第一性原理研究掺杂及未掺杂(TiO2)3团簇的电子性质

为了研究金属掺杂团簇时带隙的变化趋势,本文用Cr, Mo, V, Nb四种元素掺杂 (TiO2)3团簇,并用密度泛函理论下的广义梯度近似（GGA）方法计算。不同掺杂位置的结果表明最好的掺杂位置是3-配位的钛位置。所有掺杂后(TiO2)3团簇的HOMO-LUMO带隙都要比未掺杂时要小,对应高能区态密度峰值左移0.1eV;HOMO的电子云分布主要占据了氧原子的位置,当掺杂团簇被激发时,电子从末端氧原子位置跃迁到掺杂原子。此外,我们进一步的计算表明Cr和Mo是降低(TiO2)3团簇带隙较好的掺杂元素。为了进一步的研究掺杂(TiO2)3团簇的性质以及它在光催化,清洁能源等方面的应用,还需要我们进行实验和理论相结合的研究。     

次声波在油田开发中的应用

次声波在传播过程中衰减极小，这就使它能够在大范围内进行作用。石油开发中利用次声波对储油层进行振动处理，可以提高原油的采收率，降低产出液的水油比，文章介绍了这方面的试验结果和增产机理，讨论了次声波对人和环境的影响问题。     

强地震的前兆次声波研究

利用在北京昌平安装的次声三点阵,对强地震前兆次声波进行了5年的连续观测。统计分析结果表明:强震前约10天内常能测到振幅很强的前兆次声。其三维动态频谱的特点是,振幅由弱逐渐加强,达到极值后变弱;先为长周期波(10-20分),紧跟着短周期波(5-10分),然后又出现更长的周期波,最后长短周期波一起出现。提前时间与三点阵到震中距离之间没有明显的关系,与震级之间也没有明显的关系。     

A2 BNiX6型双钙钛矿分子光电性质的第一性原理研究

A2 BB′X6型双钙钛矿分子材料由于其结构稳定、性质优异、成本低廉等优点受到了人们的广泛关注,具有无毒、环境稳定性高等特点,同时也成为目前太阳能电池研究领域的热点.为了筛选优质的双钙钛矿分子,本文采用密度泛函理论设计了10种A2 BNiX6型双钙钛矿分子.研究了分子的结构稳定性、电子性质和光学性质,分析了不同位置的元素对其能带和光学性质的影响.研究结果表明,A2 BNiX6型双钙钛矿都是直接带隙,非常有利于可见光的吸收.尤其是X位置为F原子的A2 BNiF6的4种双钙钛矿带隙值为1.52～1.69 eV,非常适合作为光吸收材料.光学性质研究表明,A2 BNiF6双钙钛矿是一种透明材料,在透明发光材料方面具有广泛的应用前景.尽管相对于杂化泛函存在一定误差,但这些研究为双钙钛矿太阳能电池的吸光材料提供了理论支持.     

圆柱圆锥状空腔声共振频率的测量

提出一种测量圆柱和圆锥状空腔声共振频率的方法,由微机和信号处理板配合构成的系统完成频响曲线的测量和运算,实验得到的数据和理论计算值相吻合。     

从PhET看国内高校物理虚拟仿真实验教学项目建设

PhET是国际知名的虚拟仿真实验项目,可以在线模拟物理等方面的实验。该项目基于广泛的教育研究,通过直观、类似游戏的环境吸引学生,激励学生通过探索和发现来学习。PhET项目是虚拟仿真实验成功的案例,对我国虚拟仿真实验项目建设有重要参考价值。分析了PhET项目在设计理念、技术手段、项目运营和使用效果等方面的特点,提出了国内高校现有物理虚拟仿真实验项目建设的努力方向。随着国家虚拟仿真实验教学项目共享平台(实验空间)的不断完善,各高校的物理虚拟仿真实验项目将会被弱化,只有发展特色的实验项目才能和实验空间相互补充、协同发展。     

二维准分形结构声子晶体透射特性的数值研究

本文用时域有限差分方法研究了几种具有相似几何结构的准分形声子晶体的透射特性.计算了由水中钨柱组成的二维准分形结构声子晶体的ΓX和FM方向禁带,计算表明,对于钨柱分布在水背景中的情况,这种具有正方形点阵特点的准分形声子晶体存在多频带隙的特点,能带随级数的增大整体地趋向于低频部分.而且这种准分形声子晶体带隙的宽度及中心频率会随声子晶体单胞内结构单元几何形状的改变而改变.     

物理与实际工程交叉课程的教学实践

在实际的石油开发工程中,经常碰到压裂裂缝的渗流问题,而建立一个裂缝渗流物理模型会涉及很多的数学物理概念和方法,把裂缝渗流问题引入到物理教学中,既可以加强学生对物理概念和数学方法的认识,又能对工科学生起到工程训练的目的。我们在教学实践过程中,采用了基于项目学习的教学方式,以突出物理概念、强化工程意识和注重项目学习教育理念这3个方面为重点,在交叉问题设计、课程安排和教学评价等环节上进行了探索。实践表明,物理与实际工程交叉课程的教学,可以用项目学习的方式有效开展,但在选择学生时,以面向大二或大三学生为宜。     

眼动仪在晶体电光调制实验教学中的应用研究

根据晶体电光调制实验内容,将教学过程分成了锥光干涉图观察与描绘、极值法测量半波电压和调制法测量半波电压3个阶段.利用眼动仪对学生在这3个阶段的关注兴趣进行追踪,给出了关注兴趣热点分布图及相应的注视时间、注视次数和注视时长占比等参量,由此分析了学生的注意力集中情况,提出了改进实验教学的方法.     

(TiO2)12量子环及过渡金属化合物掺杂对其电子性质影响的密度泛函理论研究

本文采用第一性原理中基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)方法, 设计了一种新的(TiO₂)₁₂ 量子环结构, 研究了它的几何结构、平均结合能及电子云分布等属性. 在此新型结构的基础上, 分别采用过渡金属化合物MoS₂, MoSe₂, MoTe₂, WS₂, WSe₂和WTe₂进行掺杂, 并分析了掺杂后体系的几何结构及电子属性(如平均结合能、能级结构、HOMO-LUMO轨道电子云密度分布和电子态密度等). 计算结果表明: (TiO₂)₁₂量子环直径为1.059 nm, 呈中心对称分布, 且所有原子组成一个二维平面结构, 使其几何结构比较稳定, 另外该量子环HOMO-LUMO轨道电子云分布均匀, 且能隙为3.17 eV, 与半导体材料TiO₂晶体的能隙的实验值(3.2 eV)非常接近. 掺杂后量子环的能隙均大幅减小, 其中WTe₂的掺杂结果能隙最小, 仅为0.61 eV, MoTe₂的掺杂结果能隙最大, 为1.16 eV, 也比掺杂前减小约2.0 eV. 其他掺杂结果的能隙都在1 eV左右, 变化不大. 这个能隙的TiO₂可以利用大部分的太阳光能, 使TiO₂具有更为广泛的应用.