部分还原氧化石墨烯的制备、 表征及对人宫颈癌HeLa细胞的体外杀伤作用

以氧化石墨烯(GO)为原料, 利用温和方法制备了3种不同还原程度的部分还原氧化石墨烯pRGO₁, pRGO₂和pRGO₃(pRGO_1—3)； 利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 拉曼光谱(Raman)、 X 射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见光谱(UV-Vis)、 透射电子显微镜(TEM)和 EDS能谱对其结构和形貌进行了表征. 细胞实验结果表明, 无激光照射下pRGO_1—3本身的细胞毒性较低; 近红外(NIR)激光照射下pRGO_1—3通过光热和光毒性双重作用杀伤肿瘤细胞. 实验结果显示了pRGO 在肿瘤光热疗法和光动力疗法领域的应用潜力.     

高光谱吸收微纳结构表面提高太阳能温差发电性能的研究

采用飞秒激光等离子体丝（飞秒光丝）在金属铝箔表面以不同飞秒光丝扫描速度（5，15，25，35和45 mm·s-1）制备了微纳结构表面，并在太阳光能量主要覆盖的光谱范围（330～890 nm）内对其进行了反射率测量，发现飞秒光丝制备的微纳结构表面具有显著的高光谱吸收特性，并且飞秒光丝扫描速度越慢，光谱吸收率越强，5 mm·s-1条件下微纳结构表面光谱吸收率达97%以上。将制备的高光谱吸收微纳结构表面作为温差发电片（TEG）光吸收体，以此为基础构建了考虑太阳光辐照及温差发电模块（即TEG模块：结合微纳结构表面的TEG）散热情况的仿真实验环境并进行发电功率测量。研究结果表明，具有微纳结构的铝表面（5 mm·s-1制备条件下）与抛光铝箔或裸发电片相比，光电转化效率（发电效率）可分别提高43.3和10.7倍。进一步研究了TEG模块的温差发电的过程与机理，将TEG模块的温差发电过程分为光热（光能转化为热能）与热电（热能转化为电能）两个转化过程分析：首先在光热转化过程中，微纳结构表面增强了太阳光吸收效率，为光热转化提供更多的光子能量，实现了其在表面更多的热量沉积，进而在之后的热电转化过程中，更多的热能沉积使得TEG模块的载流子迁移率得到了很大提升，这样在同样的温差（发电片冷热端的温度差值）条件下，微纳结构表面与普通表面相比可以获得更高的热电转化效率。因此，微纳结构表面的高光谱吸收性能使得TEG模块经光热转化后得到的高热能沉积使载流子迁移率得到了提高，进而显著提升了TEG模块发电性能，这是微纳结构表面增强TEG温差发电效率的主要原因。这一机理的揭示，为TEG模块发电性能的进一步优化和提升提供了理论依据，对TEG模块的实际应用具有重要的意义。     

基于多酸与1 ,4 ,5 ,8-萘二酰亚胺衍生物的稀土有机-无机杂化材料的设计与合成

基于有机-无机杂化材料的理念，利用稀土硝酸铽[Tb（NO₃）₃]、有机配体BINDI (BINDI=N,N′-双（5-间苯二甲酸）-1,4,5,8-萘二酰亚胺)及Keggin型多酸H₄SiW₁₂O₄₀·26H₂O在溶剂热的条件下反应，成功合成出多酸基稀土配位聚合物Tb₄[SiW₁₂O₄₀]·[BINDI)]₂·[DMA]₁₆。采用X-射线单晶衍射仪、X-射线粉末衍射仪、红外光谱仪、热重分析仪、紫外-可见吸收光谱仪、元素分析仪、荧光光谱仪和电子顺磁共振仪对稀土聚合物的结构组成、热稳定性、发光性能以及光致变色性能进行了表征。X-射线单晶衍射分析发现该稀土配位聚合物结晶于Tetragonal晶系，空间群为P4₂/n，展现出3D手性双螺旋网络结构特征，其中多酸阴离子SiW₁₂O₄₀(简写为{SiW₁₂})镶嵌在稀土有机基团形成的孔道中；红外及紫外吸收光谱分析发现稀土Tb3+与配体（BINDI）配位成键；荧光光谱表明，在380 nm的激发波长下，配体显示出最强荧光发射峰，位于441 nm处，而化合物的最强发射峰位于471 nm处。由于三价铽离子不易被氧化也很难被还原，所以化合物的荧光发射不能归因于金属与配体之间的电子辐射跃迁，且化合物的发射峰与配体的发射峰比较相近，因此荧光主要是配体BINDI的发光。另外Tb(Ⅲ)离子的特殊跃迁发射带没有出现是因为在荧光测试时由于光照的原因导致样品的颜色发生了突变，即发生了光致变色的现象，导致光诱导电子转移以致荧光猝灭。引起金属配合物荧光猝灭的原因通常是光致电子转移，而电子转移的方向是配体中的电子向金属空轨道转移（LMCT）所致，形成配合物后其最大发射峰红移或蓝移是由电子转移导致分子内电子分布的改变，从而引起HOMO-LUMO能隙的减小或增大所致，与配体荧光光谱相比，化合物的发射峰发生了红移。此外，电子顺磁共振结果表明由于化合物中的BINDI配体在紫外与可见光照射下发生电子转移形成配体自由基，以及多酸在光激发下，发生W5+→W6+的过程进一步促进该化合物发生光致变色现象。因此，该化合物具有极其敏锐光致变色的性质。     

