铁原子吸附联苯烯单层电子结构的第一性原理

联苯烯单层由碳原子的四元、六元和八元环组成,具有与石墨烯相似的单原子层结构.2021年5月,Science首次报道了该材料的实验合成,引起了科研工作者的极大关注.基于第一性原理的密度泛函方法,研究了铁原子在联苯烯单层的吸附构型并分析了其电子结构.结构优化、吸附能和分子动力学的计算表明,联苯烯单层的四元环空位是铁原子最稳定的吸附位点,吸附能可达1.56 eV.电子态密度计算表明铁3d电子与碳的2p电子有较强的轨道杂化,同时电荷转移计算显示铁原子向近邻碳原子转移的电荷约为0.73个电子,说明联苯烯单层与吸附的铁原子之间形成了稳定的化学键.另外,铁原子吸附于联苯烯单层后体系显磁性,铁原子上局域磁矩大小约为1.81μB,方向指向面外.因此,本文确认了联苯烯单层是比石墨烯更好的铁原子吸附载体且体系有磁性,这为研究吸附材料的电磁、输运、催化等特性提供了新的平台.     

THz波在金属镀层空芯波导中传输的理论和实验研究

本文基于微扰法求得不同金属镀层空心圆波导中各模式的损耗系数,对金属镀层空芯波导中THz波传输损耗随金属材料、波导结构等参数的变化关系进行了数值模拟.根据数值分析结果,优化设计并拉制了内径为1.1 mm的镀银空芯波导,实验测得当THz波的频率为2.5 THz时,传输损耗为8.6 dB/m,实现了THz波短距离的有效传输. 关键词： 太赫兹波 金属空芯波导 传输损耗     

压力诱导CsCu2I3不可逆非晶化和金属化

近年来,压力作用下卤化物钙钛矿的结构和性质引起了科学家们的极大兴趣。然而,对于高压下钙钛矿非晶相的潜在性质和应用仍缺乏深入系统的研究。利用金刚石对顶砧,结合原位高压同步辐射X射线衍射、原位高压拉曼光谱、高压变温电学测量技术,对准一维卤化物钙钛矿CsCu₂I₃在高压下的非晶化行为进行了系统的研究。结果表明：CsCu₂I₃在35.9 GPa以上开始出现可逆的压致非晶化,形成低密度的非晶态Ⅰ相;在更高压力下,发生由低密度到高密度的非晶转变,形成非晶态Ⅱ相,并可以截获至常压条件。进一步的电学实验表明,136.0 GPa时,CsCu₂I₃发生了由绝缘体向金属相的转变,对高压下金属相的非晶态进行卸压电阻测试,发现其金属特性至少可稳定至90.0 GPa。这些结果为进一步探索非晶钙钛矿的潜在性质和应用提供了重要的科学依据。     

二维层状材料FePSe3的高压物性

FePSe₃在高压下会出现半导体到金属的转变、超导电性以及高自旋到低自旋的转变等多种有趣的物理现象,但目前对其在高压下的晶体结构分析仍以理论研究为主,结构的不确定阻碍了对其物理性质的深入研究。为此,利用金刚石对顶砧结合高压拉曼光谱、高压同步辐射X射线衍射以及高压电输运测量,对FePSe₃在高压下的行为进行了研究。结果表明,FePSe₃在低于60.0 GPa的压力范围内经历了3次结构相变,完成了LP—HP1—HP2—HP3的转变。首次在实验上观测到FePSe₃的高压新相HP2和HP3,并给出其可能的空间对称群。HP2相和HP3相具有超导电性,超导温度随压力的升高而降低,致使超导相图呈现“穹顶”状。研究结果为进一步厘清FePSe₃的压致相变行为提供了重要的实验支撑。     

基于解析结果的拉格朗日陀螺运动特性分析

本文建立拉格朗日陀螺运动方程的解析方法.导出拉格朗日陀螺做规则进动的条件,用级数展开技术得到规则进动附近的小角度章动和进动的解析解.给出陀螺自转轴运动的简明图像,即重力引起绕竖直轴的规则进动和无重力的自由进动的叠加.利用解析结果对陀螺不倒之谜给出解释.     

