高焓流场氧原子激光诱导荧光技术初步研究

基于双光子吸收激光诱导荧光(TALIF)技术,在纯净的高焓流场环境中,将脉冲激光从垂直于流场方向射入流场,并通过布置在风洞试验段外与流场和激光形成的平面向垂直方向上的ICCD测量获取到了二维氧原子的荧光信号,该信号可以反映氧原子相对浓度。为保证实验中使用到的激发激光波长为最佳激发波长,分别对氧原子基态处在不同角量子数的情况进行了测试,最终确定J=2时,波长为225.584 nm为最终实验激发波长,为了保证所获取的氧原子荧光信号在非饱和线性区,在同种状态下,将激发激光能量从小到大调整并进行荧光信号的测试,获取了激光能量在3.4 mJ以下的线性区域。为确保获取清晰对比度最优的ICCD荧光图像,选择了Nikon f=105 mm F/2.8镜头为实验测试镜头, 同时将50次曝光的累计结果作为图像输出。对所获取的荧光图像进行分析,实验结果可以清晰地看到超声速流场中压缩波形成的距中心线约±50 mm位置处左右各一个的小峰,亚声速流场中中心处氧原子浓度有一个约60 mm宽的均匀区域,区域以外氧原子浓度急剧下降,这些结果符合实验风洞特性,此测试方法可以很好地运用到流场测量中。     

铂催化3-炔-1-醇分子内加氢烷氧基化反应的理论研究

用密度泛函理论(DFT) M06-2X方法对铂催化的3-炔-1-醇分子内加氢烷氧基化反应机理和区域选择性进行了计算研究.计算结果表明:(1)通过羟基氧原子分别进攻分子内不同的炔烃碳原子形成两种竞争机制;(2)反应的关键步骤是分子内成环过程和氢迁移得到目标产物并释放催化剂的过程;(3)对于5-外切形成五元环产物的反应路径,具有相对较低的活化自由能;(4)两个竞争通道有一定的能量差,表明反应具有选择性但也会有副产物.计算研究结果与实验合成一致,并对实验报道给予了很好的补充和解释.     

甲醛在金红石型TiO_2(100)-(1×1)表面的光解离（英文）

本文利用程序升温脱附谱的方法系统研究了甲醛在金红石型TiO_2(100)-(1×1)表面的光解离行为.在升温过程中,甲醛的光解离产物甲酸盐、甲基自由基、乙烯和甲醇均可以被探测到.研究结果表明,甲醛在金红石型TiO_2(100)-(1×1)表面可以形成一个二氧甲基中间体,这被认为是甲醛解离的第一步.该中间体通过羰基氧原子与五配位的钛原子作用,并通过羰基碳原子与邻近的桥氧原子作用.在355 nm紫外光照射下,该二氧甲基中间体可以将氢原子转移至桥氧原子,直接生成甲酸盐,这是甲醛光解离的主要通道.此外,该中间体也可以将亚甲基转移至桥氧列,在五配位钛原子处留下一个氧原子.亚甲基转移之后,诸多反应通道即被打开.因此,桥氧原子参与了甲醛在金红石型TiO_2(100)-(1×1)表面的光解离过程.     

Polymerization Mechanism of α-Linear Olefin

利用密度泛函理论在B3LYP方法6-31G水平上对α-直链烯烃在TiCl₃/AlEt₂Cl催化体系的链增长规律进行了相应的计算．对反应物、产物以及各种可能的中间体和过渡态进行了全参数优化,在同一理论水平上对势能面上的全部驻点进行了振动频率分析,并从过渡态分别向反应物和产物方向进行了内禀反应坐标计算．计算结果表明,在TiCl₃/AlEt₂Cl催化剂优化的构型上首先形成配位化合物,进而形成过渡态,过渡态与配位化合物的能量差为40.687 kJ/mol,最后是双键打开和Ti-C(4)断裂,从而完成整个聚合反应历程．计算结果也初步表明随着α-直链烯烃碳原子数的增加,链增长机理未发生本质变化．由聚合反应活化能与α-直链烯烃碳原子数的关系可以看出,碳原子数为6～10时反应活化能较低,是聚合反应合成减阻剂的最佳选择．     

