聚苯乙烯作为粘结剂的碳基钙钛矿太阳能电池的研究（英文）

碳电极具有成本低、制备方便、效率高等优点,在钙钛矿太阳能电池中具有广阔的应用前景.首次使用聚苯乙烯作为制备碳电极的粘结剂,实验结果表明,聚苯乙烯作为粘结剂对钙钛矿太阳能电池的性能有显著影响.通过优化聚苯乙烯浓度的量,碳基钙钛矿太阳能电池光电转换效率达到了8.20%,在存储15 d后,光电转换效率仍保持初始值的82%.     

非金属元素掺杂锐钛矿TiO_2(101)表面对提升NH_3光学气敏传感特性的影响

本文采用第一性原理平面波超软赝势的方法,模拟计算了含氧空位锐钛矿TiO_2(101)表面单掺杂非金属C元素、N元素、F元素以及双掺杂C-N元素、C-F元素、N-F元素后表面的氧化还原能力,分析对NH_3分子吸附的微观机理,研究杂质掺入对光学传感特性的影响.结果表明:非金属元素是比较容易掺入到锐钛矿TiO_2(101)表面,掺杂表面对NH_3分子吸附较未掺杂的表面要好,表面吸附NH_3分子后,吸附距离都出现缩短,C-N元素掺杂后吸附距离最小且吸附能最大;通过Mulliken电荷布居分布分析,C掺杂提升了表面的氧化性,N元素对表面的氧化性提升不明显,而F掺杂降低了表面的氧化性;通过态密度分析可知,C掺杂在禁带中产生了受主能级,而N掺杂提高了价带顶的电子态密度,F掺杂在导带底产生了施主能级;通过光学性质的分析可知:C掺杂提升了材料对低能可见光的响应,使材料对570 nm～760 nm范围内的可见光吸收提高了大约3.5倍;而C-N双掺杂体系,使材料对400 nm～570 nm范围内的可见光吸收提高了大约3倍.总的来说,单掺杂C元素以及双掺杂C-N元素都能明显的提高材料的光学气敏传感特性.     

过渡金属Cu、Cr掺杂TiO2表面氧化性气体NO2光学气敏传感特性

采用密度泛函理论（DFT）体系广义梯度近似（GGA）第一性原理平面波超软赝势方法,分析锐钛矿型TiO₂（101）表面吸附NO₂分子光学气敏传感的微观机理.结果表明：Cu和Cr原子易于掺入TiO₂（101）表面,掺杂表面能稳定地吸附NO₂分子且吸附后光学性质发生显著变化.表面吸附NO₂分子后,Cu掺杂TiO₂（101）表面对分子的吸附能最大,吸附后结构更稳定,分子与表面的距离最短.通过分析差分电荷密度和电荷布居数发现,NO₂分子与基底表面间发生电荷转移,转移电子数目：Cu掺杂表面 > Cr掺杂表面 > 无掺杂表面.对比吸收光谱和反射光谱发现,在Cu掺杂表面吸附分子后,光学性质变化最明显,说明表面与吸附分子间氧化还原能力是决定光学气敏传感性能的核心因素.在过渡金属中,Cu与Cr都有4s价电子结构,其4s电子降低了材料表面氧空位的氧化性,增加了其还原性.对于氧化性气体,可以提升表面与分子的氧化还原作用,而Cu的4s电子更加活泼,从而光学气敏传感特性更加明显.因此,Cu掺杂的TiO₂对氧化性气体是一种较好的光学气敏传感材料.     

缺陷对混合稀土贮氢合金性能的影响

贮氢合金是一种重要的功能材料。在多种贮氢合金中,AB~5型稀土系贮氢合金的应用最为广泛。本文用正电子湮没技术(PAT)对AB~5型混合稀土贮氢合金的缺陷进行了研究,并结合X射线衍射(XRD)测试、循环伏安(CV)测试以及合金容量的测定,对合金的结构及性能进行了研究。结果表明,合金微观缺陷的存在能大幅度提高金的性能。     

Static spherically symmetric star in Gauss-Bonnet gravity

We explore static spherically symmetric stars in Gauss-Bonnet gravity without a cosmological constant, and present an exact internal solution which attaches to the exterior vacuum solution outside stars. It turns out that the presence of the Gauss-Bonnet term with a positive coupling constant completely changes thermal and gravitational energies, and the upper bound of the red shift of spectral lines from the surface of stars. Unlike in general relativity, the upper bound of the red shift is dependent on the density of stars in our case. Moreover, we have proven that two theorems for judging the stability of equilibrium of stars in general relativity can hold in Gauss-Bonnet gravity.     

