The pentacene films on the glass/ITO surface: structure and optical properties

Abstract

The structure, morphology and optical transmittance spectra of pentacene films on the (glass/ITO) surface were studied. The films were grown by two methods - the thermal vacuum deposition (TVD) and pulsed laser deposition (PLD). The electron diffraction pattern from thermally deposited pentacene films confirms their polycrystalline structure while the diffraction pattern of PLD-coated layers has a diffusion character. The results obtained showed that layers deposited by the TVD method has an optical spectrum that is characteristic for the pentacene film in contrary to the layers deposited by the PLD method. It is found a sensitivity of the optical transmittance of pentacene films to the ammonia action, which may be used for development the optical gas sensor.     

Molecular structure,vibrational spectroscopic and chemical reactivity of nematogenic p-n-alkylbenzoic acids: A comparative computational analysis

Molecular structure and vibrational spectroscopic studies of higher homologous series nematogenic p-n-alkylbenzoic acids (nBAC) that have 6 (6BAC) and 7 (7BAC) carbon atoms in the alkyl chain have been investigated using the Density Functional Becke3-Lee-Yang-Parr (B3LYP) level with the basis set 6-31++G (d.p) and Hartree Fock (HF) with the same basis set. The observed vibrational spectra has been resolved and assigned in detail for comparision with both the molecules. These results indicate that DFT and HF values are slightly different at both the levels. A comparision of chemical reactivity such as HOMO (E_H), LUMO (E_L) energies, energy gap (E_g), ionization energy (I), electron affinity (A), electro negativity (χ), chemical hardness (η), electronic chemical potential (μ), electrophilicity index (ω), and softness (S) has been made. It has been observed that the decrement has occurred in the energy band gap value of isolated molecule with increment in alkyl chain length. This provides valuable information regarding enhancing the stability of liquid crystal materials by maintaining the conductivity.     

曲线距离法的二维光纤光谱弯曲校正

多目标光纤光谱望远镜可以在一次观测中获得大量的不同天体的光谱数据。从天体探测到的光在通过光纤之后，再通过光谱仪狭缝，然后在CCD传感器中成像为二维光谱图；之后经过光纤光谱数据处理系统的一系列软件处理，最终输出可供天文界使用的一维光谱并存储起来。一维光谱是天文学家研究目标天体的主要手段，它是通过处理二维光谱图得到的。以LAMOST为例，望远镜系统在一次观测后首先会得到32幅由250条光纤光谱组成的二维光谱，然后经过一系列的处理得到一维光谱。在这个过程中，会有很多因素影响到最终一维光谱的精确度。比如由于望远镜使用时间的增加，某些元件会产生磨损、老化或变形，使得二维光谱中光纤形状会产生一定程度的弯曲，这种弯曲在二维光谱的两侧表现得尤为明显。在一幅常见的二维光谱中，纵坐标方向代表了抽取的一维光谱的波长方向，横坐标方向代表了抽取的一维光谱的流量方向，这种弯曲形变的产生会影响到之后的波长定标和流量定标，使得抽取的一维谱信息不准确。目前初步的解决办法是通过与定标灯谱的比对来尽量减少其影响。但这样不仅造成了时间和人力的浪费，而且准确率和效率不高。就这一现状，提出了一种基于曲线距离法的思想，将弯曲的二维谱线校直：首先采用灰度重心法将一幅二维光谱中的250条光纤中心轨迹进行定位，将异常点采用稳健的局部回归方法剔除；然后将中心轨迹进行曲线拟合，得到光纤中心轨迹的方程；通过模仿曲线变弯的逆过程，即保持轨迹上两点间的曲线距离不变，再将弯曲的光谱映射到竖直的法线上，完成校直过程。在整个过程中保持各个对应点的灰度值不变，通过边缘处理和插值运算解决产生的像素点稀疏问题。最后采用累加法进行一维谱抽取，并将校直后抽取的一维光谱与未校直抽取的一维光谱进行比对，比对后可发现校直前后在一维光谱的两端差别较大，其差值谱线也说明了这一点。该方法实现了二维光谱的自动校直，大大提高了抽取一维谱的效率和准确性。二维光谱的预处理和校直方法首先在LAMOST数据上进行验证，鉴于多目标光纤光谱望远镜系统原理的相似性，该处理方法也适用于其他的多目标光纤光谱望远镜系统，具有较好的参考和应用价值。     

