高温高压下β相硼的电导率测量

 硼在高压下具有复杂的结构和多样的物理性质,对其结构和性质的深入研究具有很重要的意义,一直引起理论和实验研究领域的关注。高压下进行电学性质测量是获得物质物理性质的有效手段,利用集成在金刚石对顶砧上的微电路,在高压下和两个不同温度范围内对β相硼进行了电导率测量,分析了导电机制随压力的变化规律。在0～28.1 GPa范围内,β相硼的电导率随着压力的增大是逐渐增大的,卸压后样品的电导率不能回到最初的状态,是一个不可逆的变化过程;由室温到423 K的范围内,β硼的电导率随着温度的不断增加有明显的上升趋势,并且随着压力的升高,电导率变化逐渐加快。此外,对样品在14.5 GPa和18.6 GPa压力下,用溅射到金刚石对顶砧上的氧化铝薄膜做绝热层,对样品进行了激光加热实验,最高温度达到2 224 K,电导率随着温度的上升而增大,结果显示,β相硼的电学特征仍然属于半导体的特征范围内。     

基于三维荧光光谱法和PARAFAC对多环芳烃定性定量分析

三维荧光光谱法在研究多环芳烃(PAHs)类物质的荧光信息时起到了重要作用。多环芳烃类物质具有致癌性,难降解性,多由尾气排放,垃圾焚烧产生,危害着人类健康及环境,因此人们不断探索对多环芳烃检测的方法。实验选取多环芳烃中的苊和萘作为检测物质,利用FLS920荧光光谱仪,为避免荧光光谱仪本身产生的瑞利散射影响,设置起始的发射波长滞后激发波长40 nm,设置扫描的激发波长(λex)范围为:200~370 nm,发射波长(λem)范围为:240~390 nm,对多环芳烃进行荧光扫描获取荧光数据,采用三维荧光光谱技术结合平行因子算法对混合溶液中的苊和萘进行定性定量分析。实验选用的苊和萘均购于阿拉丁试剂官网,配制浓度为10 mg·L-1的一级储备液,再将一级储备液稀释,得到苊和萘浓度为0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4和4.5 mg·L-1的二级储备液,并将苊和萘进行混合。在进行光谱分析前需要对苊和萘的光谱进行预处理,采用空白扣除法扣除拉曼散射的影响,并采用集合经验模态分解(EEMD)消除干扰噪声。实验测得苊存在两个波峰,位于λex=298 nm,λem=324/338 nm处,萘存在一个波峰,位于λex=280 nm,λem=322 nm处。选用的PARAFAC算法对组分数的的选择很敏感,因此采用核一致诊断法预估组分数,估计值2和3的核一致值都在60%以上,分别对混合样品进行了2因子和3因子的PARAFAC分解,将分解后得到的激发发射光谱数据和各组分浓度数据进行归一化处理,并绘制光谱图,与归一化处理后的真实的激发发射光谱图和各组分浓度图进行对比。同时将PARAFAC得到的混合样本的预测浓度,通过计算回收率(R)和均方根误差(RMSEP)来判定定量分析的准确度。选择2因子时,各混合样品中苊和萘拟合度为95.7%和96.7%,平均回收率分别为101.8%和98.9%,均方根误差分别为0.0187和0.0316;选择3因子时,各混合样品中苊和萘拟合度为95.3%和95.8%,平均回收率分别为97%和102.5%,均方根误差分别为0.033和0.116,由三项指标可得选用2因子进行定性定量分析的效果明显好于选用3因子。分析实验结果表明,基于三维荧光光谱法和PARAFAC算法对混合样品进行定性定量分析,能够有效的判定混合样品的类别,同时能够成功的预测出混合样品的浓度。     

Ultrafast dynamics of three types of simultaneous shockwaves and filament attenuation in femtosecond laser multi-pulse ablation of PMMA

Cylindrical shockwaves inside polymethyl methacrylate(PMMA) generated simultaneously with two hemispherical shockwaves induced by a femtosecond Gaussian beam laser were investigated using an ultrafast pump–probe imaging technique. The evolutions of these three shockwaves with probe delay and incident pulse number have been systematically analyzed. The plasma intensity and filament length in the center of cylindrical shockwave both decayed with pulse number. Moreover, the self-focused filament moved downstream towards the output surface with an increased pulse number. The experimental results and mechanism illustrated that energy deposition was suppressed by a degraded nonlinear effect due to a pre-ablated structure in multi-pulse irradiation.     