氧化孔形状对光子晶体垂直腔面发射激光器模式的影响

用时域有限差分方法对氧化孔限制型外腔式光子晶体垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 在小氧化孔下氧化孔形状对激光器模式特性的影响进行了模拟计算. 建立了三维光子晶体面发射激光器光场计算模型, 分析了氧化孔形状变化对器件远场特性与频率特性的影响. 研究发现, 氧化孔形状可影响光子晶体VCSEL的模式特性, 尤其是频谱特性. 从模场分布的角度可解释为菱形氧化孔的对称性与高阶模的不一致. 但随着光子晶体刻蚀深度的增加和氧化孔的增大, 这种影响逐渐减小, 分析解释了其原因. 研究结果为提高光子晶体面发射激光器的性能提供了参考.     

蓝相液晶指向有序的定域化及微结构制备

蓝相液晶晶格指向有序性的体系构建对先进光子学应用乃至软物质三维可控生长具有重要的科学与技术意义.对指向有序性的蓝相液晶进行定域化的高分子稳定,进而形成蓝相区域的微结构图案化,有望实现全新的光子调控器件.本文使用稳定性好、操作简易、普遍的摩擦取向方法,达到蓝相晶格指向一致化目的,同时结合掩膜曝光的手段进行区域可控的光聚合,即定域光聚合,达到对蓝相晶格的定域化高分子稳定,实现了晶格指向有序、稳定性强的蓝相区域微结构图案化分布.最后基于这样的特殊结构,研究了潜在的光子学等方面的应用.     

Micro-patterned liquid crystal Pancharatnam-Berry axilens

A liquid crystal Pancharatnam–Berry(PB) axilens is proposed and fabricated via a digital micro-mirrordevice-based photo-patterning system. The polarization-dependent device behaves as an axilens for a lefthanded circularly polarized incident beam, for which an optical ring is focused with a long focal depth in the transverse direction at the output, and an anti-axilens for a right-handed circularly polarized incident beam,for which an optical ring gradually expands at the output. The modification of the size and the sharpness of the diffracted ring beam is demonstrated by encoding a positive(negative) PB lens term into the director expression of a PB(anti-)axicon.     

太赫兹量子级联激光器频率梳的色散

群速度色散会限制太赫兹量子级联激光器频率梳的稳定以及频谱宽度.对于太赫兹量子级联激光器频率梳,其色散主要由器件增益、波导损耗、材料损耗引起.研究基于4.2 THz量子级联激光器双面金属波导结构,通过建立德鲁德模型,利用有限元法计算了激光器的波导损耗;器件未钳制的增益由费米黄金定则计算得到,结合增益钳制效应,计算了器件子带电子跃迁吸收以及镜面损耗,得到了器件钳制后的增益;利用Kramers-Kronig关系得到了器件的增益、波导损耗、材料损耗引起的色散,结果表明器件的激射区域存在非常严重的色散(–8×10~5—8×10~5 fs~2/mm).同时,计算了一种基于Gires-Tournois干涉仪结构的色散,结果表明,该结构的色散具有周期性,可以用于太赫兹量子级联激光器的色散补偿.     

聚酰胺亲和膜用于去除内毒素的研究 Ⅰ亲和膜的制备和特征

以尼龙６６膜为基质，用环氧氯丙烷、戊二醛、二溴丙烷、羰基二咪唑试剂对用盐酸水解后的尼龙６６膜进行活化，共价键合上乙二胺、己二胺等不同长度的间隔臂和组氨酸、粘多菌素Ｂ等亲和配基，配基含量达３０μｍｏｌ／ｇ以上。亲和膜装入专门设计制造的膜分离器中，能有效地去除水溶液中的内毒素，去除率一般在９０％以上。该膜对内毒素的亲和容量为０２ｍｇ／ｇ，表观脱附常数为３０４×１０－８ｍｏｌ／Ｌ，亲和膜可用碱、脱氧胆酸钠、盐、无热原水进行洗涤再生。