级联四波混频系统中纠缠增强的量子操控

各类系统中的纠缠操控是量子信息科学的重要问题之一.本文研究了热原子蒸气的级联四波混频过程中产生的纠缠增强及纠缠增强的相位敏感特性.研究表明,该级联四波混频过程第二级输出的探针光和共轭光的量子纠缠较第一级明显增强,最大可达5 dB以上,且随着强度因子的增大可实现完美纠缠.文中还详细讨论了量子关联类型及纠缠大小与抽运光相位、非线性强度因子之间的变化关系,结果显示,由于纠缠增强及纠缠类型对抽运光相位的敏感性,通过控制相位和强度因子可改变光场噪声特性从而实现对探针光和耦合光之间纠缠增强、纠缠度大小、纠缠类型的量子操控.该理论研究对实验实现纠缠增强及双模压缩态压缩角、压缩度的光学参量操控具有重要的指导意义.     

沉淀法制备Bi2O3的晶相转变过程及其光催化性能

以硝酸铋为原料,氨水为沉淀剂,通过液相沉淀法制得前驱体Bi(OH)₃,并将Bi(OH)₃分别在不同温度和时间下焙烧。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、热重(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)详细研究了Bi(OH)₃转变为Bi₂O₃的过程及相变过程中粒子形貌、大小、光吸收性质等。结果表明,前驱体Bi(OH)₃经过焙烧之后,发生了如下的转变过程:Bi(OH)₃→Bi₅O₇NO₃→β-Bi₂O₃/Bi₅O₇NO₃→β-Bi₂O₃/Bi₅O₇NO₃/α-Bi₂O₃→α-Bi₂O₃,而且转变过程伴随着粒子长大。在上述转变过程中,与Bi₅O₇NO₃向β-Bi₂O₃转变的过程相比,从β-Bi₂O₃到α-Bi₂O₃相变过程更为迅速。此外,以光催化降解罗丹明B(RhB)为模型反应,考察了不同晶相的Bi₂O₃光催化活性,结果表明Bi₅O₇NO₃和β-Bi₂O₃材料具有优异的光催化性能,而α-Bi₂O₃具有较低的光催化活性。     

有机染料敏化太阳电池中激发态弛豫和电子注入的超快光谱研究

为了实现窄能隙有机光敏剂的理性设计,有必要全面理解发生在二氧化钛/染料/电解质复杂界面的激发态演化动力学。本文通过构建分别以苯并噻二唑-苯甲酸(BTBA)和吡啶并噻二唑-苯甲酸(PTBA)为电子受体的有机给受体染料,借助超快瞬态吸收光谱测量与理论模拟,我们发现在实际的二氧化钛/染料/电解质界面存在激发态多步弛豫与多态电子注入的过程。密度泛函理论及含时密度泛函理论计算表明,二氧化钛表面的光激发产生的"热"激发态染料分子会通过分子片段间的扭转运动发生显著的多步结构弛豫,最终形成共轭骨架具有醌式结构、更加平面化的平衡构型。通过对飞秒瞬态吸收光谱进行目标分析,我们发现相对于以苯并噻二唑-苯甲酸为电子受体的染料,以吡啶并噻二唑-苯甲酸为电子受体的染料呈现出较慢的电子注入速率与较短的激发态寿命,导致总的电子注入产率较低,给出了基于该染料所制备的太阳电池的外量子产率峰值低的原因。     

模型本质观进阶框架的理论构建及实证研究

在科学学习中,模型本质观是科学素养的关键组成。本研究基于对已有“模型本质观”研究的分析,建构了“模型本质观”的进阶框架,并对初、高中及大学共计381名学生进行调查。研究表明：学生普遍存在对模型本质认识的迷思概念,在“模型和实物间的关系”维度尤为突出。     

Gd2O2S∶Yb3+,Er3+纳米粉体的水热-还原法制备及其上转换发光性能研究

以Gd2 O3,Yb2 O3,Er2 O3,HNO3,CO(NH2)2和C12H25SO4Na为实验原料,通过水热-还原法制备了yb3+和Er3+共掺杂的Gd2O2S∶ Yb3+,Er3+纳米粉体.通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和上转换发射光谱(UPL)分析手段对合成产物的结构、形貌和上转换发光性能进行了表征.结果表明,Gd3+∶ CO(NH2)2∶ SO2-=2∶ 1∶x的摩尔比对合成产物的结构有显著的影响,当x=1.0时合成的前驱体在90; Ar+ 10; H2混合气氛下800℃煅烧2h可获得单相Gd2 O2S纳米粉体,该Gd2 O2S粉体颗粒呈现近球形,平均颗粒尺寸约30 nm,具有一定的团聚特征.上转换发射光谱表明在980 nm红外光激发下,Gd2 O2S∶Yb3+,Er3+纳米粉体的上转换光谱图的主次发射峰分别位于671 nm和548 nm,归属于Er3+的4 F9/2 →4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁.Er3+的猝灭浓度为5;,Gd2 O2S∶Yb3+,Er3+的发光机制为双光子模型.     

