“看见”一种新型的二维冰结构

 固体表面与水(冰)形成的界面是自然界中最常见的界面之一。它直接或者间接地影响到我们的日常生活以及工业技术的方方面面,对于该问题的科学研究涉及表面物理、大气化学、环境科学等多个领域。其中,水在固体表面发生的多相结晶过程是人们研究水和固体界面的一个重要方面。在地上,这种结冰过程能形成美丽的冰川,也会导致路面和铁轨结冰而阻碍交通;在空中,这种结冰过程是大气层循环中的一个重要组成部分,同时也是很多起飞机事故的元凶。     

微米BCN棒的制备及相关材料的物理性质

轻元素共价键硼碳氮（ＢＣＮ）化合物随组分和原子环境的变化，表现了由半金属到宽湿润地导体之间可调的物理性质，利用偏压辅助的热丝化学气相沉积方法，成功地制备了直径为２０μｍ、长度为１００μｍ的微米量级ＢＣＮ棒，并进一步研究了它的化学成分和原子键态。     

Bi- and Au-Induced Reconstructions on GaAs（001）-2 × 4 Surface

Submonolayer Bi and Au adsorptions on the GaAs（001）-2× 4 surface are investigated by scanning tunnelling microscopy, low energy electron diffraction and first-principles calculations. The 1 ×4 and 3 × 4 reconstructed surface induced by Bi and Au, respectively, are revealed and their structural models are proposed based on experiments and first-principles calculations. Moreover, the validity of the recently proposed generalized electron counting （GEC） model [Phys. Rev. Lett. 97 （2006） 126103] is examined in detail by using the two surfaces. The GEC model perfectly explains the structural features, such Bi-1 × 4 surface and the 3x arrangement of four-atom Au as the characteristic short double-line structure in the clusters.     

NOVEL FORMATION AND DECAY MECHANISMS OF NANOSTRUCTURES ON THE SURFACE

For decades the research on thin-film growth has attracted considerable attention as these kinds of materials have the potential for a new generation of device application. It is known that the nuclei at the initial stage of the islands are more stable than others and certain atoms are inert while others are active. In this paper, by using kinetic Monte Carlo simulations, we will show that, when a surfactant layer is used to mediate the growth, a counter-intuitive fractal-to-compact island shape transition can be induced by increasing deposition flux or decreasing growth temperature. Specifically, we introduce a reaction-limited aggregation (RLA) theory, where the physical process controlling the island shape transition is the shielding effect of adatoms stuck to the stable islands on the incoming adatoms. Moreover, the origin of a transition from triangular to hexagonal and then to inverted triangular as well as the decay characteristics of three-dimensional islands on the surface and relations of our unique predictions with recent experiments will be discussed. Furthermore, we will present a novel idea to make use of the condensation energy of adatoms to control the island evolution along a special direction.     

超小碳纳米管的高效率光致可见发光

镶嵌在分子筛骨架中的4A直径的单壁碳纳米管可发出高效的、位于可见光区的光致发光．发光谱呈较宽的线形，其效率约为1％—5％．无论是对激发光的响应，还是发光强度都有很强的偏振依赖特性．结合其吸收光谱、拉曼光谱以及电子能带结构的理论计算，作者讨论了4A碳纳米管的发光机制，并给出了合理的解释．     

Zn/GaAs(110)系统的表面弛豫及其对费密能级钉扎的影响

在紧束缚近似下，利用自洽总能计算给出了Ｚｎ／ＧａＡｓ（１１０）系统的表面几何结构．证明了低覆盖下Ｚｎ／ＧａＡｓ（１１０）表面弛豫是一普遍现象，它对准确地描述费密能级钉扎位置十分重要．由于吸附Ｚｎ原子的高局域ｓ轨道与表面Ｇａ原子ｓｐ^３悬挂键轨道的杂化，使成键态位于能隙中距价带顶０.７３ｅＶ处．进一步给出了与其它元素吸附和清洁ＧａＡｓ（１１０）表面的理论与实验结果之比较     

Sc替代Y-Ba-Cu-O(123)系统的Cu位对该系统电子结构的影响

本文计算了高温超导材料YBa₂Cu₂ScO₇的电子结构。对于Sc替代Cu1和Cu2晶位的两种情况都进行了研究。后者对Cu-O二维面的电子结构的影响较大,有可能破坏高温超导性。但计算表明,替代Cu1晶位的可能性要大一些。本文结果显示,Sc的成键分波轨道与其余四个3d轨道的交迭分裂约为4eV,据此可用近红外荧光实验判定在Sc-Y-Ba-Cu-O高温超导材料中,Sc究竟是替代Y晶位还是Cu晶位。 关键词：     

表面科学研究回顾与21世纪发展展望

表面与界面是材料物理、化学性质发生空间突变的二维区域,材料的许多重要物理、化学过程首先发生在表面,同时材料的很多破坏和失效也首先起源于表面和界面。因此,表面是材料与外部环境直接发生联系的窗口,从研究材料表面界面的各种物理化学过程入手最终可以达到改善材料性能的目的。过去１０年中,材料表面科学在促进材料科学基础研究、推动新材料新技术发展中发挥了关键作用。世纪之交乃至下一世纪,表面科学将面临新的挑战和机     

基于路径积分分子动力学与热力学积分方法的高压氢自由能计算

在相图研究中, 严格计算一个真实系统在特定温度、压强下的自由能是近年来该领域理论方法发展的前沿. 自Mermin提出有限温度密度泛函理论后, 在电子结构层面, 弱关联系统中人们就其在对自由能贡献的描述已相对完善, 但在原子核运动的描述上, 热运动与量子运动的非简谐项却总被忽视. 本文将路径积分分子动力学与热力学积分结合, 对300 GPa下氢晶体Cmca 结构中原子核热涨落与量子涨落对自由能的影响进行了分析. 发现在100 K核量子涨落非简谐项的贡献约为15 meV每原子, 远大于不同结构间静态焓的差别. 该研究提醒人们简谐近似在核量子效应描述中可能存在的不准确性(即使在低温下). 同时, 我们采取的方法 也为人们进行自由能的准确计算提供了一个简单有效的手段.     

Magnetic Behaviour of Antiferromagnetic Monolayer under an External Field

Magnetic behaviour of antiferromagnetic monolayer under external field is studied. This is the first time to calculate all components of spin statistical average of an anti ferromagnetic system with the random-phase approximation. To do so, a method is developed by many-body Green‘‘s function theory. Magnetization and susceptibility are investigated when external field is applied in either the x- or z-direction. The results are compared with the ferromagnetic monolayer.