2019年诺奖解读：物理宇宙学

 2019年10月8日，瑞典皇家科学院宣布将今年的诺贝尔物理学奖的一半授予詹姆斯·皮布尔斯（James Peebles），以表彰他在物理宇宙学方面的理论贡献和发现。詹姆斯·皮布尔斯，1935年生于加拿大温尼伯，现为美国普林斯顿大学教授。在过去几十年中，他在宇宙微波背景辐射（CMB），宇宙中的结构形成，暗物质和暗能量等众多方向做出了重大贡献。他是现代宇宙学大厦的主要奠基者之一。     

基于能量法的载流单层碳纳米管振动特性研究

以非局部弹性理论为基础,考虑了碳纳米管的小尺度效应;采用欧拉-伯努利梁模型,基于能量法给出了载流单层碳纳米管的振动频率近似解;并通过具体算例,应用振动频率近似解公式求解了悬臂单层纳米管的频率值,进而研究了管内流体流速、碳纳米管小尺度参数对悬臂梁一阶振动频率及振型的影响,并将得到的结论与已有文献的结果进行比较,证明了振动频率近似解的正确性。     

页岩气开采中的若干力学前沿问题

页岩气的开采涉及破裂和收集输运两个关键过程.如何实现2000,m以下、复杂地应力作用下、多相复杂介质组分的页岩层内网状裂纹的形成,同时将孔洞、缝隙中的游离、吸附气体进行高效收集,涉及到诸多的核心力学问题.这一工程过程涵盖了力学前沿研究的诸多领域:介质和裂纹从纳米尺度到千米尺度的空间跨越,游离、吸附气体输运过程中微秒以下的时间尺度事件到历经数年开采的时间尺度跨越,不同尺度上流体固体的相互作用,以及压裂过程中通过监测信息反演内部破坏状态等.针对近年来我们国家页岩气勘探开发工作所取得的成就及后续发展中面临的前沿力学问题,在综合介绍页岩气藏的基本特征和开发技术的基础上,以页岩气开采中的若干力学前沿问题为主线,从页岩力学性质及其表征方法、页岩气藏实验模拟技术、页岩气微观流动机制及流固耦合特征、水力压裂过程数值模拟方法、水力压裂过程微地震监测技术、高效环保的无水压裂技术等6个方面的最新研究进展进行了总结和展望,结合页岩气藏开发的工程实践, 深入探究了其中力学关键问题,以期对从事页岩气领域的开发和研究的从业人员提供理论基础, 同时,该方面的内容对力学学科、尤其是岩土力学领域的科研工作也具有重要指导价值.      

以电化学方法在离子液体[DEME][BF4]中合成铂纳米粒子

通过恒电位电沉积法在离子液体N,N-二乙基-N-甲基-N-（2-甲氧基乙基）铵四氟硼酸铵（[DEME][BF₄]）中,在玻碳电极上制备了铂纳米颗粒。首先探究了不同沉积电势和不同沉积时间对铂纳米粒子微观形貌的影响,由SEM和TEM图发现在-2.5 V下沉积480 s制备的铂纳米粒子的平均粒径约为2.38 nm。使用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和电子衍射（SAED）对其晶体结构进行表征,证明了铂纳米粒子为面心立方（fcc）晶体结构。在硫酸中测试铂纳米粒子的催化性能,发现其暴露出明显的（110）和（100）晶面。进一步对铂的电沉积行为进行研究发现,Pt（Ⅳ）的两步还原是由扩散过程和电化学过程共同控制。     

以电化学方法在离子液体[DEME][BF_4]中合成铂纳米粒子（英文）

通过恒电位电沉积法在离子液体N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵四氟硼酸铵([DEME][BF4])中,在玻碳电极上制备了铂纳米颗粒。首先探究了不同沉积电势和不同沉积时间对铂纳米粒子微观形貌的影响,由SEM和TEM图发现在-2.5 V下沉积480 s制备的铂纳米粒子的平均粒径约为2.38 nm。使用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(SAED)对其晶体结构进行表征,证明了铂纳米粒子为面心立方(fcc)晶体结构。在硫酸中测试铂纳米粒子的催化性能,发现其暴露出明显的(110)和(100)晶面。进一步对铂的电沉积行为进行研究发现,PtⅣ的两步还原是由扩散过程和电化学过程共同控制。     

甲基羟基铀酰离子与水的复分解反应

以醋酸铀酰为主要试剂, 在负离子检测模式下, 采用电喷雾串联质谱法制备了甲基羟基铀酰负离子. 实验发现, 气相中的甲基羟基铀酰离子与水分子发生分子离子复分解反应, 并用串联质谱法对反应产生的离子性产物进行了结构确认, 提出了反应的可能机理. 热力学计算结果表明, 该反应的ΔGReaction为-473.0 kJ/mol, ΔHReaction为-236.5 kJ/mol, ΔSSystem为0.792 kJ·mol-1·K-1. 该反应的速率常数为2.26 s-1.     

电化学促进的二苯基亚砜还原制备二苯基硫醚——推荐一个半微量绿色有机化学实验

有机电合成具有绿色、高效、可控等优点,近年来已成为有机合成发展的热点领域。但是有机电合成反应目前尚未在本科生有机化学实验教学中予以推广。硫醚化合物广泛存在于天然产物和药物活性分子中,也是有机合成的重要中间体,传统合成方法需要使用还原剂且反应条件剧烈,最近我们发展了一种电化学促进亚砜还原的新方法来合成硫醚化合物,在此基础上,设计了一个以易得的二苯基亚砜为原料,在电化学促进室温条件下合成二苯基硫醚的绿色有机化学实验。本实验通过将科研成果转化为有机化学实验教学,有助于激发学生的创新意识,树立“绿色合成”理念。