SERS enhancement of gold nanospheres of defined size

Monodisperse, citrate‐stabilized gold nanoparticles of sizes ranging from 15 to 40 nm were synthesized and characterized by small angle X‐ray scattering and UV‐vis experiments. Identical surface properties of nanoparticles of different sizes to avoid variation in the chemical surface‐enhanced Raman scattering (SERS) enhancement, as well as selection of experimental conditions so that no aggregation took place, enabled the investigation of enhancement of individual nanospheres. Enhancement factors (EFs) for SERS were determined using the dye crystal violet (CV). EFs for individual gold nanospheres ranged from 10² to 10³, in agreement with theoretical predictions. An increase of the EFs of individual spheres with size can be correlated to changes in the extinction spectra of nanoparticle solutions. This confirms that the increase in enhancement with increasing size results from an increase in electromagnetic enhancement. Beyond this dependence of EFs of isolated gold spheres on their size, EFs were shown to vary with analyte concentration as a result of analyte‐induced aggregation. This has implications for the application of nanoparticle solutions as SERS substrates in quantitative analytical tasks. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Excited States Symmetry Breaking and In-Plane Polarization Cause Chiral Reversal in Diastereomers

In this work, we investigate the electronic transitions and chirality of three isomers of huge conjugated systems: asymmetric diastereomers (MMMM) and two symmetrical diastereomers (PMPM and PPMM). The physical mechanism of flipping has been studied theoretically. The new ribbon-shaped polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) molecule is formed by connecting three graphene-like systems with large conjugated π orbitals. By calculating and analyzing electromagnetic interaction decomposition over distance, it can be found that the chirality reversal of different energies is caused by the symmetrical fracture of TMDM in the Z direction. The chirality reversal at the same energy is caused by the in-plane polarization of the TMDM along the Y direction.     

片状镍粉填充树脂基和石蜡基复合材料的微波电磁特性

以微米镍粉作为原料,采用湿法研磨法制备了片状镍粉,将其作为填料用于制备树脂基导电复合材料和石蜡基复合材料;测定了树脂基复合材料的电磁屏蔽性能与镍粉含量的关系,同时考察了片状镍粉/石蜡复合材料的吸波性能.结果表明,复合材料电磁屏蔽性能(SE)随着填料含量的增加而提高;厚度为5 mm的片状镍粉/石蜡复合材料在2 GHz附近的最小反射率可达-27 dB.这表明所制备的片状镍粉在电磁屏蔽及吸波领域具有很好的应用前景.     

基于蒙特卡罗方法的卫星光学波段闪电辐射观测模拟

我国下一代静止气象卫星风云四号将首次搭载光学闪电成像仪上天,对闪电和与之相联系的强对流天气进行实时、连续观测。对未来风云四号卫星闪电观测资料的特性进行预先研究,一个重要的途径就是建立光学波段的闪电辐射传输模拟算法,对闪电辐射的物理过程及卫星观测到的闪电辐射光学特征进行模拟研究。结合风云四号卫星闪电成像仪观测的几何和波长参数,在构建简化的闪电光源模型和雷暴云模型的基础上,利用蒙特卡罗随机模拟和光子追踪方法,模拟得到了风云四号卫星闪电成像仪观测到的云顶闪电信号,并对其辐射特征进行了初步研究。结果表明,基于蒙特卡罗方法的闪电辐射传输模拟,可以从理论上揭示卫星光学波段闪电辐射观测与最重要影响参数之间的联系,这将为未来星载闪电资料的应用提供非常有价值的信息。     

一种温控的可调表面等离子体光学器件

设计加工了一个三层结构的表面等离子体光学吸收器件,表层结构为规则排列的金质椭圆形微粒。入射电磁波与椭圆形金粒作用激发表面等离子体共振时,由于沿长短轴方向谐振频率不同,使得该器件实现了在近红外谱段两个频率处对入射光近100%的吸收。实验样品用电子束曝光技术加工,实验测量与仿真设计结果一致。此外,由于改变器件表面介质的折射率可以有效调谐器件的谐振特性,通过在器件表面覆盖一向列型液晶层并由温度控制液晶层的折射率,实现了一种温控的可调表面等离子光学吸收器件,调节过程简单可靠并且可重复实现,调节范围达22nm。该器件由于其高吸收效率和可调谐特性,可在太阳能电池以及未来光子集成电路等方面得到重要应用。     

