近场光存储及其研究进展

本文从近场光学的超分辨原理出发详细介绍和分析了孔径探针型近场光存储技术、SIL透镜近场光存储技术和近场超分辨结构光盘存储技术等的基本原理、研究现状以及它们的优缺点及存在的问题     

干细胞迁移机理的近场扫描光学显微术研究

将内皮细胞生长因子(VEGF)置于甲基纤维素碟中形成VEGF的浓度梯度分布,并将人脐带间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)于此浓度梯度中培养,观察VEGF能否诱导MSCs定向迁移。应用近场扫描光学显微术(Near-field scanning optical microscopy,NSOM)同时获取了VEGF诱导前后的MSCs的形貌和光学信息。结果表明,近场光学图观测到形貌图上所没有的黑色斑点,分析认为这些黑斑为细胞的黏着斑。近场光学图显示经过VEGF诱导后细胞的黏着斑数量明显增加。同时,对诱导前后干细胞的骨架蛋白进行免疫荧光标记并用共聚焦显微镜进行观察,结果表明细胞骨架由诱导前的无序状态转变为诱导后的有序状态,说明诱导后的干细胞处于迁移状态。光学超微结构图则显示了诱导后干细胞表面的光学细节比诱导前细胞大量增加,出现了大量直径约200 nm的光斑,这是由于细胞表面大量分泌黏附分子等蛋白分子引起的,这些结果为VEGF能够诱导MSCs进行定向迁移提供了实验依据和可视化证明。也表明NSOM不但能提供高分辨的光学分辨率,还可提供生物细胞精细结构的更深层次的光学信息。     

高速运动裂纹扩展和分叉现象的近场动力学数值模拟

首先介绍了近场动力学的基本理论,然后以两个实例分析了高速运动裂纹的扩展及分叉现象.分析了近场动力学参数(邻域半径、相邻节点距)及外部参数(材料的弹性模量、密度、温度改变量)等对裂纹分叉的速度和角度的影响并进行了对比分析,数值结果表明:随着邻域半径的增大,裂纹传播速度逐渐减少而裂纹分叉角度逐渐增加;随着相邻节点间距的增加,裂纹的传播速度逐渐减少而裂纹分叉角度也逐渐减少;裂纹分叉长度偏向于弹性模量小和密度大的材料;裂纹传播速度随着弹性模量差值的增大而增大,随着密度差值的减小而增大,同时随着外界温度改变量的增大而减少.近场动力学能自发地模拟裂纹扩展和分叉,不需要借助任何外部准则,不需要预先设置裂纹扩展路径,因此它具有天然的优势.     

均匀分布纳米粒子系近场辐射热扩散特性

当粒子系中粒子平均间距接近甚至小于热辐射特征波长时,由于倏逝波贡献,其辐射换热热流可远超黑体辐射极限热流。由于存在复杂近场作用,密集粒子系内近场辐射热扩散特性尚不清晰。本文基于涨落电磁理论研究了均匀分布纳米粒子系的近场辐射热扩散特性。研究发现：通过与离散尺度多体辐射换热理论及动理学理论关于金属及电介质粒子链近场辐射换热结果对比,常规热扩散理论可更准确地用于研究粒子系近场辐射热扩散特性,SiC纳米粒子链辐射等效导热系数随温度增大而增大,且温度只影响辐射等效导热系数的大小,而对其光谱峰值频率则无影响。当粒子间距一定时,粒子系辐射等效导热系数随粒子尺寸的增大而增大,更多能量可以在大颗粒构成的粒子链上传递。紧密堆积的粒子系内近场光子隧穿作用较强,其辐射等效导热系数也大于较稀疏粒子系的辐射等效导热系数。     

非均匀流体介质内部散射声场重建的逐层计算方法*

入射声波激励下非均匀流体介质内部散射声场的重建方法对超声层析成像具有重要意义。以往采用矩量法求解,但该方法全域离散形成的复数满秩矩阵规模随着分辨率与计算精度的提高而急剧增大,对算力具有很高的要求,一定程度上限制了其在实际中的应用。为克服上述缺陷,本文以逐层离散、逐层计算为核心思想,以声散射基本公式与近场声全息理论为基础,推导出逐层计算非均匀流体介质内部散射声场的理论公式并给出对应的几何离散模型。为验证该方法的可行性,以矩量法为参照,对同样的介质模型进行介质内部声场重构仿真。结果表明,逐层算法不仅可以有效地重建非均匀流体介质内部散射声场,且大幅度减小了求解规模。     