1064nm激光与远红外共窗口成像系统波长分离膜的研制

根据激光与远红外共窗口成像系统的技术要求,研制了一种波长分离膜,实现通过共窗口的激光与远红外光分离成像,即1 064nm高反射、8~14μm高透射.分析薄膜的微观结构,研究了薄膜材料吸潮前后的折射率变化,结合光学薄膜理论,优化膜系结构.在薄膜应力的基础上,优化膜层厚度,提高薄膜牢固性.研制的分离膜,1064nm反射率为99.71%,8~12μm平均透过率为97.1%,12~14μm平均透过率为90.1%,满足户外环境中长期使用的要求.     

卡拉胶包覆APP微球阻燃水性环氧树脂

以氯化钡提纯k-卡拉胶, 经过氧化氢降解, 通过反相乳液聚合的方式制备了一系列卡拉胶包覆聚磷酸铵(APP)阻燃微球(k-CM/APP); 将其加入到水性环氧树脂(EP)中, 制备了3种钢结构防火涂层EP2, EP3和EP4. 利用红外光谱(IR)、 扫描电子显微镜(SEM)及元素分析(EDS)对k-CM/APP的结构及形貌进行了表征. 利用极限氧指数(LOI)、 垂直燃烧(UL-94)、 背温测试法、 热重分析(TG)、 锥形量热(CONE)、 附着力测试、 IR和SEM等方法分析了涂层的阻燃、 隔热及力学性能. 结果表明, k-CM/APP(3/1)球形结构完整, 800 ℃时的残炭量高达59.5%. 与其它阻燃涂层体系相比, 添加了k-CM/APP(3/1)的EP3防火涂层的极限氧指数达到28.5%, UL-94达到了V-0级, 60 min防火涂层耐火温度为253 ℃. 相比于纯EP涂层, EP3涂层的热释放速率峰值降低了58.26%, 总热释放量降低了20.84%, 附着力达到8.74 MPa.     

基于乙酸为溶剂和催化剂的芳乙酮Mannich反应

采用乙酸作溶剂和催化剂, 将芳乙酮与甲醛和二级胺进行Mannich反应及热解反应, 并未得到预期的Mannich碱或α,β-不饱和酮(2), 而是以较高产率(65%~73%)生成了乙酸(2-芳甲酰基)烯丙酯(3a~3o). 通过核磁共振波谱、 高分辨质谱和红外光谱表征了化合物3a~3o的结构, 研究了此“异常”反应的发生条件, 并提出了可能的反应机理. 结果表明, 芳乙酮的特殊结构及反应中过量的乙酸是产生化合物3a~3o的决定因素.     

DOPC/DPPC单层膜中分子间的相互作用及形态特征

利用Langmuir-Blodgett(LB)技术制备了不同表面压力下的1,2-二油酸-甘油-3-磷脂酰胆碱(DOPC)/1,2-二棕榈酸甘油-3-磷脂酰胆碱(DPPC)(摩尔比为1:1)和DOPC/DPPC/Chol(摩尔比为2:2:1)单层膜, 对单层膜内分子间的相互作用进行了热力学分析, 并用荧光显微镜和原子力显微镜对其形态进行了观测.热力学分析表明, DOPC与DPPC分子在单层膜结构中相互作用为排斥力, 诱导单层膜出现相变; DOPC, DPPC与胆固醇(Chol)间的相互作用均为吸引力, 当表面压力(π)大于18 mN/m时, DPPC与胆固醇的作用力大于DOPC.荧光显微镜观测表明, DOPC/DPPC单层膜出现明显相分离现象, 富含DPPC微区成“花形”结构, 且随着表面压力的升高微区逐渐增大, “花瓣”增多; 当胆固醇加入到DOPC/DPPC体系时, 单层膜相态由液相与凝胶相共存转变为液态无序相与液态有序相共存结构, 富含DPPC的微区形状从“花形”转变成“圆形”.原子力显微镜对单层膜的表征验证了荧光显微镜的观测结果, 表明胆固醇加入到DOPC/DPPC体系中对单层膜排列具有明显的影响, 压力和溶液状态等是影响脂膜结构的重要因素.     

WSe2纳米结构的合成及减摩性能研究

将W粉和Se粉按一定比例混合,直接密封在石英管中加热或高能球磨、压片,在Ar气氛中加热,得到了不同形貌的WSe2纳米结构.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM、HRTEM)分析了WSe2纳米结构的组成、微观形貌和组织形态;利用UMT-2摩擦试验机考察了WSe2作为HVI500液体基础油添加剂的摩擦磨损性能.研究结果表明:直接密封加热得到的产物为棒状WSe2纳米材料,最小棒直径为6 nm;球磨、压片后加热得到WSe2纳米颗粒,颗粒的平均尺寸在50 nm以下,二者都具有层状结构和良好的结晶性.添加质量分数5%的WSe2纳米材料作为基础油添加剂能够显著降低摩擦系数,减少磨损,增强了材料抗疲劳磨损能力.