极紫外投影光刻接触孔掩模的快速仿真计算

采用一个极紫外投影光刻掩模衍射简化模型实现了三维接触孔掩模衍射场的快速仿真计算。基于该模型,得到了接触孔掩模衍射场分布的解析表达式,并对光刻成像时的图形位置偏移现象进行了解释和分析。简化模型中,掩模包括吸收层和多层膜两部分结构,吸收层的透射利用薄掩模修正模型进行计算,多层膜的反射近似为镜面反射。以周期44 nm、特征尺寸分别为16 nm和22 nm的方形接触孔为例,入射光方向发生变化时,该简化模型与严格仿真相比,图形特征尺寸误差小于0.4 nm,计算速度提高了近100倍。此外,考虑到多层膜镜面位置对图形位置偏移量的影响,得到了图形位置偏移量的计算公式,其计算结果也与严格仿真相一致。     

视细胞浓度分布对散射光偏振性的影响

人眼视网膜是一种具有高散射特性的生物组织。基于米氏散射理论研究光在视网膜组织中的传输过程对生物组织散射成像具有重要意义。根据解剖学上视网膜结构与细胞分布的特点,引入分子动力学领域的静态结构因子修正辐射传递理论,并采用离散坐标法求解视细胞对散射光偏振性的影响。结果表明散射光偏振性取决于视细胞尺寸与浓度分布等因素。在不同的极角和光程位置,散射光束的偏振性呈现波动性变化,视锥细胞核比视杆细胞核具有更强的散射特性,散射光束的偏振特性变化随散射角的增大而增大。     

多孔型热致变色材料表面辐射特性研究

分别采用固相反应法和胶晶模板法制备出了块状和多孔型的钙钛矿锰热致变色材料。研究了不同制备工艺对材料居里温度的影响,探讨了不同掺杂比例、表面粗糙度和表面微结构对材料表面辐射特性的影响。结果表明,由于制备工艺不同,两种不同结构钙钛矿锰材料的居里温度相差较大,但其发射率均随温度升高而增大;而在室温以上,多孔材料的发射率明显比块状材料要大。同时,表面粗糙度对材料表面辐射特性的影响较大。     

垂直圆管氮气-磁性液体两相流电磁感应现象

基于磁性液体与非磁性气泡磁导率的差异,理论分析与实验研究了氮气-磁性液体两相流的电磁感应现象。以颗粒体积浓度为3.83%的水基Fe₃O₄磁性液体为工质,同时采用物性与其相近的去离子水进行流型的可视化对比研究。研究结果表明,当管内为泡状流、弹状流、搅拌流时均能产生毫伏级的感应电压,且感应电压的峰峰值随着气体流量的增加而增大,另外根据感应电压随时间变化的波形可以辨识出管内的流型。     

一种基于分形结构的复合左右手传输线及其在小型化功分器中应用

首先提出了一种基于互补开口单环谐振器对(CSSRRP)的新型谐振式复合左右手传输线(CRLH TL)和其等效电路模型. 采用Bloch理论对等效电路进行了深入研究, 推导了CRLH TL工作于平衡态的计算公式. 通过等效电磁参数提取, 证明了该结构的负折射率与后向波传输特性. 其次在CSSRRP中引入Koch分形结构, 设计了工作于WiMAX波段的电小平衡零相移传输线. 最后基于设计的零相移传输线制作了一分四串联功分器. 对其进行测试, 测试结果与仿真结果完全符合, 从而验证了设计方法的正确性. 与传统统蜿蜒线状一分四功分器相比, 本文提出的功分器带宽有效展宽56%且尺寸缩减了42%. 基于分形CSSRRP的左手传输线必将在小型化无线通信系统中得到广泛应用.