互反型高维可积Kaup-Newell系统

可积系统研究是物理和数学等学科的重要研究课题.然而,通常的可积系统研究往往被限制在(1+1)维和(2+1)维,其原因是高维可积系统极其稀少.最近,我们发现利用形变术可以从低维可积系统导出大量的高维可积系统.本文利用形变术,将(1+1)维的Kaup-Newell(KN)系统推广到(4+1)维系统.新系统除了包含原来的(1+1)维的KN系统外,还包含三种(1+1)维KN系统的互反形式.模型也包含了许多新的(D+1)维(D≤3)的互反型可积系统.(4+1)维互反型KN系统的Lax可积性和对称可积性也被证明.新的互反型高维KN系统的求解非常困难.本文仅研究(2+1)维互反型导数非线性薛定谔方程的行波解,并给出薛定谔方程孤子解的隐函数表达式.     

冠醚石墨烷对氦气分离性能的理论研究

氦气(He)在众多科学和工业领域中都具有非常广泛的应用, He资源的短缺和需求的不断增长使得He分离具有极其重要的意义.石墨烷合成简单、晶体结构稳定,是一种用于构建气体分离膜的潜在理想二维材料.本文通过第一性原理计算,对四种具有不同尺寸冠醚孔的石墨烷膜(crown ether graphane-n, CG-n,n=3, 4, 5, 6)的He分离性能进行了研究.计算结果表明,四种冠醚石墨烷结构都具有较高的热力学、化学稳定性,并且CG-5和CG-6具有合适的孔径,可用于He的有效筛分.在11种气体分子(He, Ne, Ar, H₂, CO,NO, NO₂, N2, CO₂, SO₂和CH₄)中, He最容易通过CG-n膜,其能垒分别为4.55, 1.05, 0.53和0.01 eV.据我们所知, He通过CG-6的能垒是迄今为止报道的最低值,将可显著地提升He的分离效率.基于阿伦尼乌斯方程的选择性计算结果表明, CG-5在较宽的温度范围内(0—600 K)都表现出优异的He选择性...     

全光谱白光发光二极管用Eu3+掺杂Ca2KZn2(VO4)3黄色荧光粉的制备及光学性能

基于蓝光芯片激发黄色荧光粉或近紫外芯片激发三基色荧光粉构建的白光发光二极管(WLED)在青光区域呈现明显的凹口,导致白光的色彩性能不够理想。为了弥补这一缺陷,实现全光谱白光,我们设计了Eu³⁺掺杂Ca₂KZn₂(VO₄)₃黄色荧光粉,其发射波长范围为400~750 nm。在387 nm激发下,在所制荧光粉中可同时获得来自VO₄^3-基团和Eu³⁺的发射光。Eu³⁺在Ca₂KZn₂(VO₄)₃基质中的最佳掺杂浓度(物质的量分数)为0.05,且VO₄^3-基团向Eu³⁺的能量传递效率达到64.9%。基于变温的发射光谱,揭示了所制荧光粉的热稳定性并发现VO₄^3-基团和Eu³⁺的激活能分别为0.538和0.510 eV。此外,将所制黄色荧光粉与商用蓝色荧光粉和近紫外芯片进行封装整合,得到可发射暖白光的WLED器件,其色温和显色指数分别为3843 K和85.8。     

垂直直立石墨烯纳米墙的制备及光热感应

基于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,通过调节实验参数,在绝缘衬底玻璃上成功制备出了三维垂直直立的石墨烯纳米墙(GNWs)材料.生长过程中发现石墨烯的质量和尺寸大小与相应的生长时间有关,利用拉曼(Raman)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等仪器对石墨烯纳米墙作了表征.并且,利用石墨烯纳米墙超高的比表面积和优异的散热特性,发现垂直直立的石墨烯纳米片-玻璃杂化混合材料在光热感应上有着良好的响应,将有望促进垂直直立石墨烯纳米片-玻璃杂化的混合材料在透明的太阳热装置和绿色保暖建筑材料上的应用.