仿生伪装与生物驻极体（续）

本文介绍了人类受到自然界的物质结构的启示,仿照生物的伪装方法、理念来改变人类的设计思路 以及直接利用生物材料或仿制出人工材料使之具有与生物材料有相同的功能.介绍了＂仿生伪装＂和生物驻极体（具有驻极态特性的生物材料）用于伪装材料方面的实践和发展.     

仿生伪装与生物驻极体

本文介绍了人类受到自然界的物质结构的启示,仿照生物的伪装方法、理念来改变人类的设计思路;以及直接利用生物材料或仿制出人工材料使之具有与生物材料有相同的功能．介绍了“仿生伪装”和生物驻极体（具有驻极态特性的生物材料）用于伪装材料方面的实践和发展．     

零折射率材料平板的透射特性研究

零折射率材料是近几年发展起来的一种新型超构材料.它性质奇特,应用广泛,不仅活跃在科研前沿,也很值得推介到物理课堂.本文从经典电动力学出发,理论分析并数值模拟了零折射率材料内部电场、磁场的分布特性,以及零折射率材料平板的电磁透射特性.结果表明:对于双零折射率材料的平板,在与空气阻抗匹配的条件下,其透过率不随平板厚度的变化而变化,大小始终保持为1;而单零折射率材料的平板的透过率随着平板厚度的增加而减小.文章进一步分析了产生这两种特殊透射特性的原因.研究结果对于理解零折射率材料的特性以及设计零折射率材料的功能器件有很好的指导意义和参考价值.     

二维Janus原子晶体的电子性质

自从石墨烯问世以来,具有各种新奇特性的二维材料在光电设备、自旋电子器件和谷电子器件等领域受到越来越多的关注.其中,使用各种分子基团对石墨烯进行不对称官能化时出现的优异性质,引发了人们对其他具有不对称表面特性的Janus二维材料的研究.作为二维材料的重要衍生物, Janus二维材料(尤其是Janus过渡金属硫化物)已成为近年来的研究热点.实验和理论上均已证实这类材料由于具有镜面不对称性而拥有新颖的特性,例如强的Rashba效应和平面外压电极化,为其在传感器、制动器和其他机电设备中的应用提供了广阔的前景.本文综述了新兴的Janus二维材料(包括Janus石墨烯,各种Janus二维材料以及Janus二维范德瓦耳斯异质结)的最新研究进展,总结了Janus二维材料独特的电子性质和潜在的应用.最后,给出了对Janus二维材料进行下一步探索的结论和展望.     

生物物理讲座 第三讲 生物的物理特性和物理因素的生物效应

生物的物理特性和物理因素的生物效应是密切相关的两类问题.它们是物理学工作者参予生命科学研究最感兴趣和成效显著的领域之一.本文就当前国内外在该领域研究较多的一些问题作一概括介绍. 一、生物力学 应用经典力学的理论和技术,研究生物体各层次的力学性能,定量地分析与力学现象相关的生物体系的结构与功能关系,并与医学、生物医学工程和仿生学等应用相结合,是当前生物力学研究的基本范围.1.生物材料的力学性质 从力学观点看,组成人体的各种生物材料,其运动变化同样遵守质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本定律.但是,由于生物材料一般是…     

稀释磁性半导体

稀释磁性半导体是指Ⅱ－Ⅵ族、Ⅳ－Ⅵ族、Ⅱ－Ⅴ族或Ⅲ－Ⅴ族化合物中，由磁性过渡族金属离子或稀土金属离子部分地替代非磁性阳离子所形成的新的一类半导体材料。这类材料的突出特点是磁性离子磁矩和能带电子自旋之间存在交换相互作用。由此引起材料性质发生一系列重要变化。本文系统介绍这类材料的各种物理性质，包括能带结构，ｓｐ－ｄ和ｄ－ｄ交换作用，磁性质和自旋玻璃特性，光学和磁学性质，输运特性等。最后简单介绍这类材料     