温度对AZO薄膜红外辐射性能的影响

随着全球资源的减少和环境的恶化，节能减排已成为人们关注的焦点，具有保温隔热功能的低辐射玻璃成为研究的热点。提高玻璃保温隔热性能最有效的方法就是在其表面涂覆低辐射率层。原材料丰富、导电性能好、可见光透过率高等优势使得Al掺杂ZnO (AZO)薄膜成为最具潜力的低辐射率层。系统研究了温度对AZO薄膜红外辐射性能的影响，分析了变化机理。首先研究了在一定的温度下持续一段时间后，AZO薄膜的红外比辐射率的变化情况。然后研究了在变温环境中红外比辐射率的变化情况。采用直流磁控溅射法在室温下玻璃基片上沉积500 nm厚的AZO薄膜，将薄膜放到马弗炉中进行热处理，在100～400 ℃空气气氛下保温1 h，随炉冷却。采用X射线衍射仪对AZO薄膜进行物相分析，采用扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌变化。利用四探针测试法测量AZO薄膜的电阻率，采用红外比辐射率测试仪测试薄膜红外比辐射率, 可见分光光度计测量可见光谱。测试的结果表明，薄膜热处理前后均为六角纤锌矿结构，(002)择优取向。300 ℃及以下热处理1 h后，(002)衍射峰增强，半高宽变窄，晶粒尺寸长大。随着热处理温度的升高，薄膜的电阻率先减小后增大，200 ℃热处理后的薄膜具有最小的电阻率(0.9×10-3 Ω·cm)。热处理温度升高，晶粒长大使得薄膜电阻率降低。热处理温度过高，薄膜会从空气中吸收氧，电阻率下降。薄膜的红外比辐射率变化趋势和电阻率的一致，在200 ℃热处理后获得最小值(0.48)。自由电子对红外光子有较强的反射作用，当电阻率低，自由电子浓度高的时候，更多的红外光子被反射，红外辐射作用弱，红外比辐射率小。薄膜的可见光透过率随着热处理温度的升高先减小后增大，200 ℃热处理后的薄膜的可见光透过率最小，但仍高达82%。这种变化是由于自由电子浓度变化引起的，自由电子对可见光有很强的反射作用。选取未热处理和200 ℃热处理后的样品进行变温红外比辐射率的测量，将样品放在可加热的样品台上，位置固定，在室温到350 ℃的升温和降温过程中每隔25 ℃测量一次红外比辐射率，结果表明，在室温到350 ℃的温度范围内，AZO薄膜的红外比辐射率在升温过程中随着温度的上升而增大，在降温过程中减小，经过整个升、降温过程后，薄膜的红外比辐射率增大。     

Melamium Thiocyanate Melam,a Melamium Salt with Disordered Anion Sites

Melamium salts are a group of ionic carbon nitride type compounds that has been investigated only scarcely. We herein present a novel representative of this group. A melamium thiocyanate melam (1:1) adduct was synthesized from dicyandiamide and ammonium thiocyanate in sealed glass ampoules. The structure of the adduct was determined from single‐crystal X‐ray diffraction. Melamium thiocyanate melam crystallizes in monoclinic space group P2₁/c (no. 14) with lattice parameters of a = 3.6041(11), b = 28.532(7), c = 10.937(4) Å, β = 99.051(14)°, and Z = 4. While the melamium ions form 2D extended hydrogen bridged networks, the thiocyanate ions are disordered and no distinct structural sites could be assigned to the respective atoms. Instead, continuous columns of electron density located in channels in the porous structure were identified as potential space for anion locations. The compound was further characterized by elemental analysis, FTIR spectroscopy and solid‐state MAS‐NMR spectroscopy of the nuclei ¹H, ¹³C and ¹⁵N. Rietveld refinement of powder samples was performed for phase analysis. Furthermore, DSC‐TG was used to investigate the thermal behavior of the compound.     

