TFSI钝化晶体硅表面性质的第一性原理研究

晶体硅表面钝化是高效率晶体硅太阳能电池的核心技术,直接影响晶体硅器件的性能。本文采用第一性原理方法研究了一种超强酸-双三氟甲基磺酰亚胺(TFSI)钝化晶体硅(001)表面。研究发现,TFSI的四氧原子结构能够与Si(001)表面Si原子有效成键,吸附能达到-5.124 eV。电子局域函数研究表明,TFSI的O原子与晶体硅表面的Si的成键类型为金属键。由态密度和电荷差分密度分析可知,Si表面原子的电子向TFSI转移,从而有效降低了Si表面的电子复合中心,有利于提高晶体硅的少子寿命。Bader电荷显示,伴随着TFSI钝化晶体硅表面的Si原子,表面Si原子电荷电量减少,而TFSI中的O原子和S原子电荷电量相应增加,进一步证明了TFSI钝化Si表面后的电子转移。该工作为第一性原理方法预测有机强酸钝化晶体硅表面的钝化效果提供了数据支撑。     

塞曼效应仿真实验平台

塞曼效应实验是学生了解原子具有磁矩和空间取向量子化现象的重要实验,至今塞曼效应仍是研究能级结构的重要方法之一.为了能够让学生更加清楚地了解塞曼效应实验的基本原理和操作规程,针对教学中的重点和难点,运用flash软件制作出塞曼效应仿真实验.该程序可全程高度仿真实验过程,具有界面友好、易于操作、无需安装等优点.为实验教学提供了一种新的辅助方式.     

基于深度学习的离轴菲涅耳数字全息非线性重构

针对离轴菲涅耳数字全息图,提出基于深度学习的单幅数字全息非线性重构方法 .采用经典的菲涅耳衍射积分模拟数字全息成像以供给网络训练所需样本,利用深度卷积残差神经网络通过学习数字全息图与相关物像之间的非线性数学映射关系实现全息图的物像重构.数值模拟表明,与传统的频率滤波和四步相移技术实现菲涅耳数字全息重构相比,本文提出的方法可直接消除零级像及孪生像,无需条纹物项抽取预处理步骤,且重构的物像具有较高的质量,针对相同记录参考光下不同衍射距离所生成的测试集亦具有较强的稳健性.     

激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层的强化机制及耐磨性

为提高金属材料表面涂层的耐磨性,采用激光熔覆工艺制备了Al_2O_3增强Fe901金属陶瓷复合涂层,研究了Al_2O_3陶瓷增强相对Fe基熔覆层组织与性能的影响。利用扫描电镜和X射线衍射仪检测了复合涂层的微观组织和物相;采用显微硬度仪和摩擦磨损试验机分析了复合涂层的显微硬度与耐磨性。结果表明:Fe901涂层的组织以柱状枝晶和等轴枝晶为主,添加的Al_2O_3可促使涂层组织转变为均匀的白色网状晶间组织及其包裹的细小黑色晶粒;复合涂层中的Al_2O_3陶瓷颗粒表面发生微熔,与Fe、Cr结合生成Fe3Al及(Al,Fe)4Cr金属间化合物,起到增加Al_2O_3陶瓷颗粒与金属黏结相结合强度的作用;当Al_2O_3陶瓷颗粒的质量分数为10%时,复合涂层的显微硬度较Fe901涂层增加了16.4%,复合涂层的摩擦磨损质量损失较Fe901涂层降低了50%;添加适量的Al_2O_3陶瓷有助于提高涂层的显微硬度及耐磨性。     

乙醇分子内及分子间脱水反应机理的计算化学实验研究

介绍了一个面向大三下或大四上本科生的计算化学探索性实验。通过研究乙醇分子内及分子间脱水反应机理,从分子水平理解醇脱水反应过程中酸催化剂的作用机制和反应的能量路径。通过本实验,使学生初步掌握量子化学计算通用软件高斯(Gaussian)的使用方法,掌握结构优化、频率计算、过渡态搜索等基本计算操作,并学会采用量子化学计算手段来研究化学反应的基本过程,为将来科研工作打下重要基础。     

