Al72Ni20Co8十次准晶的新结构模型

1984年准晶的发现刚由Shechtman等人发表,立即就有科学家借用英国数学家、物理学家Penrose研究数学上的拓扑问题时提出的拼砌图(tiling pattern)来描述其结构.它至少需要两种结构单元按照一种严格的匹配规则(matching rule)无重叠地铺满整个平面来得到完美的准周期结构.这就带来了疑问：为什么准晶的结构需要两种以上的结构单元?这种严格的匹配规则和长程序如何能在急冷凝固这种非平衡条件下得到保证?研究准周期结构生长模型的物理学家们分别从能量最小稳定和熵最大稳定的角度探讨了如何由两种以上的结构单元得到准周期的结构,并且提出随机拼砌相对于严格匹配的拼砌更稳定的观点,但这一课题仍然具有很大的争议.所有这一切说明了拼砌图在描述准晶生长及稳定性方面困难重重.     

Al_(72)Ni_(20)Co_8十次准晶的新结构模型

198 4年准晶的发现刚由Ｓｈｅｃｈｔｍａｎ等人发表 ,立即就有科学家借用英国数学家、物理学家Ｐｅｎｒｏｓｅ研究数学上的拓扑问题时提出的拼砌图 (ｔｉｌｉｎｇｐａｔ ｔｅｒｎ)来描述其结构 .它至少需要两种结构单元按照一种严格的匹配规则 (ｍａｔｃｈｉｎｇｒｕｌｅ)无重叠地铺满整个平面来得到完美的准周期结构 .这就带来了疑问 :为什么准晶的结构需要两种以上的结构单元 ?这种严格的匹配规则和长程序如何能在急冷凝固这种非平衡条件下得到保证 ?研究准周期结构生长模型的物理学家们分别从能量最小稳定和熵最大稳定的角度探讨了如何由…     

单棱镜共光路干涉法制作多结构二维光子准晶

提出一种共路干涉装置用于复杂结构亚微米尺度光子准晶的大面积制作.改变样品旋转角度和曝光次数,设计多种不同旋转对称性的准晶结构,并给出相应的衍射模式以证明其多重旋转对称性.利用该装置可以制作任意复杂结构、任意旋转对称度的准晶结构.同时,分析了旋转轴和旋转角存在偏差时对准晶结构的影响.另外,采用该装置实验制作了十重准晶结构,并用原子力显微镜和衍射测量表征该准晶的长程指向性和十重旋转对称性,实验结果表明:十重晶格结构的直径为1.2μm,最小结构单元尺寸为377nm,与理论设计尺寸1.25μm和392.5nm相比,误差为4%.理论设计和实验结果一致性很好,对研究以光子带隙为基础的纳米光子学器件具有重要的指导意义.     

铝基非晶合金微观结构的特点与演变

选择Al90Fe5Ce5和Al83Zn7Ce10非晶合金来研究铝基非晶合金的微观结构的特点和微观结构的演变.在Al90Fe5Ce5非晶合金中,发现亚稳Al6Fe相与被铝相包裹的二十面体准晶相共存.在Al83Zn7Ce10非晶合金中,金属间化合物Al2ZnCe2为凝固过程中的初生相.金属间化合物Al2ZnCe2可以伴随纳米晶粒铝的晶化而析出.抑制在冷却过程中所形成的各种晶核的成长是铝基合金具有很强的非晶形成能力的主要原因.多种相的竞争形核和有限生长导致了铝基合金具有复杂的结构特点 关键词： 铝基非晶合金 二十面体准晶 预峰 化学短程序     

一维短沟槽复合准晶结构减阻效应及模拟分析

本文测试了人工构建的一维短沟槽复合准晶结构对流体的减阻性能,并与一维短沟槽复合周期结构和一维沟槽周期结构的流阻进行了对比.实验结果表明,一维短沟槽复合准晶结构的减阻效果优于一维短沟槽复合周期结构,其中一维短沟槽十二重复合准晶结构的减阻效果最佳,同时与一维沟槽周期结构具有同样的减阻效果.在机理分析方面,建立了二维光栅的夫琅禾费衍射波模型,对通过一维短沟槽复合准晶结构的波谱特征进行模拟分析. 频谱分析表明,经过二维准周期光栅的相干波强度谱具有谱带结构特征,抑制了大角度方向上的强峰形成.这一结果与流体流过一维短沟槽复合准晶结构相对应,展向上的准周期结构在激活边界层微扰动的同时,也使得二次涡分布比较均匀,从而抑制了展向强扰动的形成,所以能够有效减小流阻.     