A New Approach for Synthesis of Low‐moisture Glycidyl Azide Polymer

In this work, low‐moisture glycidyl azide polymer (GAP) was successfully prepared using a modified two‐step method. The modified method resembles the structure of the classical two‐step method, which is widely used to prepare the GAP. Firstly, epichlorohydrin (ECH) is polymerized into polyepicholorohydrin (PECH), which is subjected afterward to azidation step using sodium azide (NaN₃). Interestingly, minimizing the water content in the final GAP product, which is a challenging when dealing with GAP as a rocket propellant binder, was effectively achieved by utilizing low boiling point solvents instead of the relatively high boiling point Dimethyl formamide (DMF), monitoring the volatility of ECH and controlling the exothermicity of the reaction. Prepared GAP samples were investigated using Fourier transformer infra‐red (FT‐IR), gel‐permeation chromatography (GPC) and elemental analysis apparatus (CHNS) were used to characterize the product. The moisture % in the final product was examined using the Karl‐Fisher Technique. Results showed the successful preparation of GAP with low water content (<0.01 %), high average molecular weight (> 2000 g · mol^–1), 42.82 % nitrogen, a viscosity of 3484 cP at 20 °C, yield ranges between 95–98 % and a polydispersity index of 1.2. The prepared GAP is promising for replacement of the classical GAPs in the energetic materials applications.     

利用带无标签数据的双支持向量机对恒星光谱分类

恒星光谱分类是天文技术与方法领域一直关注的热点问题之一。随着观测设备持续运行和不断改进，人类获得的光谱数量与日俱增。这些海量光谱为人工处理带来了极大挑战。鉴于此，研究人员开始关注数据挖掘算法，并尝试对这些光谱进行数据挖掘。近年来，神经网络、自组织映射、关联规则等数据挖掘方法广泛应用于恒星光谱分类。在这些方法中，支持向量机(SVM)以其强大的学习能力和高效的分类性能而备受推崇。SVM的基本思想是试图在两类样本之间找到一个最优分类面将两类分开。SVM在求解时，通过将其最优化问题转化为具有(QP)形式的凸问题，进而得到全局最优解。尽管该方法在实际应用中表现优良，但为了进一步提高其分类能力，有的学者提出双支持向量机(TSVM)。该方法通过构造两个非平行的分类面将两类分开，每一类靠近某个分类面，而远离另一个分类面。TSVM的计算效率较之传统SVM提高近4倍，因此，自TSVM提出后便受到研究人员的持续关注，并出现若干改进算法。在恒星光谱分类中，一般分类算法都是根据历史观测光谱来建立分类模型，其中最关键的是对光谱进行人工标注，这项工作极为繁琐，且容易犯错。如何利用已标记的光谱以及部分无标签的光谱来建立分类模型显得尤为重要。因此，提出带无标签数据的双支持向量机(TSVMUD)用以实现对恒星光谱智能分类的目的。该方法首先将光谱分为训练数据集和测试数据集两部分；然后，在训练集上进行学习，得到分类依据；最后利用分类依据对测试集上的光谱进行验证。继承了双支持向量机的优势，更重要的是，在训练集上学习分类模型过程中，不仅考虑有标记的训练样本，也考虑部分未标记的样本。一方面提高了学习效率，另一方面得到更优的分类模型。在SDSS DR8恒星光谱数据集上的比较实验表明，与支持向量机SVM、双支持向量机TSVM以及K近邻(KNN)等传统分类方法相比，带无标签数据的双支持向量机TSVMUD具有更优的分类能力。然而，该方法亦存在一定的局限性，其中一大难题是其无法处理海量光谱数据。该工作将借鉴海量数据随机采样思想，利用大数据处理技术，来对所提方法在大数据环境下的适应性展开进一步研究。     

傅里叶中红外光谱结合稀疏表示分类方法鉴别小麦赤霉病感染等级

旨在探索感染不同等级赤霉病的小麦中主要成分含量变化引起的傅里叶中红外光谱信息响应，并结合模式识别方法实现基于傅里叶变换中红外光谱的小麦赤霉病等级无损检测。以感染不同等级赤霉病小麦为研究对象，在4 000~400 cm-1波数范围内采集95个小麦样本的傅里叶中红外光谱数据，利用载荷系数法（XLW）与随机森林算法（RF）分析选取小麦样本傅里叶中红外光谱中的敏感波长，利用稀疏表示分类（SRC）算法建模识别小麦感染赤霉病等级。结果表明：XLW算法和RF算法选择的特征波长作为定性分析模型的输入时模型鉴别准确率与全波段光谱数据作输入时均达90%以上，特征波长提取算法可以有效简化模型并提高效率。RF-SRC模型鉴别效果最好，建模集鉴别准确率达97%，测试集鉴别准确率达96%。小麦感染赤霉病等级的不同会引起小麦中水分、淀粉、纤维素、可溶性氮素、蛋白质、脂肪等物质含量的变化，采用RF算法选择的特征波长均反映了这些物质所对应的傅里叶中红外光谱透射光谱特征的差异，结合SRC模型进行小麦赤霉病等级鉴别可达到最好的鉴别效果。因此，利用傅里叶中红外光谱技术结合模式识别方法对小麦赤霉病等级鉴别是可行的，解释了傅里叶中红外光谱技术检测小麦赤霉病等级的机理。     

