Nb掺杂导致LaMnO_3绝缘体-金属转变的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,系统研究了Nb掺杂LaMn_(1-x)Nb_xO_3(x=0,0. 25,0. 5,0. 75)的结构和电磁性质.计算结果表明,所有的LaMn_(1-x)Nb_xO_3都稳定在正交结构. LaMn_(1-x)Nb_xO_3当x 0. 5时为A型反铁磁绝缘体,在x=0. 5和0. 75时为G型反铁磁金属.随着Nb掺杂量增加,当x=0. 5时掺杂电子占据导带的底部,系统产生绝缘体-金属转变.这意味着LaMn_(1-x)Nb_xO_3在电子器件上可能有重要的应用.另外,LaMn_(1-x)Nb_xO_3在x=0. 25和0. 75时出现了自旋玻璃行为.     

朗道《普通物理学》评介

<正>Л. Д.朗道(1908—1968)是一位物理学大师,对物理学的贡献以所谓的“朗道十戒”著称.朗道同时也是一位伟大的教育家,其重要表现之一是他与栗弗席兹以及其他朗道学派弟子通力合作,特别是后者持续不断地努力,克服重重困难,历时四十余年撰写完成,享誉学界的十卷本物理学经典名著朗道-栗弗席兹《理论物理学教程》(以下简称《教程》,其最新版中译本已于2020年由高等教育出版社全部出齐).《教程》既体现朗道学派对物理学基础的系统而独特的理解,     

氧-硼共修饰多壁碳纳米管载铂催化剂的制备及氧还原活性

采用一种简便的方法,合成了氧-硼共修饰的多壁碳纳米管材料,以此为载体制备的铂基催化剂具有更小的铂粒径、更高的电化学表面积(40 m²·g_Pt^-1)和更高的氧还原活性(0.3 A·mg_Pt^-1)。氧、硼在提高碳纳米管的载体分散性、控制铂颗粒的均匀性和粒径、促进氧还原反应的氧吸附/解离方面发挥着重要的作用。     

高硅ZSM-5沸石孔道和酸性的协同调控及其催化甲醇制丙烯反应性能

通过碱处理结合铬改性策略实现了对高硅 ZSM-5沸石孔道和酸性的协同调控, 制备出了一种具有适宜酸性的高硅多级孔沸石催化剂。在碱处理的过程中, 通过精细调节合成凝胶组成, 在沸石晶体中引入的丰富共生界面, 诱导了介孔的形成, 从而打破了沸石硅铝比对常规碱处理法的限制。在铬改性的过程中, 独特的多级孔结构促进了铬在催化剂中的分散, 从而实现了对酸性的深度改性。在甲醇制丙烯催化反应中, 制备的催化剂表现出了极佳的催化稳定性以及很高的丙烯和总低碳烯烃选择性。     

GGA+U方法研究C与Ti掺杂GaN的电子结构和光学性质

作为一种优良的半导体材料,GaN所具有的宽禁带导致其只能吸收可见光中的紫光,因此如何增加GaN材料对可见光的利用率是一个值得研究的问题,掺杂是解决这个问题常用的手段。本文利用第一性原理的方法对本征GaN,C单掺、Ti单掺、C-Ti共掺GaN四种体系的电子结构和光学性质做了计算和分析,结果表明:掺杂后的体系都具有良好的稳定性;掺杂后各体系的体积均增大,说明杂质的引入使体系晶格发生畸变,对光生空穴-电子对的分离有促进作用,进而提高材料的光催化性能;杂质元素的引入使体系能级发生劈裂,电子跃迁更加容易;掺杂后各体系的介电函数虚部主峰均向低能区移动,吸收谱均红移至可见光区域,其中共掺体系在蓝绿光区域的吸收系数最大,由此可以推测C-Ti共掺有助于提高GaN的光催化性能。     