NO分子和氧原子的高分辨离子谱实验研究

共振增强多光子电离及飞行时间质谱技术是一种具有高分辨率、高灵敏度的光谱研究技术。利用上述技术研究了由激光光解NO2产物-NO与原子O的离子谱,获得了振转态高度分辨的NO(X^2П,v″,J″)γ(0,0)γ(0,1)γ(1,1)带的离子谱以及自旋-轨道精细能级分辨的氧原子O(2P^3PJ^″=2,1,0)离子谱。氧原子O(2P^3PJ^″=2→3P^3PJ^″、2P^3PJ^″=1→3P^3PJ′、2P^3PJ″=0→3P^3PJ′)的离子信号位于紫外电离探测激光的波长分别为225．65nm,226．04nm,226．23nm。实验表明,共振增强多光子电离加飞行时间技术研究原子、分子光谱其灵敏度与分辨率远高于常用的激光感生荧光方法。所得到的NO分子与氧原子的离子谱及它们的离子信号对NO2分子光解及NO分子与氧原子的电离动力学研究提供了有益的实验信息。     

射频阱中碳原子族离子同N2的化学反应

利用激光溅方法产生并在射频离子阱中的囚禁了碳原子的簇离子，进而利用离子阱质量选择存储和离子存储时间长等特点，研究了碳原子族离子同Ｎ２的化学反应，分析了Ｎ２分子在离子阱中活化的条件和过程，根据得到的大反应产物并结合化学反应热效应的计算。分析了碳原子簇离子同Ｎ２反应的主要通道，测得了相应通道的反应物与反应产物的分支比，推算了碳原子簇离子同Ｎ２反应的速率常数，分析了碳原子簇离子同Ｎ２的反应活性力簇尺寸奇     

钙钛矿结构La_(1-x)Ca_xMnO_3的激光拉曼光谱分析

用固相反应法制备了具有钙钛矿结构的La1-xCaxMnO3(x=0和0.33)并对其晶体结构、磁性、电阻和激光显微共聚焦散射拉曼光谱进行了测试、表征和分析.每种样品在激光拉曼光谱上都呈现出高波数峰(～640cm-1)、中波数峰(～500cm-1)和低波数峰(～220cm-1)三个明显的特征峰.它们分别对应锰氧八面体面内氧原子的对称伸缩振动模式,氧原子的反对称伸缩振动模式和氧原子的旋转振动模式.高波数峰随温度的演化呈现出明显的变化行为,并且这种行为及对应的特征温度与材料的磁性和电子输运随温度的变化行为及特征温度基本吻合.但其他两种峰随温度变化没有较为明显的规律性.高波数峰对应的锰氧八面体面内氧原子的对称伸缩振动模式与锰氧化物材料的磁性和电子输运存在本质上的联系.     

激光光解NO2产物--NO分子(XIT)与氧原子O(PJ")的REMPI的离子谱研究

利用激光光解NO2分子,通过共振增强多光子电离(REMPI resonance enhanced multiphoto ionization)及飞行时间(TOF time of flight)质谱技术,获得了振转态分辨的NO(X2Π,υ″,J″)与自旋-轨道分辨的氧原子O(2P3PJ″＝2,1,0)离子谱.NO分子与O原子的离子信号强度与UV电离激光能量之间的关系分别能用二次方和三次方曲线很好拟合,它表明:光解产物NO分子和氧原子是分别通过(1+1)和(2+1)多光子吸收过程而被电离的.由氧离子信号得到的氧原子基态三个自旋-轨道支能级布居比f1与f0分别为0.54±0.09和 0.20±0.04,这一比值与统计分布计算的值为0.6和0.2一致.     

激光场中电子—氢原子散射的散射振幅

本文用程函近似研究了存在低频线偏振激光场时(偶极近似)电子—氢原子弹性与非弹性散射过程。在稳定位相近似及冻结靶近似下得出了这一散射过程辐射或吸收N个光子的散射振幅。这一振幅可简单表示为一个包含激光场参量的N阶贝塞尔函数乘以无激光场时电子—氧原子散射程函近似散射振幅。     

超快速反应动力学

十年前,《今日物理》发表了一期有关激光化学方面的文章,其中一篇强调了时间尺度在化学反应中的重要性以及用超短脉冲引发化学反应的可能性.十年来新的激光技术的出现以及气相分子束实验,揭示了基本化学反应各步骤.这些实验所揭示出的化学动力学过程的细节正是本篇文章的主题. 一般地从反应物到生成物的化学过程为 (1),(2)两式指出,有两种获得过渡态的办法:(1)过渡态产生于两个反应物间的碰撞,或称双分子反应2(2)过渡态是当一个稳定的分子获得了足够的能量,在碰撞的后半部分形成的生成物,因而也叫半碰撞反应或单分子反应.为了更好地了解化学…     

