单相ABO3型多铁材料的磁电耦合及磁电性质研究

实验发现多铁性钙钛矿物质YMnO3和BiMnO3在接近磁有序相变温度时,其介电常数和正切损失会出现异常,这些现象说明在物质的磁性和介电性质之间存在耦合.通过对系统磁性和铁电性之间可能磁电耦合方式的分析,考虑在系统哈密顿量中加入与自旋关联和极化相关的耦合项,对铁电子系统应用软模理论,对磁性运用基于海森伯模型的量子平均场近似,研究了外磁场诱导的极化、介电的变化和外电场诱导的磁化的变化等,并将以上结果与实验进行了比较和分析,较为合理地解释了一些多铁钙钛矿物质中的磁电现象.     

Hg2CuTi型Mn2NiGe合金的电子结构、磁性对压力、四方变形的响应

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Hg2CuTi型 Mn2NiGe合金的电子结构对外加压力的响应以及Mn2NiGe的电子结构、磁性对四方变形的响应．结果表明：i）随着外加压力的增加,因Ni、Mn原子间距的减小而导致杂化程度的增强,使得态密度整体向低能区域移动,同时,态密度幅度整体略有减小;ii）在由奥氏体相到马氏体相的变形中,同样因Ni、Mn原子间距的减小而导致杂化程度的增强,占据态的态密度向低能区域移动,体系的能量降低,同时,成键态向低能方向移动,反键态向高能方向移动,能带变宽,成键作用加强,最终导致在马氏体相中的稳定性增大;iii）在四方变形过程中,Mn2NiGe总磁矩的变化主要由Ni原子磁矩的变化所产生．     

Hg2CuTi型Heusler合金Mn2NiB马氏体相变微观机理的研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Hg2 CuTi型Heusler合金Mn2 NiB马氏体相变的微观机理。研究表明：伴随着Mn2 NiB马氏体相变的发生,产生了拉长型八面体的畸变。此畸变先是由中心离子Mn的t2g轨道电子的非均匀占据而导致的弱Jahn－Teller效应来驱动。随着畸变的进行, Mn离子的孤对电子由dx2－y2轨道转移到dxy轨道, x、y方向的配体受到的推斥力减小而内移,进一步加剧这一畸变过程,使得dx2－y2和dxy轨道受到配体的推斥力增加,能级升高,而dz2、dyz和dxz受到的推斥力减少,能级降低,从而消除eg 能级和降低t2g能级的简并,体系能量降低,最终体系畸变到一个稳定的马氏体相。     

磁性形状记忆合金Mn2NiGa band Jahn-Teller效应的第一性原理研究

运用第一性原理的方法,研究了磁性形状记忆合金Mn2NiGa在马氏体相变中晶格结构、磁结构、Mn原子d电子结构的变化．研究表明,伴随Mn2NiGa马氏体相变的发生,形成了一个由两根长键及四根短键组成的拉长八面体结构,即产生了沿z轴拉长的Jahn–Teller畸变;在相变时,位于八面体中心的Mn原子的磁矩发生显著的变化,而作为配体的Ni、Ga原子的磁矩变化很微小;Jahn–Teller畸变的发生,是由于晶体的畸变使配位场产生变化,导致Mn原子d电子态密度重新分布,从而使eg和t2g能级分裂所致．     

The analytical transfer matrix method for quantum reflection

In this paper,the analytical transfer matrix method(ATMM) is applied to study the properties of quantum reflection in three systems:a sech 2 barrier,a ramp potential and an inverse harmonic oscillator.Our results agree with those obtained by Landau and Lifshitz [Landau L D and Lifshitz E M 1977 Quantum Mechanics(Non-relativistic Theory)(New York:Pergamon)],which proves that ATMM is a simple and effective method for quantum reflection.     