稀释磁性半导体

稀释磁性半导体是指Ⅰ—Ⅵ族、Ⅳ—Ⅵ族、Ⅱ—Ⅴ族或Ⅲ—Ⅴ族化合物中,由磁性过渡族金属离子或稀土金属离子部分地替代非磁性阳离子所形成的新的一类半导体材料。这类材料的突出特点是磁性离子磁矩和能带电子自旋之间存在交换相互作用。由此引起材料性质发生一系列重要变化。本文系统介绍这类材料的各种物理性质,包括能带结构,ｓｐ—ｄ和ｄ—ｄ交换作用,磁性质和自旋玻璃特性,光学和磁光性质,输运特性等。最后简单介绍这类材料的应用前景。     

石墨烯与太赫兹科学

石墨烯(Graphene)是材料科学和物理科学领域一颗冉冉升起的新星.作为一种具有优异晶体品质和电子性质的二维材料,石墨烯表现出独特的电子输运、光学耦合、电磁学和其他新奇的性质.例如,石墨烯的禁带宽度和有效质量为零,其电子和空穴的运动方式与相对论性粒子相同,另外,石墨烯拥有已知材料中最高的迁移率,且其迁移率基本与温度无关,石墨烯具有众多的新颖物理现象和应用潜能,其中在太赫兹科学上的应用前景尤其广阔.石墨烯的等离子振荡、可外部控制的导电率及可人为调谐的禁带宽度都与太赫兹科学息息相关.文章重点地介绍了石墨烯的基本性质和最新研究进展,并展望了石墨烯在太赫兹科学上的应用前景,包括石墨烯的太赫兹特性研究及石墨烯太赫兹器件.     

充电参数对聚丙烯蜂窝膜驻极体压电性的影响

通过接触法充电、恒压电晕充电，以及开路热刺激放电技术，对充电参数(例如充电电压，充电时间和充电温度等)对聚丙烯蜂窝膜(PP cellular)驻极体的压电性及其热稳定性的影响的研究，并从孔洞型薄膜压电体的材料结构和理论模型出发，讨论了这些参数对其影响的原因，分析了与压电活性密切相关的空间电荷的动态特性.结果表明，合理地优化充电参数，能使这类呈闭合孔洞的聚合物蜂窝膜驻极体的压电性及其稳定性得以改善，为拓宽这类新型压电功能膜应用领域，推动其产业化进程提供了一定的理论和技术依据. 关键词： 聚丙烯蜂窝膜 压电性 充电参数 电荷输运     

可以用光进行控制的超材料

一个国际合作组研制成了第一个可以用光线来控制其特性的超材料.这种材料,由一些金属谐振器做成,这些谐振器包含有与光二极管耦合的电子学线路.可用于雷达和通信技术.超材料是大约10年前首次制成的,是一种人造的次波长结构,含有以异常方式对光和其他电磁波响应的微小的单元.例如,可以将一种超材料设计成具有负的折射系数,使得这种材料将光线偏转的方向与普通材料相反.具有这种特性的材料已用于制造能够把光聚焦到小于其波长的超透镜,使光学显微镜能够观察更小物体.这种透镜还可以用于制作电磁波"看不到的外衣".     

纳米水泡的粘附性与滑移性

为什么有些材料的表面出奇地光滑 ,或者说具有反常的粘附性 ,现在可以用存在着 2 0— 30ｎｍ大小的水泡来解释 ,这种水泡称为纳米水泡 .一块疏水性的材料浸没在水中时 ,其表面会形成一层小水泡 .当两块疏水性表面相互接近时 ,粘附在材料表面的纳米水泡就会联结这两块材料 ,而纳米尺度就是它们相互吸引力的力程长度 .另一方面 ,在某些特定材料的表面形成的纳米水泡能使水在该表面非常容易流动 ,即纳米水泡起了一种润滑剂的作用 ,例如现在流行的一种由疏水性材料制成的奥林匹克游泳衣 .对纳米水泡性质的测定具有一定的偶然性 ,因为对它们的检…     

