近红外光热转换纳米晶研究进展

近红外光热转换纳米晶材料因其在近红外区(普遍位于780~1 400 nm)的高效光热转换性能,已广泛应用于光热杀死癌细胞、肿瘤治疗、海水淡化等领域。因其多样的液相制备方法和形貌控制、纳米结构复合、逐渐提高的光热转换效率以及表面易于药物修饰等优点,该材料在光热成像诊断、光热治疗等领域引起了学术界的广泛关注。本文综述了近红外光热转换纳米晶的研究进展,主要包括贵金属纳米晶、铜硫族半导体纳米晶、碳相关纳米晶以及这些纳米晶材料构成的复合结构,同时介绍了具有较高光热转换效率的表面等离子体共振(SPR)材料的研究进展,尤其是双模态SPR性质的耦合在光热转换领域的应用前景。基于其性能协同耦合的特性,双模态表面等离子体共振耦合的复合纳米晶将是近几年光热转换纳米晶发展的重要方向。     

Au/Au2S复合纳米球壳微粒的发光特性

观测了金纳米球壳微粒（纳米级Au2S介质外包裹一层纳米级厚的金壳）的荧光光谱，与块状Au2S的荧光峰相比，金纳米球壳的荧光峰蓝移到蓝绿区域，蓝移的主要原因是核－壳纳米复合结构中的表面态和量子尺寸效应。     

银纳米链状材料的制备及近红外吸收性质

报道了利用水/油相界面反应,采用湿化学法合成银纳米链状材料的方法,并对这种材料的近红外吸收性质和光热转换性质进行了研究。TEM分析表明,银纳米材料为链状结构,直径约为50nm,长度分布范围较宽,从几十纳米至几百纳米。这种材料具有强的近红外吸收特性,随着还原剂加入量的增加,吸收带逐渐展宽(800～1300nm),而且平坦。这种材料具有优异光热转换性质,一经808nm激光照射,温度迅速提高。该材料优异的近红外吸收和光热转换性质,使其在红外断层成像和近红外热疗等领域具有广阔的应用前景。     

纳米硫化锌球壳的高压相变研究

 采用同步辐射能量色散X射线衍射（EDEX）技术和金刚石对顶砧高压装置,对纳米硫化锌球壳进行了原位高压X射线衍射实验。最高压力达33.3 GPa。常压下纳米硫化锌球壳为纤锌矿结构和闪锌矿结构共存的混相结构。压力达到11.2 GPa时,纳米硫化锌空心球中的纤锌矿结构全部转变为闪锌矿结构。压力达到16.0 GPa时,发生了由闪锌矿结构向岩盐矿结构的相变,在17.5 GPa和21.0 GPa时分别出现未知峰,33.3 GPa时基本完全转变为岩盐矿结构。两个相变均为可逆相变。     

Au-Au2S复合纳米球壳微粒的空腔谐振及参量讨论

Au-Au2S复合纳米球壳微粒（金纳米球壳），是一种新型复合结构的纳米微粒，其结构为纳米级的Au2S介质球外包裹了一层几个纳米厚的黄金球壳。这种复合纳米球壳微粒可以被抽象为球型谐振腔。报道了它的空腔谐振吸收的实验结果，并且运用经典理论结合介观结构特征，讨论了有关Au-Au2S复合纳米球壳微粒空腔谐振吸收的一些重要参量，其中包括谐振吸收波长、品质因数、谐振能量等。另外，还讨论了金球壳的厚度对这些重要参量的影响。     

中空Ag纳米球壳的制备及性能表征

 以改性聚苯乙烯微球为模板,采用化学镀法在聚苯乙烯微球表面包覆一层银,在四氢呋喃溶液中将聚苯乙烯微球溶解,得到中空Ag纳米球壳。采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪对样品进行了表征及分析,并用紫外可见分光光度计研究了粒子的光学性质。实验结果表明：运用此法成功地制备出中空Ag纳米球壳的内径为250 nm,壁厚约为15 nm,并且成功地使纳米粒子的紫外吸收光谱由600 nm红移至900 nm左右,实现了在可见光至近红外光区调节Ag纳米结构的吸收峰。     

中空Ag纳米球壳的制备及性能表征

以改性聚苯乙烯微球为模板,采用化学镀法在聚苯乙烯微球表面包覆一层银,在四氢呋喃溶液中将聚苯乙烯微球溶解,得到中空Ag纳米球壳。采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪对样品进行了表征及分析,并用紫外可见分光光度计研究了粒子的光学性质。实验结果表明：运用此法成功地制备出中空Ag纳米球壳的内径为250 nm,壁厚约为15 nm,并且成功地使纳米粒子的紫外吸收光谱由600 nm红移至900 nm左右,实现了在可见光至近红外光区调节Ag纳米结构的吸收峰。     