8次、12次对称及有关准晶的发现──王宁、陈焕获第二届吴健雄物理奖项目

在５次对称及有关准晶发现之后，王 宁和陈 焕等相继在一些急冷合金中发现具有８次及１２次旋转对称的准晶．进一步肯定周期性平移不是晶体的必要条件．准周期性晶体（即准晶）可以有５，８，１０，１２次等过去所谓的“不允许”的旋转对称．这些准晶中的结构单元如正三角形、正方形、４５°菱形等，都存在于有关的晶体结构中．在传统的晶体中，它们是周期性排列，而在准晶中呈准周期排列．从这个角度来看，准晶的生成及其向有关晶体的转变就显得很自然了．     

准晶结构的激光全息人工制作

报道了用激光全息刻写技术结合感光聚合材料体系制作介观尺度二维准周期结构(准晶). 并在前期工作的基础上，研究了不同曝光量对二维空气柱孔径的影响，不同偏振对准晶结构花样的影响. 实验结果显示，可以制作的二维准晶的空气柱孔径可达100nm，而且结构均匀，无缺陷面积大. 用此实验系统可以制作多种花样二维甚至是三维准晶结构. 目前，除激光全息刻写技术外，用其他传统精密机械加工技术来人工制作介观准晶体尚存在很大挑战性. 关键词： 准晶结构 光子晶体 激光全息技术     

人工构建二维准晶复合结构的减阻特性研究

采用旋转锥板式剪切力测试系统,测试了人工构建的具有五次、八次、十次、十二次对称性的二维准晶结构对甘油和水混合液的减阻性能,并与随机排列结构和周期排列结构的流阻进行了对比.对比试验发现：准晶结构具有显著的减阻效果,其中具有十二次对称性的二维准晶结构减阻效应最大,在剪切率为200—2000 s^-1时,剪切力减小的幅度从15%—9%,其最大减阻量可达到15.4%.进一步在所构建的大尺度二维准晶结构的表面,再复合制备微/纳米粗糙结构,这两种尺度的结构协和作用,可实现减阻效果明显提高. 关键词： 准晶结构 粗糙结构 十二次对称性 减阻     

寻找囚禁在光腔中的玻色-爱因斯坦凝聚体的八重准晶

准晶是一种拥有长程序但不具有周期性结构的一种物质.实验上通过将玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)放置在一个由四个光学腔组成的系统中,通过四个腔中激光照射在凝聚体上从而得到具有八重旋转对称性的准晶.本文结合虚时演化方法和分步傅里叶法从理论上得到了八重准晶体.我们通过这种方法可以实现更为复杂的晶体结构,从而为将来探索新物质提供了可能.     

定向倾斜枝晶生长规律及竞争行为的相场法研究

采用多相场模型对定向凝固过程中倾斜枝晶生长进行了研究, 模拟了单一取向枝晶列的演化规律及不同取向枝晶列汇聚生长竞争淘汰行为. 结果表明, 枝晶尖端过冷度随倾斜角度的增大而增大, 即相同条件下倾斜枝晶尖端位置总是低于非倾斜枝晶; 汇聚生长时择优取向枝晶总是阻挡非择优取向枝晶, 但在抽拉速度较低时, 由于溶质扩散场的相互重叠, 晶界处择优取向枝晶的生长受到相邻非择优枝晶的影响而延缓, 这可能导致非择优取向枝晶淘汰择优取向枝晶.     

准周期光子晶体平板透镜的光会聚

提出了一种能够实现负折射的准周期光子晶体(QPC).该准晶光子晶体具有十二重对称性,由介质背景下空气孔的准周期阵列组成.用时域有限差分方法研究了电磁波通过该十二重准品后的传播行为.对劈形准品样品的研究表明,电磁波在该准晶结构中发生了负折射现象.进一步利用该准晶制成平行平板,研究了平板的表面截面对电磁波传播的影响.发现改变平板的表面截面,可以调节电磁场在板后的分布.在合适的界面条件下,准晶平板对电磁波实现了会聚.因此,在实际应用中应仔细选择适当的界面参数.     

准分形光子晶体多频带隙的特性及其应用

用时域有限差分方法计算了多种准分形结构光子晶体的能带. 数值计算结果表明, 这些结构的光子晶体存在多频带隙的特点, 且带隙的宽度及中心频率以及带隙中导带的中心频率均随准分形光子晶体单胞内结构单元几何形状的改变而改变.     