双自由基CH燃烧反应机理的研究

应用量子理论从头算和密度泛函理论(DFT)对双自由基CH(X2Π)与O2(X3∑g-)的反应机理进行了研究.在B3PW91/6-311G**水平上优化了反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,并计算了零点能和过渡态的虚频率.并由B3PW91/6-311G**给出了各物种的总能量.计算表明,反应物中自由基CH与O2反应主要在二重态势能面上进行,CH中的C原子可以插在O2分子中两个氧原子中间形成中间体1(2HCO2),中间体1(2HCO2)可以经过不同的反应通道形成不同的产物P1(1CO2 2H)和P2(1CO 2OH),各反应通道的反应热的计算与实验值吻合较好.     

激光光解NO_2产物—NO分子NO(X~2П)与氧原子O(~3PJ″)的REMPI离子谱研究

利用激光光解NO2 分子 ,通过共振增强多光子电离 (REMPIresonanceenhancedmultiphotoionization)及飞行时间 (TOFtimeofflight)质谱技术 ,获得了振转态分辨的NO(X2 Π ,υ″,J″)与自旋 轨道分辨的氧原子O(2P3PJ″ =2 ,1,0 )离子谱 NO分子与O原子的离子信号强度与UV电离激光能量之间的关系分别能用二次方和三次方曲线很好拟合 ,它表明 :光解产物NO分子和氧原子是分别通过 (1+1)和 (2 +1)多光子吸收过程而被电离的 由氧离子信号得到的氧原子基态三个自旋 轨道支能级布居比f1与f0 分别为 0 .5 4± 0 .0 9和 0 .2 0± 0 .0 4 ,这一比值与统计分布计算的值为 0 .6和 0 .2一致     

利用扫描隧道显微镜研究水分子在Cu(110)表面的吸附与分解

利用扫描隧道显微镜研究水分子在吸附有氧原子的Cu(110)表面的吸附与分解过程.室温条件下,氧原子(O)在Cu(110)表面吸附并自组装形成规则的沿[001]方向的(2×1)Cu-O链状结构.将吸附有氧原子的Cu(110)样品置于77 K低温条件下观察水分子的吸附与分解,发现在低温下水分子通过氢键与Cu-O链中的氧原子键合而吸附于Cu-O链的顶部和周围,吸附于Cu-O链周围的水分子自组装形成规则的六边形网状结构.通过针尖隧穿电子激发,六边形网状结构中的水分子与氧原子发生化学反应,反应生成的羟基与未参与反应的水分子键合在裸露的Cu(110)表面形成蜂窝网状结构.研究结果表明,Cu(110)表面吸附的氧原子有助于水分子在金属表面的吸附和组装,同时可以催化金属表面水分子的分解反应,对水汽转换实验研究具有一定的指导意义.     

脉冲激光制备类金刚石薄膜及原位激光等离子体发射光谱

用ＹＡＧ脉冲激光轰击真空室内的石墨靶,可以形成包含碳素的激光等离子体,并在硅或石英衬氏上淀积形成某种类型的碳膜。用光学多道分析仪原位测量了激光等离子体的发射光谱,给出反应空间可能存在的反应基团有碳原子、碳离子、碳分子等,用拉曼光谱研究了薄膜的结构,证明所形成的薄膜为类金刚石膜,并得出碳原子和碳离子与薄膜的类金刚石结构有关。制备过程中,氢的参与有利于薄膜中金刚石成分的形成。空间分辨的原位激光等离子体发射光谱表明,在反应空间存在薄膜形成的最佳位置。     

氧化石墨烯的结构稳定性及硝酸催化作用的第一性原理研究

利用第一性原理方法,采用超软赝势库系统研究了硝酸熏蒸石墨烯得到的氧化石墨烯结构的稳定性及电子结构.基于石墨烯正交元胞的2×2超胞模型建立相应的正交晶系硝酸熏蒸氧化石墨烯模型,包含15个碳原子和2个氧原子.结果表明熏蒸后包含碳氧双键的氧化石墨烯结构为能量较低的稳定结构,与实验报道一致.力学稳定性分析表明该结构的C_(66) 0, C_(11) 0, C_(11)C_(22) C_(12)~2,处于力学稳定状态.通过分析熏蒸前后的反应物和生成物,表明硝酸起催化作用;且硝酸氧化石墨烯为吸热过程,反应发生需要外界热源.通过分析结构的电子特性,得出氧化石墨烯为直接带隙本征半导体,带隙值为1.12 eV,功函数为5.28 eV.研究结果为硝酸氧化石墨烯的制备及其在光电子器件领域的应用提供了理论依据.     