纳米颗粒对金属陶瓷光热转换涂层选择吸收特性的影响

以双金属、氮化物和氧化物作为吸光组元的金属陶瓷涂层是一类极具发展潜力的耐高温光热转换涂层,为了明确其光谱选择性吸收机理,采用第一性原理计算和有限差分时域(FDTD)法研究了WTi、Cr₂O₃和TiN的能带结构、电子结合特性和分布特征对选择吸收特性的影响。研究结果表明：WTi双金属纳米颗粒因Ti的掺杂会产生强烈的原子轨道杂化,导致能带上移和带宽变窄,可以强化对电子的局域限制,有助于增强带间耦合作用和表面等离子体激元共振效应;Cr₂O₃氧化物纳米颗粒中存在较窄的禁带,键长易发生变化,故在高温下其光吸收机制会从电子跃迁方式向表面等离子体激元共振效应转变;TiN氮化物纳米颗粒中不存在禁带,体现出更广的光吸收波长范围,同时颗粒间稳定的键长和较高的载流子浓度增强了体系的稳定性和自由载流子光吸收效应。此外,FDTD模拟发现,小尺寸纳米颗粒在0.3～1.5μm波段内具有很高的吸收系数,而大尺寸纳米颗粒虽然吸收系数不高,但是具有更高的散射系数。基于此,创新性地提出了多尺度分层化金属陶瓷光热转换涂层的组织构筑策略,使不...     

Au纳米颗粒阵列中双光子吸收的饱和过程

采用纳米球蚀刻法制备了Au纳米颗粒阵列.并通过扫描电子显微镜观测了其表面形貌,表明三角形的Au纳米颗粒呈阵列状分布.采用Z扫描方法(800 nm, 50 fs)测量了Au纳米颗粒阵列的三阶非线性光学特性.在较小的激发功率下,结果呈现出双光子吸收效应,随着激发功率不断增加,出现了双光子吸收饱和的过程;非线性折射则呈现出自散焦效应.这种高效率的非线性响应机理使得该种Au纳米颗粒阵列在高速全光开关中有潜在的应用价值. 关键词： 纳米球蚀刻技术 Au纳米颗粒 三阶光学非线性     

Au/SiO2纳米多层薄膜的制备及其性质表征

利用多靶磁控溅射技术制备了Au/SiO2纳米颗粒分散氧化物多层复合薄膜.研究了在保持Au单层颗粒膜沉积时间一定时薄膜厚度一定、变化SiO2的沉积时间及SiO2的沉积时间一定而改变薄膜厚度时,多层薄膜在薄膜厚度方向的微观结构对吸收光谱的影响.研究结果表明:具有纳米层状结构的Au/SiO2多层薄膜在560nm波长附近有明显的表面等离子共振吸收峰,吸收峰的强度随Au颗粒的浓度增加而增强,在Au颗粒浓度相同的情况下,复合薄膜光学吸收强度随薄膜厚度的增加而增强.但当金属颗粒的浓度增加到一定程度时,金属颗粒相互接触,没有观察到纳米层状结构,薄膜不显示共振吸收峰特征.用修正后的M-G(Maxwell-Garnett)理论对吸收光谱进行了模拟,得到了与实验一致的结果.     

金纳米颗粒的有序制备及其光学特性

采用纳米球蚀刻技术在石英衬底上制备了不同高度的金纳米颗粒阵列.通过扫描电子显微镜对其表面形貌进行了观测,表明金纳米颗粒为有序分布的三棱柱结构.通过红外—紫外吸收光谱仪在190—900nm波长范围内对其光吸收特性进行了测量, 并成功观测到了金纳米颗粒表面等离子体振荡效应引起的光吸收峰,结果表明随着金纳米颗粒高度的增加,其吸收峰的位置向短波方向移动(蓝移).同时对金纳米颗粒的光吸收特性进行了基于离散偶极子近似的理论计算,并与实验结果进行了比较. 关键词： 纳米球蚀刻技术 金纳米颗粒 离散偶极子近似     

有序金纳米颗粒阵列的制备及光吸收特性研究

采用纳米球刻蚀技术中漂移法在玻璃基片上制备较大 面积不同直径的聚苯乙烯小球掩模板, 采用磁控溅射技术在掩模板上沉积不同厚度的金薄膜, 去除聚苯乙烯小球后, 通过扫描电子显微镜观察到周期排列的三角状金纳米颗粒点阵. 通过紫外-可见分光光度计测试所制备样品的光吸收特性, 发现表面等离子体共振峰随粒径增大发生红移, 随金纳米颗粒高度增加发生蓝移. 基于Mie理论, 利用Matlab软件编程对不同粒径的金阵列光吸收特性进行理论模拟, 并与实验结果进行对比. 关键词： 纳米球刻蚀 金纳米颗粒阵列 表面等离子体共振     

新型金阴极及其紫外光电发射特性

采用直流磁控溅射法制备了不同厚度的金纳米薄膜,在高纯氮气气氛、800 ℃条件下快速退火,在石英基底上制备了具有表面微纳颗粒的新型金阴极。应用扫描电子显微镜对阴极的表面形貌进行表征,结果表明：阴极表面形成了均匀分布的金纳米颗粒,平均粒径随金纳米薄膜厚度的增加（5 nm至20 nm）从300 nm增大到800 nm。在190~360 nm紫外光下,对阴极的光电子发射特性进行了研究,结果表明：相对于平面阴极,新型金阴极的光电子发射效率提高了10倍以上,最高可达到平面阴极的16倍,且随颗粒粒径的减小而增大。采用三步光电发射模型对上述结果进行理论分析,表明阴极光电效率的提高主要由于阴极光电发射面积的增加和局域强电场导致的表面势垒降低。     