小型荧光激光雷达测量六种典型生物战剂模拟物二维荧光光谱

对成团泛菌(Pan)、金黄色葡萄球菌金黄亚种(Sta)、球芽孢杆菌(BG)和大肠杆菌(EH)四种生物战剂模拟物进行了培养和生长曲线测定，四种菌的代时分别为0.99，0.835，1.07和1.909 h；设计研制了近场小型荧光测量激光雷达，266和355 nm波长分别用于测量生物战剂模拟物氨基酸段和NADH段二维荧光谱；在可控的荧光测量腔室，测得了分辨率为4 nm的营养态细菌液态气溶胶以及牛血清(BSA)、卵清蛋白(OVA)两种毒素类模拟物液态气溶胶的二维荧光谱；二维荧光谱数据表明，Pan，Sta，BG，EH，BSA和OVA气溶胶，在氨基酸段的荧光谱形与标准荧光组分色氨酸较为一致，FWHM为60 nm，受培养生化环境、细菌内部荧光组分及比例的影响，荧光分子激发态与基态间的能量差增大，荧光谱带均存在不同程度的蓝/紫移；在Pan，Sta，BG和EH营养细菌气溶胶中均检出了较弱的NADH荧光组分，且水、氮等的拉曼散射不能完全扣除，光谱锯齿严重，FWHM为100 nm；二阶求导后的二维荧光谱表明，荧光谱的高阶处理和分辨识别是可行的。     

不同含水量黑土土壤光谱反射率半经验模型构建

土壤含水量的变化情况与时空分布对热量平衡、农业墒情等具有显著的影响。利用反射率光谱信息反演土壤含水量的研究，可为实现土壤含水量速测、揭示土壤含水量时空变异规律提供科学依据。构建不同含水量黑土土壤反射率光谱半经验模型，深入探究土壤重量含水量与反射率光谱的关系。 制备了12种不同湿度的土壤样品。 采用ASD Field Spec Pro 3地物波谱仪对制备的不同湿度梯度的黑土土壤进行反射率光谱测量。 利用菲涅耳反射率建立土壤表面反射模型；在以往的研究中，Kubelka-Munk (KM)模型中的漫反射率R_∞通常被视为对于给定材料和照明波长的常数或需要反演的参数。通过研究发现，漫反射率R_∞不仅与材料和波长有关，还与土壤含水量相关。利用与土壤含水量相关的吸收系数及散射系数描述了土壤含水量与漫反射率R_∞的关系，并基于KM理论对体散射分量进行建模；进而构建不同含水量黑土土壤反射率光谱半经验模型。 根据实际测量数据选用最小二乘算法对模型参数进行反演，并通过分析反演参数简化模型。最后，将未参与建模的不同含水量梯度的数据代入模型中，验证模型的有效性。结果表明：对比不同含水量土壤反射率光谱的模拟值与实测值在400～2 400 nm波段范围内的模拟精度发现，含水量为200 g·kg-1的土壤反射率光谱的均方根误差最大，为0.008，含水量为40 g·kg-1的土壤反射率光谱的均方根误差最小，为0.000 6，不同含水量下土壤样品反射率光谱的均方根误差的均值是0.005 1。在400～2 400 nm波段范围内，不同波长下黑土土壤反射率光谱的预测均方根误差基本低于0.008，1 920 nm波长处的预测均方根误差最小，为0.002 062。采集长春地区的土壤检验模型的可靠性，配制15个不同含水量样品并对其进行反射率光谱测量。选取9个样品数据用于建模，6个样品数据用于验证。结果表明：在400～2 400 nm波段范围内，不同波长下的长春土壤反射率光谱的预测均方根误差基本低于0.015，525 nm波长处的预测均方根误差最小，为0.000 922 5。综上所述，所建立的模型具有很高的预测精度，可很好地适用于不同含水量黑土土壤反射率光谱的模拟。