关于面心立方体金属中间隙原子内耗理论一文的更正

物理学报1958年14卷第1期发表的“关于面心立方体金属中间隙原子内耗理论”一文第三节(p.77—88),经内蒙古大学顾世洧同志指出确有如下错误,需加更正。 该文中关于间隙原子在空穴中扩散的内耗一节,开始时即提出二种可能的机构:一是间隙原子加入金属后可能有一对碳原子落入空穴而引起的内耗;另一是在已占有碳原子的空穴的近旁间隙位置上又落入一个间隙原子而形成的间隙原子对引起的内耗。这二种机构是不同的,文中把它们等同看待是错误的,因此文中(17),(18)两式有如下更改。     

金刚石延(111)面生长的第一性原理研究

利用密度泛函理论(DFT)对碳原子在镍(111)表面吸附结构进行了计算，得到了吸附能以及态密度 (density of state, DOS)分布，分析了吸附在镍(111)面的碳原子和金刚石(111)面的碳原子的分波态密度(PDOS)，结果表明吸附在镍表面的碳原子具有与金刚石表面碳原子相类似的电子结构特点，即两者都存在孤对的和成键的sp³杂化电子,进而发现吸附在镍表面的碳原子极易与金刚石表面相互作用形成稳定的类金刚石几何结构. 关键词： 密度泛函理论 化学吸附 电子结构 金刚石生长     

基于第一性原理的CVD金刚石涂层表面氧原子作用分析

采用第一性原理方法研究了氧原子在CVD金刚石涂层表面吸附形成的两种氧掺杂结构的差异及脱附CO的难易程度.仿真计算结果表明：氧原子在金刚石表面顶位和桥位吸附形成C=O羰结构和C-O-C醚结构,改变与其直接成键的局部金刚石结构;C-O-C结构吸附能比C=O结构大,其结构更加稳定;C=O结构断键脱附形成CO的能垒比C-O-C结构更低,CVD金刚石涂层表面脱附CO主要是以C=O断键形成;氢终止表面能够增强碳原子之间成键,提高C=O脱附的能垒,而氧终止表面作用相反,降低脱附能垒.     

CO分子在线性极化飞秒激光场中的TDDFT研究

本文运用将含时密度泛函理论和分子动力学非绝热耦合的方法,研究了CO分子在不同强度、不同极化方向的激光场中的电离和动力学行为. 研究发现,激光强度越强,CO分子吸收的能量越多,电离越早且电离越强,CO分子键长变长且伸缩振动越剧烈. 此外,CO分子偶极矩的变化及峰值也随着激光强度的增强而增大. 对激光极化方向的研究发现,激光极化方向沿着CO分子轴向时,分子的电离最强且伸缩振动最剧烈. 当激光极化角增大时,CO分子的电离逐渐被抑制且电子的偶极振动对激光极化方向表现出较强的依赖性. 此外研究还表明,CO分子碳原子和氧原子周围电子的弥散方式不同且与激光极化方向有关. 关键词： 含时密度泛函理论 分子动力学 分子电离     

NiTi(110)表面氧原子吸附的第一性原理研究

为了研究给定的NiTi的表面氧化过程,在保持体系中Ni和Ti原子总数相等的条件下,构建了一系列Ti原子在表面反位的c(2×2)-NiTi(110)缺陷体系,并利用第一性原理计算研究了氧原子在各种NiTi(110)反位缺陷体系的吸附行为以及表面形成能.计算结果表明:吸附氧原子的稳定性与表面Ti原子的富集程度有很大的关联性,体系表面Ti原子富集程度越高,氧原子吸附的稳定性越高;当覆盖度较高时,由于氧原子的吸附,可使Ni和Ti原子在表面出现反位.在富氧条件(μ_o≥-9.35 eV)下,氧原子在表面第1层中的全部Ni原子与第3层全部Ti换位的反位缺陷体系上的吸附最稳定,此时随着氧原子的吸附,表面上的Ti原子升高,导致向上膨胀生长形成二氧化钛层,且在其下方形成富Ni层,由此可合理地解释实验上发现NiTi合金氧化形成二氧化钛层的可能原因.