石墨片作辅助热沉的高功率半导体激光器热传导特性

为使边发射高功率单管半导体激光器有源区温度降低,增加封装结构的散热性能,降低器件封装成本,提出一种采用高热导率的石墨片作为辅助热沉的高功率半导体激光器封装结构。利用有限元分析研究了采用石墨片作辅助热沉后,封装器件的工作热阻更低,散热效果更好。研究分析过渡热沉铜钨合金与辅助热沉石墨的宽度尺寸变化对半导体激光器有源区温度的影响。新型封装结构与使用铜钨合金作为过渡热沉的传统结构相比,有源区结温降低4.5 K,热阻降低0.45 K/W。通过计算可知,激光器的最大输出功率为20.6 W。在研究结果的指导下,确定铜钨合金与石墨的结构尺寸,以达到最好的散热效果。     

便携式投影仪投影物镜设计

针对当前投影仪光源功耗大，光投影稳定性差，系统结构大的缺点，利用Zemax软件，设计出了一款大视场，短焦距，结构紧凑，适用于便携式投影仪的投影物镜系统。经过优化处理，最终获得的结构具有良好的成像质量，在空间频率为80 lp/mm处中心视场MTF≥0.7，0.8视场MTF≥0.6，边缘视场处MTF≥0.48，畸变小于3%，满足给出的设计指标。并且在规定和要求的像元尺寸范围内能量集中度大于85%，照度曲线0.8倍视场以内整体高于90%，能量集中度高，照度均匀性好，与便携式投影仪能很好地搭配使用。     

激光大动态范围线性测量

为研究探测器在单色光照射下大动态范围的辐射响应度是否不变，建立了基于激光的线性测量装置，并对该装置的测量不确定度进行评价。实验根据双光路叠加法，分别采用功率和照度两种模式研究了光电探测器的线性。对于功率模式，实验测量了6个数量级光功率变化下探测器的大动态范围非线性系数；对于照度模式，将激光导入积分球输出光辐射，测量了探测器在3个量级变化下的非线性系数。实验结果表明:当激光功率模式下探测器的输出电流从0.2 mA变至0.2 nA，探测器的非线性系数全部小于±0.02%；当激光照度模式下探测器光电流从200 nA变为0.2 nA，探测器非线性系数小于±0.02%。由此可知，激光线性装置可以实现功率和照度两种模式测量，满足至少6个量级以上的测量。     

基于共同视域的自监督立体匹配算法

提出了一种基于共同视域的自监督立体匹配算法,该算法根据视差的左右一致性来确定双目图像的共同可视区域,从而抑制被遮挡区域产生的噪声,为网络模型的学习提供了更加准确的反馈信号。研究结果表明:在没有任何标签数据的前提下,所提算法的预测误差降低了11%～42%,且与有监督立体匹配算法的性能相当。     

InN量子点的液滴外延及物性表征

由于1. 55μm波段广泛应用于通信领域,为了探索不同生长温度对InN量子点的形貌影响,并且实现自组装InN量子点在1. 55μm通信波段的发光,对InN量子点的液滴外延及物性进行了相关研究。首先利用射频等离子体辅助分子束外延(PA-MBE)技术在GaN模板上,采用液滴外延方法在3种温度下生长了InN量子点结构。生长过程中靠反射高能电子衍射(RHEED)对样品进行原位监控。原子力显微镜(AFM)表征结果表明随着生长温度升高,量子点尺寸变大,密度减小。在生长温度350℃和400℃下,观测到了量子点;当温度高于450℃时,未观测到InN量子点。当生长温度为400℃时,量子点形貌最好,密度为6×10~8/cm~2,对400℃下生长的InN量子点进行了变温PL测试,成功得到InN量子点在1. 55μm波段附近的光致发光,并且随着测试温度的升高,量子点的发光峰位发生了先红移后蓝移最后又红移的S型曲线变化,这种量子点有望在未来应用于量子通信领域。     

基于多波长类噪声脉冲的掺铒光纤激光器

报道了一种基于多波长类噪声脉冲的被动锁模掺铒光纤激光器。采用980 nm半导体激光器作为泵浦源，2.5 m长的掺铒光纤作为增益介质。锁模机制为非线性放大环形镜(NALM)。通过自相关迹证明输出脉冲为类噪声脉冲。该类噪声脉冲的光谱3 dB带宽可达17.2 nm，边模抑制比为47.7 dB，重复频率为5.434 MHz，单脉冲能量为7.9 nJ。为了实现平坦的多波长输出，在NALM结构中加入Sagnac环干涉仪，获得了最大波长数为5的平坦多波长类噪声脉冲，平坦度为1.995。     

Er3+单掺、Er3+/Yb3+共掺杂Ca12Al14O32F2的 制备及上转换发光性质

利用高温固相法成功制备了Er~(3+)单掺、Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2上转换发光样品。在980 nm激光激发下,Er~(3+)单掺和Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂样品均呈现出较强的绿光(528,549 nm)和较弱的红光(655 nm)发射,分别归因于Er~(3+)离子的~2H_(11/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)能级跃迁。随着Er离子浓度的增加,单掺杂样品上转换发光强度先增大后减小,最佳掺杂浓度为0.8%。共掺杂Yb~(3+)后,Er~(3+)的发光强度明显增大。还原气氛下合成的样品上转换发光强度增大约两倍,可能和笼中阴离子基团变化有关。发光强度和激发光功率的关系表明所得上转换发射为双光子吸收过程,借助Er~(3+)-Yb~(3+)体系能级结构详细讨论了上转换发射的跃迁机制。