我国准晶研究成果居世界前列

准晶研究是目前凝聚态物理研究中的一个热门课题.由于准晶的发现与最古老最基本的晶体学定理相违背,故很快引起了科学界的强烈反响,并吸引了许多科学家为之潜心探究.自美国国家标准局的一个研究小组在 1984年 11月 12日出版的“Phys.Rev Lett.”上报道他们发现准晶的首篇论文至今,全世界共约发表了两千篇准晶研究论文.我们选用世界上摘报物理学文献最权威的检索工具——英国出版的《物理文摘》作为调查源,从质和量两个方面对1987年至1991年6月共四年半中摘报的全部准晶文献情报成果进行了较全面的计量研究,结果表明,我国在准晶研究方面取…     

十二重准晶光子结构中的负折射与成像

最近实验证明周期性的光子晶体中存在电磁波的负折射现象，并且观测到亚波长成像．然而，这些研究主要集中在剧期性结构中，对非周期结构的研究还没有相关的报道。文章报道了一种新的理论和实验结果：非周期性十二重准晶光子结构同样存在负折射，并且可以实现超透镜的远场成像。具有这些特性的光子准晶可以广泛的应用于光集成器件中。     

空温式翅片管气化器结霜模型及数值模拟

以分形理论的DLA模型为基础,建立了空温式翅片管气化器深冷表面上霜晶生长的二维模型,模拟了深冷表面上的霜晶生长过程.采用计盒维数法对模拟出的霜晶生长图像进行了分形维数的计算,结果表明深冷表面上霜晶的分形维数较一般冷表面上的分形维数大,从而说明深冷表面上的霜晶具有更加复杂的结构,充满空间的能力更大.这对进一步理解空温式深...     

一维准晶的振动性质

木本简单介绍了准晶的概念和一维Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ准晶的结构，研究了一维准昂链所特有的Ｃａｎｔｏｒ－ｌｉｋｅ积分振动态密度．在准晶的振动本征态中，除了低频区的扩展态和禁带中的局域态外，还有一种以在周期及无序结构中都没有的临界态．文章还讨论了在准晶中引入掺杂和错位等无序后对准晶原子链振动的影响．以上的研究为一种人工准晶体─—准晶超晶格的振动研究提供了理想的模型．     

非晶态Se向纳米晶体Se的转变

采用水淬法制备出块状非晶态硒,通过非晶晶化法获得了六方晶型结构的、晶粒尺寸为6—45nm的块状纳米晶硒,X射线衍射及热分析研究表明非晶态硒向纳米晶硒的转变是由一步晶化完成的,激活能为54—60kJ/mol.并证实了非晶硒的短程序与六方晶型硒相同以及非晶硒的无规线团结构.根据不同方向的晶粒尺寸与晶化温度的关系,发现沿c轴的生长速率大于沿a轴的生长速率.采用无规线团形的分子链在晶界处折叠或延伸到相邻晶粒中的晶化机制解释了晶化过程中激活能低和生长速率沿c轴方向较大的实验结果. 关键词：     

晶体取向对定向凝固平界面失稳行为的影响

采用丁二腈-丙酮透明模型合金研究了不同晶体取向的晶粒在定向凝固条件下的平界面失稳过程.实验选择了三个界面失稳后具有不同生长形态的典型晶粒作为研究对象, 分别为择优生长枝晶、倾斜枝晶和海藻晶.结果表明可发展为择优生长枝晶的晶粒的平界面失稳孕育时间和初始扰动波长最小,海藻晶次之, 倾斜枝晶最大,这与以往的解析结果和相场模拟结果一致. 同时,实验观察发现可发展为择优生长枝晶和倾斜枝晶的晶粒的界面非稳态演化过程与海藻晶显著不同,这表明平界面失稳的非稳态演化过程与晶体取向相关.     

相场模型模拟液固界面各向异性作用下自由枝晶生长

采用自适应有限元方法求解相场模型,分别对界面能各向异性和界面动力学各向异性条件下自由枝晶生长过程进行了模拟.计算表明两种各向异性均显著影响枝晶的生长,随着各向异性的增大枝晶尖端生长速度增大,尖端半径降低. 两种各向异性对自由枝晶生长有着不同形式的影响,在界面能各向异性条件下,枝晶生长稳定性系数与各向异性系数成幂函数关系;而在动力学各向异性条件下,稳定性系数与各向异性系数成线性关系. 关键词： 界面能各向异性 动力学各向异性 自由枝晶生长 相场模型     

晶种分布对氧化锌纳米棒生长的影响

采用水热法在氧化锌晶种修饰的衬底上生长氧化锌纳米棒,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)系统地分析了晶种分布状态对氧化锌纳米棒排列的影响.SEM结果表明随着晶种密度的增大,氧化锌纳米棒从排列无序向具有高度取向的紧密有序纳米棒阵列转变,反映纳米棒端面垂直生长优化;XRD表征显示,随着晶种密度的增大,(002)峰增强,(110)峰减弱,即端面衍射增强,侧面衍射减弱,与SEM结果相对应.同时在生长的氧化锌纳米棒中存在链状和花状的簇结构,分析表明这些簇结构与晶种在衬底上的特殊分布状态有关.