光热偏转光谱及其应用

光反射或光透射光谱技术是我们通常用来了解材料光谱特性的方法。这类传统的光谱技术用于一些不透明的、弱吸收的(如吸收系数<10cm)及光学质量差的漫散射的材料时有很大的局限性,甚至无能为力。光热谱技术是最近发展起来的新光谱技术.它的基本原理是:介质材料吸收了电磁波以后,将电磁波能量转换成热能,引起介质的升温;而这种热能又可通过不同的耦合方式来检测,从而测出材料的光学性质.根据检测方式的不同,光热谱技术可分为干涉技术、热镜谱、光声光谱技术、光热偏转光谱技术～[4,5]等.这类光热谱技术具有高的灵敏度,可以成功地应用于上述材…     

介绍一种光谱能连续随外加电压改变的结型器件——金属-绝缘体-金属隧道发光二极管

众所熟知的一些结型发光器件是PN,MIS及MS结等,这些器件的发光光谱都是由半导体材料性质决定的,所以一种器件一般说只能发出一种颜色的光谱。对于直接跃迁型Ⅲ—Ⅴ族发光材料,例如GaAs0.6P0.4的PN结发光二极管,发光光谱取决于禁带宽度,所以只能发出红光;而直接带的Ⅱ-Ⅵ族材料,例如ZnSe:Mn肖特基二极管在反向偏压下的发光则利用杂质中心Mn的发光,只能得到黄色。目前人们已成功地制得了红色GaAsP,GaP、GaAlA以及黄色和绿色的GaP发光二极管。但这类器件的光谱并不随外加电压改变。     

类石墨烯复杂晶胞光子晶体中的确定性界面态

拓扑绝缘体是当前凝聚态物理领域研究的热点问题.利用石墨烯材料的特殊能带特性来实现拓扑输运特性在设计下一代电子和能谷电子器件方面具有较广泛的应用前景.基于光子与电子的类比,利用光子拓扑材料实现了确定性界面态;构建了具有C_(6v)。对称性的类似石墨烯结构的的光子晶体复杂晶格;通过多种方式降低晶格对称性来获得具有C_(3v),C_3,C_(2v)和C_2对称的晶体,从而打破能谷简并实现全光子带隙结构;将体拓扑性质不同的两种光子晶体摆放在一起,在此具有反转体能带性质的界面上,实现了具有单向传输特性的拓扑确定性界面态的传输.利用光子晶体结构的容易加工性,可以简便地调控拓扑界面态控制光的传播,可为未来光拓扑绝缘体的研究提供良好的平台.     

不同厚度衬底上矩形孔金属结构的太赫兹透射特性数值分析

利用时域有限差分法对不同材料和厚度衬底上矩形孔金属结构太赫兹（THz）波的透射特性进行了数值分析。研究表明：矩形孔金属阵列对THz光谱具有频率选择特性,这为太赫兹滤波功能器件的开发提供了基础。在实际应用中,这种金属微结构常常需要制备在某种衬底上,而衬底材料及厚度无疑会对其太赫兹透射特性带来影响。研究了不同衬底材料和衬底厚度的矩形孔金属结构太赫兹透射性质,通过数值模拟研究发现,对于同一种衬底材料,随着衬底厚度的增加,矩形孔金属结构的透射峰峰位向低频移动。比较高阻硅和聚四氟乙烯两种衬底材料发现,高介电常数的硅衬底引起的透射峰移动更为明显。     

等离子体科学技术应用专题系列介绍 第五讲 低温等离子体在制造超细粉末中的应用

一、超细粉末的特性和用途 超细粉末通常是指粒度在 0.1um以下的金属、金属和非金属的氧化物、氮化物、碳化物的微细粒子.超细粉末是一种具有多种特异性能的特种材料.物质超细之后,它的物理性质有很大变化,例如表面增大(每克超细粉的表面积都在几十至一百多平方米),表面能提高,     