催化光度法时间程序测定土壤中痕量碘

碘是评价环境的重要元素之一,是地球化学勘察样品常测元素。本实验建立了艾斯卡试剂分解-热水提取样品,催化分光光度法时间程序测定碘的方法。详细讨论了艾斯卡试剂手工制作与行星球磨机制作的利弊;;参比液的选择;17℃-25℃不同环境温度条件对实验结果的影响;全程序空白溶液,与36g/L的碳酸钠溶液两种方法制作标准曲线及标准曲线线性范围;样品烧结时间及温度;乙酸用量对样品测试吸光度的影响。结果表明：利用行星球磨机制作艾斯卡试剂,选择试剂空白为参比液,在19℃的恒温环境下,采用36g/L的碳酸钠溶液制作0-8ug/mL标准曲线,样品采用0-300℃、300-500℃、500-750℃三阶段升温,750℃保持30min的烧结程序,乙酸用量为5mL时可以得到可靠的结果。该方法克服了艾斯卡试剂制作困难、样品烧结结块及实验反应速率过快等困难。通过方法学考察表明：基于所建方法碘元素校准曲线系数＞0.999;方法检出限为0.2 mg/kg;测定GSS36、GSS37、GSS38、GSS40、GSS47、GSS48、GSS49等9种国家一级标准物质,结果均在参考值范围内,相对标准偏差RSD＜5%。该方法测定的结果准确度及精密度高、 检出限低、减少碘记忆效应的存在,适用于地球化学勘察土壤样品中碘的测定。     

交互模式-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定生态地球化学植物样品中7种金属元素

植物样品中各元素的含量,是评价土壤质量及健康的重要指标。为满足测定大批量生态地球化学植物样品中多金属元素分析要求,建立了交互模式-ICP-MS法测定植物样品中7种痕量金属元素的定量分析方法。讨论了ICP-MS的STD、KED（He）、交互模式3种方法测定植物样品中7种金属元素结果。实验结果表明：利用工作曲线法配制Hg标准溶液,更改82Se在线校正方程系数为1.83,在ICP-MS的交互模式下测定植物样品中82Se,63Cu,60Ni,66Zn,111Cd,75As、202Hg可以得到准确可靠的结果,克服了植物样品中Se和Hg元素测定的难题。基于所建方法各元素校准曲线系数＞0.999;方法检出限为0.0004~0.08mg/kg;加标回收率在96.2%-107%之间;测定GBW10010a（大米）、GBW10012（玉米）、GBW10021（豆角）3种标准物质,结果均在参考值范围内,相对标准偏差RSD＜10%。该方法前处理简单、灵敏度高、准确度高、分析速度快,适用于生态地球化学评价植物样品多金属元素同时测定。为地球化学调查工作中分析测试植物样品中金属多元素的快速测定提供了新思路。     

Sr_2CeO_4:Nd~(3+)纳米粒子的合成和近红外发光

采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备了Sr2CeO4和Sr2CeO4:Nd3+发光纳米粒子。样品的结构及性质采用XRD,TEM,荧光光谱及荧光衰减曲线等进行表征。在1200℃煅烧1h能够得到均匀的类球形Sr2CeO4:Nd3+纳米粒子,其粒径大小为20~40nm,并具有良好的分散性和高效的近红外发光特性。Nd3+合适掺杂浓度为0.15%(摩尔分数)。对Sr2CeO4:Nd3+近红外发光的机制分析表明:通过基质Sr2CeO4吸收紫外光,基团CeO4发生了电荷转移达到激发态,并将激发态能量传递给了Nd3+,从而使Sr2CeO4:Nd3+产生了特征的近红外发射。     

Chiral lateral optical force near plasmonic ring induced by Laguerre-Gaussian beam

Owing to the good adjustability and the strong near-field enhancement, surface plasmons are widely used in optical force trap, thus the optical force trap can achieve excellent performance. Here, we use the Laguerre-Gaussian beam and a plasmonic gold ring to separate enantiomers by the chiral optical force. Along with the radial optical force that traps the particles, there is also a chirality-sign-sensitive lateral force arising from the optical spin angular momentum, which is caused by the interaction between optical orbit angular momentum and gold ring structure. By selecting a specific incident wavelength, the strong angular scattering and non-chiral related azimuthal optical force can be suppressed. Thus the chiral related azimuthal optical force can induce an opposite orbital rotation of the trapped particles with chirality of different sign near the gold ring. This work proposes an effective approach for catchingand separating chiral enantiomers.     

液相色谱-串联质谱法快速测定蔬菜中19种农药残留

建立了蔬菜中19种农药残留的快速测定方法。蔬菜样品用乙腈-甲酸均质提取,经三氯甲烷液-液萃取,溶剂转换后加入甲苯作为保护剂;经N-丙基乙二胺(PSA)、石墨化碳黑(GCB)净化,液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)正离子源(ESI+)、多反应监测模式(MRM)测定,基质匹配标准工作曲线定量。蔬菜样品基质在50~1 000ng/mL浓度范围内线性关系良好(r20.99)。在0.01、0.02、0.04mg/kg添加浓度水平下,各农药回收率在65.4%~120.0%之间,相对标准偏差(RSD)在3.35%~17.46%之间。实验发现QuEChERS各吸附剂对极性和化学结构不同农药的吸附作用有所不同,进一步通过正交试验设计的优化,得到了一组极性有差异和化学结构不同的农药净化用吸附剂和保护剂的组合方式。