球壳结构金阴极及其X射线光电发射特性

以聚苯乙烯微球为模板, 采用种子-生长法在聚苯乙烯微球表面镀覆金球壳层, 以不同浓度旋涂分散在阴极衬底上, 热处理去除聚苯乙烯模板, 初步制备出表面具有金球壳结构的反射式金阴极样品, 通过金相显微镜和扫描电镜研究其表面形貌, 结果表明: 阴极表面球壳的直径约为10 μm, 高温去除聚苯乙烯微球模板后金沉积层具有良好的自支撑性, 球壳厚度约70-90 nm, 球壳表面主要由30-60 nm的晶粒突起组成. X射线光电发射测试表明, 反射式球壳结构阴极在200-1500 eV波段光电效率相对于平面薄膜阴极有明显提升, 其量子效率可达到平面阴极的3倍以上, 理论分析表明: 球壳结构阴极特殊的表面结构引起光电发射面积的增大和表面势垒的降低, 是阴极光电发射效率提高的主要原因.     

Au80Sn20合金焊料制备工艺

针对高功率二极管激光器的封装要求,通过磁控溅射的方法制备了Au80Sn20合金焊料,使用扫描电子显微镜（SEM）观察其微结构和表面形貌;利用能谱仪（EDX）和X射线荧光测试仪分析其成分;采用差热分析法（DTA）测试其熔化温度,并用制备的Au80Sn20合金焊料进行了可焊性实验。结果表明:磁控溅射法可以制备Au80Sn20合金焊料,其制备的Au80Sn20合金焊料表面无明显缺陷,结构致密;成分与理论值接近;熔点与理论熔点接近;焊接浸润性好,空洞率小,强度大。     

Synthesis of Au nanorods via autocatalytic growth of Au seeds formed by sonochemical reduction of Au(I): Relation between formation rate and characteristic of Au nanorods

The sonochemical formation of Au seeds and their autocatalytic growth to Au nanorods were investigated in a one-pot as a function of concentration of HAuCl₄, AgNO₃, and ascorbic acid (AA). The effects of ultrasonic power and irradiation time were also investigated. In addition, the formation rate of Au nanorods was analyzed by monitoring the extinction at 400 nm by UV–Vis spectroscopy and compared with the growth behavior of Au seeds to nanorods. Most of the reaction conditions affected the yield, size, and shape of Au nanorods formed. It was confirmed that the concentration balance between HAuCl₄ and AA was important to proceed the formation of Au seeds and nanorods effectively. The formation rate became faster with increasing AA concentration and dog-bone shaped nanorods were formed at high AA concentration. It was also confirmed a unique phenomenon that the shape of Au nanorods changed even after the completion of the reduction of Au(I) in the case of short-time ultrasonic irradiation for Au seed formation.     

Effects of density-and momentum-dependent potentials in Au+Au collisions at intermediate energies

Based on an isospin-dependent transport model, the effects of the density-and momentum-dependent potentials are studied by simulating Au on Au collisions at 90, 120, 150 and 400 MeV/nucleon. It is found that the calculated results overestimate the experimental data on the directed flow and underestimate the data on the elliptic flow for protons. The impact of the density-and momentum-dependent potentials is observed in the mid-rapidity region of the final spectra. At 90 MeV/nucleon, the momentum-dependent potential has a larger impact on the observables than the density-dependent potential, and the elliptic flow has a higher value with the positive effective mass splitting. At 400 MeV/nucleon, however, the opposite is observed. The rapidity dependence of the elliptic flow for protons is sensitive to the symmetry energy. A soft symmetry energy corresponds to a higher value of the proton elliptic flow.     

激光金等离子体中Au52+静态能级寿命的相对论多组态计算

根据扩展的相对论多组态Dirac-Fock理论,采用"多功能相对论原子结构程序(GRASP2)",计算类钴Au52+的能级寿命、能级宽度和光谱跃迁波长,计算所得波长值与实验结果符合较好.能级寿命与能级宽度的大小关系符合海森堡的能量与时间测不准原理.     

激光金等离子体中Au48+离子的光谱分析和能级寿命

根据扩展的全相对论多组态Dirac-Fock理论,采用"多功能相对论原子结构程序GRASP2(General-Purpose Relativistic Atomic Structure Program 2,1992),考虑量子电动力学(QED)效应和Breit修正,结合惯性约束聚变(ICF)实验室等离子体中已经观察到的激光照射Au元素所产生的一些多重电荷态离子的外壳层共振线跃迁光谱,选取重要的电子组态,计算激光金等离子体中类镓Au48+离子的光谱跃迁波长、能级寿命和能级宽度.计算所得波长值与实验值符合较好,能级寿命与能级宽度的大小关系符合海森堡的能量与时间测不准原理.计算结果对金等离子体中的离子平均寿命、电荷态分布和平均电离度的研究具有一定的参考价值.