液体-液体相变与反常特性

绝大多数物质的液态密度随温度降低而增大,即常见的热胀冷缩现象.但存在一类物质,如水及第四主族的硅、锗等,其液态密度在一定温度范围内随温度的升高而增大,即密度反常现象.此外,该类物质还存在动力学反常(密度越大粒子运动越快)、热力学反常(热力学量的涨落随温度降低而升高)等其他反常特性.这类材料的化学性质千差万别,但却具有相似的物理反常特性.进一步的理论研究发现部分材料具有两种液态,即高密度液态和低密度液态,两者之间存在一级相变.因此,反常特性与液体-液体相变是否有直接关联是一个值得深入研究的课题.本文主要介绍了具有液体-液体相变的一类材料及其反常特性,包括高温高压下氢的液体-液体相变及其超临界现象,镓的反常特性及其与液体-液体相变的关联等.     

二维随机蜂巢网格熔断动力学过程和熔断面标度性质的数值模拟

石墨烯等材料具有典型的二维蜂巢结构,而随机电阻丝模型则是研究非均匀材料断裂十分有效的统计物理学模型.本文尝试对二维蜂巢结构随机电阻丝网络熔断的动力学过程及熔断面性质进行数值模拟分析,以此来研究二维非均质蜂窝材料熔断的动力学性质和熔断面的动力学标度性质.模拟研究表明,二维随机蜂窝网格的熔断动力学过程和熔断面具有明显的标度性质,得到的熔断面整体和局域粗糙度指数分别为α=0.911±0.005和α_(loc)=0.808 ± 0.003,这两者之间的明显差异表明熔断面具有奇异标度性.通过对熔断面极值高度的分析发现,熔断面高度的极值统计分布能很好地满足Asym2sig型分布,而不是最常见的三种极值统计分布.本文的研究表明,随机电阻丝模型在模拟非均匀材料的电流熔断过程和熔断表面标度性的分析中同样适用和有效.     

纳米材料与生物分子的相互作用与微结构特性

纳米材料是物理、化学、生物等领域所广泛关注的研究方向,主要分为无机材料、有机材料及复合材料。其中由纳米粒子与生物分子组成的复合材料因具有独特的光学、化学、电磁学等性质,在医学和医疗等方面有着良好的应用前景。此外,利用生物分子自组装的方法,可设计出具有复杂有序结构的复合材料。因此,研究纳米粒子和生物分子的相互作用对纳米材料的设计和应用有着重要的意义。本文从实验和计算机模拟两个方面综述了纳米粒子对生物分子(包括蛋白质、DNA、生物膜)结构特性以及热力学、动力学性质的影响,并概述了影响两者相互作用的多种因素,包括纳米粒子的尺寸、形状、浓度、表面特性等。     

金属衬底上高质量大面积石墨烯的插层及其机制

石墨烯作为一种新型二维材料,因其优异的性质,在科学和应用领域具有非常重要的意义.而其超高的载流子迁移率、室温量子霍尔效应等,使其在信息器件领域备受关注.如何获得高质量并且与当代硅基工艺兼容的石墨烯功能器件,是未来将石墨烯应用于电子学领域的关键.近年来,研究人员发展了一种在外延石墨烯和金属衬底之间实现硅插层的技术,将金属表面外延石墨烯高质量、大面积的特点与当代硅基工艺结合起来,实现了无需转移且无损地将高质量石墨烯置于半导体之上.通过系统的实验研究并结合理论计算,揭示了插层过程包含四个主要阶段:诱导产生缺陷、异质原子插层、石墨烯自我修复和异质原子扩散成膜,并证实了这一插层机制的普适性.拉曼和角分辨光电子能谱实验结果表明,插层后的石墨烯恢复了本征特性,接近自由状态.此外,还实现了多种单质元素的插层.不同种类的原子形成不同的插层结构,从而构成了多种石墨烯/插层异质结.这为调控石墨烯的性质提供了实验基础,也展现了该插层技术的普适性.