六方氮化硼薄膜对石墨烯-碳化硅结构近场热辐射的增强

六方氮化硼(hBN)具有跟石墨烯类似的层状结构和晶格参数,研究发现hBN薄膜具有良好的热传导、电绝缘、光学和力学等性能。本文从理论上研究了hBN薄膜对石墨烯-碳化硅(G/S)结构的近场热辐射的影响。研究发现在红外频段.hBN薄膜在低频率区和高频率区会增强G/S结构的近场热辐射,经计算在G/S结构中加入厚度为10 nm的hBN薄膜时获得的辐射热流是同物理条件下G/S结构的1.5倍;而在中频率区hBN薄膜的厚度阻碍了石墨烯表面等离激元和碳化硅表面声子极化激元的耦合,使得近场热辐射热流随hBN薄膜厚度增加而逐渐减弱。本研究的结果可为下一步实验与应用中对hBN薄膜厚度的选择提供理论基础。     

近场宽带电场耦合天线的高频结构模拟器软件仿真及性能分析

近场宽带电场耦合天线是一种新型的短距离、高速无线通信天线,它是索尼公司力推的近距离高速无线通信技术——.Transferjet^TM的工作天线.使用高频结构模拟器软件,对一种典型的近场宽带电场耦合天线进行了参数化的结构设计;通过仿真模拟,分析短截线的线长和线宽,以及耦合电极的面积对天线中心频率和工作带宽的影响;分析了天线间的距离和夹角,以及耦合电极的面积,对天线传输损耗和性能的影响.设计了一个满足Transferjet^TM技术指标的小尺寸天线,给出了性能仿真结果.     

斜置平面天线阵的近场-远场方向图分析

从平面近场扫描数据处理原理和平面天线阵方向图理论出发,分析了相对于平面近场扫描平面斜置的平面天线阵方向图.基于斜置平面天线阵的空间结构关系,选择阵面旋转轴与阵面法线形成的平面为性能评估考察平面,发展了一种快速计算性能评估平面方向图的方法.得出该平面与平面近场扫描坐标系单位方向球相交曲线的轨迹参数方程.利用快速傅里叶变换技术,计算出斜置平面天线阵平面近场扫描空间方向图,在此基础上结合轨迹参数方程和二维插值方法解出对应该性能评估平面的方向图数据.数值仿真和实际应用结果表明该分析结论和方法的可靠性与实用性.     

用扫描近场光学显微镜观察铁电畴

本文利用电畴的双折射随电畴的自发极化的取向而异的特性，采用反射式扫描近场光学显微镜，观察了铁电单晶的畴结构。横向分辨率约为50nm。对原有的Topometrix Aurora NSOM系统作了较大的改进。采用音叉（tunning fork）检测光纤探针与样品间的剪切力，取代了原有的光学法振动检测。对硫酸三甘氨酸[NH3CH2COOH）3．H2SO4）]（简称TGS）的观察说明，反工扫描近场光学显微镜，适合研究垂直b轴切割的TGS（010）面的自发极化。对这种180极化的多畴，可获得光学衬度较好电畴分布图像。与形貌图像相比，发现电畴与形貌无关。无论是新鲜解理的原子级光滑表面和表面水解的较为粗糙表面均可观察到分布较为均匀的电畴分布。     

近场光学显微镜观察到纳米尺度的折射率变化

日本京都大学研究人员用近场光学显微镜(ＮＳＯＭ)在透明的聚合物膜上制作了纳米尺度的折射率图样 ,而薄膜的透明度及表面形态均未受到严重影响 .实验中用的是 3μｍ厚的聚合物薄膜 ,它是用自转镀层法在甲苯溶液中把在聚合物 (异丁烯酸甲脂ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ)中掺杂的 3 苯基 2 ,5 诺卜拿丁 2羧酸 (3 ｐｈｅｎｙｌ 2 ,5 ｎｏｒｂｏｒｎａｄｉｅｎｅ 2 ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃａｃｉｄ)镀到盖板玻璃片上而成的 .折射率图样是用照明模式ＮＳＯＭ设备制作的 ,该设备具有一个剪切力尖端取样距离调节功能 ,以及一个锥形探…