密度则较低.{111}_Ga和{111}_N面上形成六角相和微孪晶概率的明显差异是导致外延层表面台阶状起伏特征的根本原因.     

重离子轰击过的MoS2表面的扫描隧道显微镜观测

本文使用SSX-1A型扫描隧道显微镜(STM),观察了由13.4MeV/N的Au轰击过的MoS₂样品表面.为有更多机会得到损伤象,使用了较高离子注量(1×10¹³cm^-2),得到了多幅不同面积的原子分辨清晰的STM象.在同一幅图象中既有规则的原子排列,又存在着离子轰击造成的损伤径迹.经Fourier变换掩模处理后的图象,发现高出的表面和坑底都有局部小范围有规则的原子排列.入射离子数与坑数大体上有一对一的关系.     

固态vander WaalsC 60膜晶格的Coulomb膨胀

利用扫描隧道显微镜观测到生长在GaAs(0 0 1 ) 2× 4表面上的固态vanderWaals C₆₀ 膜在室温下较之C₆₀ 晶体具有 1 3%的晶格膨胀 .这种膨胀是由从GaAs衬底饱和的As悬挂键上转移到C₆₀分子上的电荷之间的Coulomb作用引起的 .理论计算表明 ,平均约有 1 76个电子转移到每个C₆₀分子上 .有趣的是 ,该固态C₆₀ 膜为 (1 1 0 )取向 ,这明显不同于生长于其他半导体或金属表面上的具有 (1 1 1 )取向的六角密排C₆₀膜 .这种反常取向的薄膜是由GaAs衬底的各向异性产生的一维限制作用导致的 .通过选择不同的衬底 ,可以控制C₆₀薄膜的晶体生长     

单个水分子与碳纳米管的离散-连续混合模型——水分子进入碳纳米管的条件及其相互作用力、速度和能量分布

研究水分子进入碳纳米管(CNT)时的物理特性.采用连续模型连同Lennard-Jones势函数,得到单壁面碳纳米管(SWCNT)与单个水分子之间的van der Waals力.水分子选择3种方位进入纳米管,其中水分子质心位于纳米管轴线上.对不同的纳米管半径和水分子进入方位,广泛地研究了相互作用力、能量和速度的分布.用分子动力学(MD)模拟得到的结果,来验证上述得到的相互作用力和能量分布.导出水分子进入纳米管时的可吸入半径,并详细地给出了有利于水分子进入纳米管半径的界限.计算单个水分子进入纳米管的速度,为不同进入方位的水分子,给出最大的入口速度和最大的管内速度.     

复合超疏水表面制备及其上液滴运动特性研究

采用光刻法制备出微米尺度的硅微方柱结构,并利用化学气相沉积的方法在其上可控地生长定向碳纳米管,由此制备出具有可控比例微纳二级结构的超疏水表面.通过扫描电子显微镜(SEM)测量和接触角、滚动角测试的方法对具有不同微纳结构比例及尺寸的表面形貌和性能进行探查和测试,对制备过程中参数的选择做出了优化处理.得到了表面性质均匀、稳定的二级结构超疏水表面.通过粒子图像测速(PIV)的方法测量在结构表面滚动液滴的内部流动形态,并与一级结构表面进行对比.分析并总结了该文中表面的疏水机理及表面微纳结构比例、形态、尺寸等因素对疏水性能的影响.     

分子线伏-安特性第一性原理

发展了一套理论方法用于描述分子线的伏-安特性. 在该弹性散射Green函数方法中, 分子的电子结构和分子与金表面的相互作用能常数决定了分子线的伏-安曲线. 从第一性原理出发利用密度泛函理论计算了4, 4′-二巯基联苯分子的电子结构, 并利用了前线轨道理论和微扰理论定量地确定了该相互作用能常数. 研究结果表明当含有硫氢官能团的有机分子化学吸附于金表面时, 硫原子将与金原子形成以共价键为主的混合键, 此时扩展的分子轨道使分子线的电导呈现出欧姆特性. 而对于局域的分子轨道, 此时电子的输运只能通过隧道效应来实现. 对分子线伏-安特性的计算结果显示, 在零偏压附近, 存在一个电流禁区. 随着偏压的增加, 分子线的电导呈现出平台特征. 该工作将有利于未来的纳米电子学器件的设计.     

基于DNA链置换与荧光标记的0-1规划问题的计算模型

DNA链置换技术和荧光标记是近年生物计算领域的新兴的方法,并且因为它们都有着操作简单的优势而成为DNA计算的常用方法.DNA自组装算法是以DNA分子作为数据存储和运算的一种新型计算模式.为了提高算法的特异性和检测的灵敏度,在自组装算法的基础上,首次将DNA链置换技术和荧光标记结合引入到自组装模型中,提出了一个解决0-1规划问题的DNA计算新模型.与以往DNA计算模型相比,该模型提高了运算的可靠性和准确性,而且可以逐步缩小解空间,降低运算的复杂度,同时也使检测的方法更加灵活,易于引入到其他自组装算法模型中.     