X/g-C3N4(X=g-C3N4、AlN及GaN)异质结光催化活性的理论研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了单层g-C₃N₄以及X/g-C₃N₄(X=g-C₃N₄、AlN及GaN)异质结的稳定性、电子结构、功函数及光学性质。结果表明,X/g-C₃N₄异质结的晶格失配率和晶格失配能极低,说明X/g-C₃N₄具有优异的稳定性。与单层g-C₃N₄相比,X/g-C₃N₄的带隙均减小,态密度的波峰和波谷均大幅提高且出现了红移现象,处于激发态的电子数量增加,使得电子跃迁变得更为容易,表明构建异质结有利于提高体系对可见光的响应能力。此外,X/g-C₃N₄的功函数均减小且在界面处形成了内建电场,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,这对载流子的迁移以及光催化能力的提高大有裨益。其中,GaN/g-C₃N₄的功函数最小,在界面处存在电势差形成了内建电场且红移现象最明显,可推测GaN/g-C₃N₄的光催化性能最好。因此,本文提出的构建异质结是提高体系光催化活性的有效手段。     

石墨烯上远程外延Ge纳米柱

远程外延能够突破传统外延中晶格匹配、热匹配等限制,近年来得到了广泛的关注。Ⅲ-Ⅴ族和Ⅲ-氮化合物半导体已经成功在石墨烯上远程外延生长,但Ⅳ族半导体的远程外延很少被报道。本文首次借助于分子束外延技术在石墨烯上远程外延制备了半导体Ge纳米柱,研究了其生长特性及剥离转移。结果表明:远程外延生长的Ge纳米柱为[111]c晶向,集中分布在石墨烯的褶皱以及衬底Cu-Ni原子台阶处;随着生长温度的提高,Ge纳米柱的高度和密度逐渐下降,但直径差别不大,约为55~65 nm;此外,自组织生长的Ge纳米棒显示无应变的生长状态;引入少量Sn形成GeSn纳米柱,能够显著提升Ge纳米柱的面密度。同时,生长的Ge纳米柱可实现剥离,有望实现异质集成,应用于先进光电子器件等领域。     

包膜颗粒的表面磷脂重排对细胞内吞的影响

在纳米颗粒表面包裹生物膜可以增强体系的生物相容性、靶向性、内含物释放的可控性,但包膜颗粒与细胞膜作用的机制仍不清楚.在本研究中,我们考察了不同侧向流动性的负电性磷脂膜包裹的多孔硅纳米颗粒的体外细胞内吞行为.发现,高流动的液态磷脂包被产生了较高的内吞效率,并且它的内吞方式也与低流动的凝胶态磷脂包被情况存在差异.Derjaguin-Landau-Verway-Overbeek理论分析表明,前者的磷脂空间重排能够促进生物膜与细胞膜的融合与粒子内吞,而后者在膜融合过程中存在高能量势垒,因此只能以胞饮的方式被动地进入细胞.我们的研究深化了包膜粒子内吞过程的认识,为后续设计复杂的纳米载药体提供了新的思路和参考.     

二维WTe2晶格对称性的光学研究

二维WTe₂由于特殊的晶格对称性而衍生出量子自旋霍尔效应、非线性霍尔效应等奇异性质.确定其晶体结构的细节,是理解这些性质的重要出发点.本文利用温度、偏振依赖的拉曼光谱与光学二次谐波产生,详细研究了一至三层WTe₂的晶格对称性.实验发现,单层样品具有可观的二次谐波产生信号,表明其晶格中心对称性破缺,且偏振依赖符合C_s点群,与此前普遍认为的中心对称的1T’结构不同.双层样品具有更为显著的二次谐波产生信号,且信号强度的温度依赖与铁电相变一致,表明层间堆叠产生了更强的中心对称性破缺,提供了该体系中存在层间滑移铁电的证据.三层样品的二次谐波产生信号约为单层样品的五倍,但比双层样品弱一个数量级,表明层间堆叠导致其具有较弱的中心对称性破缺.仅单层与双层样品中出现了多个显著的二阶拉曼散射峰,其温度依赖反映出电子结构对层间耦合高度敏感.这些结果将有助于完善对原子级厚度WTe₂物理性质的理解.     

当拓扑已成家常

正拓扑——作为一个空间几何概念——在我们脑海中不过是一个若隐若现的名词,与我们的日常生活并无多少交集。数学中,拓扑表示了实空间几何体的一种分类方法。当我们对千千万万不同几何构型的描述缺乏耐心和简明扼要的语言时,就用一种数学上虽然很严谨很高大但在日常生活中却很虚无缥缈的表示来描述,如图1所示。这大概就是科学有时候因为力不从心而不得不让自己阳春白雪的原因,其实是自己遇到了窘境而无可奈何。即使如我等所谓受过长期物理