Ag纳米粒子修饰聚合物纳米尖锥阵列的SERS衬底制备

表面增强拉曼散射(SERS)以其无损、超灵敏、快速检测分析等优点而备受关注,在化学和生物传感等应用领域有着极大的潜力。研制灵敏度高、重复性强、稳定性好的SERS基底,对于实现其在痕量分析、生物诊断中的实际应用具有重要意义。具有微/纳米结构的聚合物具有优异的机械性能、光学性能、耐化学性等优点。通过模板压印法,利用多孔阳极氧化铝(AAO)在聚合物聚碳酸酯(PC)表面制备一种高度有序的纳米PC尖锥阵列结构,然后通过蒸发镀膜在PC尖锥阵列上沉积一层银膜,制备了大面积Ag纳米颗粒修饰的高度有序聚合物纳米尖锥阵列。高曲率纳米针状结构顶端的银颗粒及颗粒之间狭小的纳米间隙能产生大量的SERS"热点"。这种方法得到了均匀,可重复,大面积高增强的SERS活性基底,并进一步研究了不同沉积厚度银膜的SERS特性。用扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征,以结晶紫作为探针分子对这种结构进行研究。结果表明:拉曼信号强度随银厚度的增加显示为先增强后减弱的趋势。基底对结晶紫的拉曼增强因子达到5.4×10~6,基底主要拉曼峰强度的RSD为10%,说明该基底具有很好的检测灵敏性和重复性。此外,基底在存放40 d后,在相同条件下仍然保持着高SERS性能,表现出很好的稳定性。整个制备过程简单易行,重复性好,制作成本非常低廉,而且能够规模化制备,可方便地作为活性基底应用于SERS研究,必将具有广阔的研究和应用前景。     

Heusler合金Ni_2MnGa马氏体相变微观电子结构机理的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理框架下的投影扩充波函数(PAW)方法,研究了Heusler合金Ni2Mn Ga马氏体相变的微观电子结构机理.结果表明:Ni2Mn Ga发生马氏体相变时,其晶体发生了自正八面体结构朝z轴拉长型八面体结构的畸变.此畸变源自于由Ni的eg轨道电子的非均匀排布所引发的强带Jahn–Teller效应,其发生的机制是:通过孤对电子由dx2-y2轨道转移到dz2轨道,导致x、y方向的配体内移,z方向的配体外移,从而使dx2-y2、dxy能级升高,及dz2、dyz、dxz能级降低,消除和降低能级的简并度,体系能量降低,体系畸变到一个更稳定的状态(马氏体相).     

Hg2CuTi型Heusler合金Mn2NiB马氏体相变微观机理的研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了Hg2CuTi型Heusler合金Mn2NiB马氏体相变的微观机理．研究表明：伴随着Mn2NiB马氏体相变的发生，产生了拉长型八面体的畸变．此畸变先是由中心离子Mn的 轨道电子的非均匀占据而导致的弱Jahn–Teller效应来驱动．随着畸变的进行，Mn离子的孤对电子由 轨道转移到 轨道， 方向的配体受到的推斥力减小而内移，进一步加剧这一畸变过程，使得 和 轨道受到配体的推斥力增加，能级升高，而 、 和 受到的推斥力减少，能级降低，从而消除 能级和降低 能级的简并，体系能量降低，最终体系畸变到一个稳定的马氏体相．     

Fe3O4@Au纳米材料的制备和光谱性质

采用共沉淀法制备了Fe3O4纳米颗粒,并以其为晶种利用晶种生长法制备了Fe3O4@Au磁性复合纳米粒子。吸收光谱显示Au壳层成功包覆在了Fe3O4纳米核的表面。以结晶紫为探针分子的表面增强拉曼散射（SERS）光谱展示了Fe3O4@Au良好的SERS活性。     

量子顺电EuTiO_3材料基态磁性的第一性原理研究

EuTiO_3是钙钛矿结构的量子顺电体,实验发现其基态具有平面各向异性G类反铁磁结构,本文运用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了EuTiO_3处于量子顺电相和应力作用下处于铁电四方相时可能的自旋取向和自旋交换耦合作用,分析了自旋耦合作用的路径,探讨了应力对磁性交换路径的作用,结果发现:当体系自由时,EuTiO_3具有自旋沿[110]方向平面内单轴各向异性的G类反铁磁结构,该结构下Eu离子4f电子自旋通过处于面心位置的O 2p实现自旋反铁磁性的超交换耦合,而在外加应力诱导的铁电四方结构下,由于自旋交换路径中Eu—O—Eu键角改变,Eu 4f电子自旋实现了[110]方向的铁磁交换耦合。