用STM研究金属间化合物脆断表面的纳米尺度特征与分形维数

用扫描隧道显微镜(STM)在纳米尺度研究了Ti₃Al,Ti-24Al-11Nb合金脆断表面特征,确定了STM在纳米尺度测量材料断裂表面分形维数的方法及原理,并用来测量了上面两种合金脆断表面的分形维数D_F。结果表明:在纳米尺度的断口特征与用SEM在微米尺度观察到的断口形貌非常相似,具有典型的解理脆断特征,观察到了纳米数量级解理台阶,断裂表面在纳米尺度上存在分形结构,但不同断裂方向的分形维数D_F不相同,Ti-24Al-11Nb合金的分形维数高于Ti₃Al合金的分形维数。研究表明使用STM并采用连续拓扑结构分形方法研究固体断裂中的原子过程以及用分形维数来描述材料的微观结构是很有可能的.     

用对向靶溅射法外延生长La-Ca-Mn-O巨磁阻单晶薄膜 *

用对向靶溅射法(FTS)在(110)NdGaO₃基板上外延生长出La-Ca-Mn-O(LCMO)单晶薄膜,其三维晶体结构用高分辨率双晶X射线衍射技术(DCD)和掠面衍射技术(GID)分析,薄膜表面形貌用原子力显微镜(AFM)测量.结果表明,薄膜有c轴位于薄膜平面的类钙钛矿结构,所有已测量X射线衍射峰的摇摆曲线的半高宽度均约为0.01°,这是迄今报道过的陶瓷薄膜的最小结构参数.AFM图象清楚表明薄膜为单原子层状生长,表面原子层台阶高度为0.195nm.台阶宽度为360～400nm.台阶边缘沿(001)方向.原位生长的薄膜已具有较大的巨磁阻效应.     

布基管和布基洋葱的结构及生长机理的研究

利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和扫描隧道显微镜(STM),对布基管和布基洋葱的形貌、结构、生长机理进行了研究。结果表明采用垂直下落武装置制备布基管具有较大的产率,TEM的观察得到了布基管各种部位的横截面TEM象,报道了几种特殊结构的布基管和布基洋葱,分析了造成布基管形貌变化的原因,提出了布基管和布基洋葱生长过程的模板作用,提出在无定形石墨和布基管之间存在过渡态结构的观点,STM的研究结构获得了椅式布基管表面的原子象。     

一种精确的井距计算方法

井距计算是钻井轨道设计和控制中的一个基础理论问题,在定向钻井中有着广泛的应用.为了精确快速地进行井距扫描,提出了一种新的井距计算方法.基于空间圆弧和直线段组合的井眼曲线描述数学模型,建立了井眼轨迹坐标随井深变化的函数关系式,进而得到了参考井上扫描点(参考点)到比较井间的距离随井深变化的计算公式.利用函数极值原理和井距约束数学方程式,求得了参考点到比较井间的最近距离、法面距离和水平距离解析计算公式.这种方法可避免井距扫描分析中在比较井上多次插值计算,计算快速精确,能更好地满足定向钻井防碰扫描和轨道监控的需要.     

基于K-L变换的手部软组织损伤红外热像图处理研究

近年来,红外热像技术为人体关节的检测提供了一种新的方法.随着该技术不断成熟和图像处理算法的不断改进,使得红外热像图的分析得到了提高.经过拍摄大量的红外热像图,并且对其预处理后,采用K-L变换降低样本的维数,并且生成特征空间,将待识别的红外热像图投影到这个低维特征空间.然后计算出与待测样本最近的训练样本,最终找到手部软组织受损部位.     

表面效应对热电材料中纳米孔周围热应力的影响

基于完整Gurtin-Murdoch(G-M)低阶表面能模型，进一步探讨了纳米尺度下表面效应的影响.建立了合理考虑构型变化的应力边界条件，实现了研究尺度从宏观到微观的转变.利用复变函数理论和保角映射技术，构建了用于纳米尺度下的热-电-力理论框架模型，得到了热电基体中纳米孔周围热场、温度场以及应力场的半解析解.数值结果表明，相对于完整G-M模型，简化G-M模型(忽略孔洞构型变化的影响)往往会高估表面效应和远场热电载荷对热应力分布的影响.此外，表面效应的存在将在一定程度上缓解纳米孔周围的热应力集中.     

晶格反演的嵌入原子法模型及其应用

讨论一种基于晶格反演的嵌入原子法模型 ,其特点是未知函数的参数化是对原子间对势和单原子电荷密度函数的晶格和 ,而不是对原子间对势和单个原子的电荷密度函数进行的 ,其最大优点在于待定参数可以用物理输入解析地表达出来 ,而不是像大多数埋入原子法模型中那样通过拟合来确定 .给出了它在计算点缺陷 (自间隙杂质和空位原子 )和晶体表面形成能方面的应用 .     

X射线衍射对Bragg定律的偏离及双晶衍射的边缘效应

文中给出了完整单晶X射线衍射对Bragg定律偏离的更精确的表达式,由此式自然地得到了X射线在晶体表面全反射的临界角,其与光学上由折射率导出的结果完全一致。当X射线以充分小的掠射角射在单晶表面并同时射在与表面相交的侧面时,双晶(n,—n)排列摇摆曲线将出现两个峰,峰间距可用来测定晶体单胞电子数。     

Steiner选择和算子的集值扩张(Ⅰ)——理论结果

提出了一种从连续函数空间到连续集值函数空间中扩张算子的方法.这种扩张是通过Steiner集值函数选择法得到的.此外,还研究了其性质及该类算子序列的收敛特性.在文章的第(Ⅱ)部分,还将给出在逼近理论中的一些应用.