磁性液体中非磁性小球与磁性纳米颗粒的相互作用及磁组装

利用磁性液体与聚苯乙烯小球溶液混合得到的复合磁性液体, 研究了聚苯乙烯小球和磁性纳米颗粒在外加磁场作用下的动力学过程. 实验结果表明, 当外加磁场的方向平行于样品平面时, 聚苯乙烯小球在沿着磁场的方向上表现出相互吸引而形成链状结构, 其动力学过程可分为聚苯乙烯小球被反磁化产生相互吸引而形成短链的快过程以及短链间相互吸引形成长链的慢过程; 当外加磁场的方向垂直于样品平面时, 相邻聚苯乙烯小球表现出排斥的相互作用而形成短程有序的二维结构, 当磁场强度增加到一定的阈值时, 聚苯乙烯小球和磁性纳米颗粒形成的团簇会产生相互吸引而组装成复合式的花瓣结构. 关键词： 磁性液体 磁组装 非磁性颗粒     

硅基纳米光镊结构的热分析和捕获特性

针对金属纳米光镊结构进行捕获时存在的光热效应问题,设计了一种硅基双纳米球的光镊结构。采用基于三维频域有限元的算法,对比分析了硅基双纳米球与金基双纳米球结构的增强场分布以及在对聚苯乙烯颗粒捕获势能相同条件下的热效应,发现硅基结构具有发热小、在高光场强度下捕获稳定性好的优点。对所设计的硅基双纳米球结构对聚苯乙烯颗粒的捕获特性进行模拟分析,在稳态场下研究了不同直径颗粒在不同位置受到的捕获力情况。研究结果表明,硅基纳米光镊结构在对微粒进行稳定捕获的同时可有效降低结构热效应带来的影响。     

磁性钴纳米晶的二维自组装

在两种表面活性剂存在下，采用高温醇还原，合成出单分散、平均颗粒尺寸为14±19nm，直径标准偏差小(～18%)的磁性金属Co纳米晶.利用x射线衍射、紫外吸收光谱、x射线光电子能谱及透射电子显微镜对其结构和表面价态进行了分析.并将磁性金属Co纳米晶自组织形成有序的二维(2D)六方紧密堆积结构. 关键词： Co纳米晶 单分散 自组装     

铬过渡层对纳米球刻蚀法制备二维银纳米结构的影响

研究了铬过渡层对纳米球刻蚀法制备二维银纳米点阵结构的影响。首先利用自组装的方法在玻璃基底上制备出单层排列的聚苯乙烯纳米球阵列,然后使用物理气相沉积的方法在二维聚苯乙烯纳米球阵列上沉积一层铬层作过渡层和银层,最后将玻璃基底在乙醇溶液中超声移除聚苯乙烯纳米球,得到二维的银纳米点阵。实验发现,随着铬过渡层厚度的增加,制得的二维银纳米点阵阵列趋于完整,单个的银纳米颗粒由椭圆状转变为三角形形状。实验中测量了所得到的二维银纳米结构的吸收光谱。     

金纳米棒的单光束光操纵及其散射谱的测量

利用波长为800nm的单光束飞秒激光对水溶液中的金纳米棒颗粒进行了稳定地二维光捕获.通过测量金纳米棒的散射谱研究了光阱中金纳米棒之间的耦合相互作用.比较光阱中只有单个金纳米棒被捕获和两个金纳米棒同时被捕获时的散射谱.结果表明,当两个金纳米棒同时被光阱捕获时,金纳米棒之间相互排斥,存在一定的间隔,该间隔使得两个金纳米棒之间没有发生表面等离子耦合相互作用.该实验结果为金纳米棒的光操纵及其在生物分子探测等领域的研究提供技术指导及实验参考.     

氧等离子体处理对GaAs表面单层自组装SiO2纳米球薄膜的影响

二维纳米阵列结构因其重要的光学性能被广泛应用于各类光电子器件。本文对自组装单层SiO2纳米球掩模刻蚀法制备GaAs纳米柱二维阵列结构的关键工艺技术进行了研究。采用旋涂法在GaAs表面制备自组装单层SiO2纳米球,重点研究了GaAs表面氧等离子体亲水处理工艺对纳米球排列特性的影响,获得最佳工艺条件为功率配比100 W+80 W、腔室压力4 Pa、氧气流量20 mL/min、处理时间1200 s,并最终得到排列紧密的大面积单层纳米球薄膜。以单层纳米球为掩模,采用感应耦合等离子体刻蚀技术在GaAs表面制备了纳米柱阵列并测试了其表面光反射谱。测试结果表明,GaAs纳米柱阵列在特定波段的反射率降低至5%,远低于表面无纳米结构的薄膜材料表面高达40%的光反射。分析表明纳米柱可以激发米氏散射共振效应,从而有效降低反射率并提升光吸收。     

包覆燃料颗粒碳化硅层的Raman光谱研究

本文研究了球床高温气冷堆燃料元件中包覆颗粒碳化硅层的Raman光谱. 通过分析不同制备条件下的碳化硅层断面的Raman光谱的峰位、半高全宽与强度, 明确了包覆颗粒中碳化硅层的晶相特征、密度变化和剩余应力等物性.通过分析不同密度碳化硅层一级Raman峰的同步、异步二维相关谱, 发现其LO模较TO模对于密度变化的响应更敏感. 这些结论为研究球床高温气冷堆燃料元件包覆颗粒中碳化硅层的结构及其物性有指导意义.     

用分散聚合反应制备SiO2/PS包覆粒子（英）

采用分散聚合反应制备了纳米SiO2/PS包覆粒子,并对其结构进行了表征。首先在超声波场中用表面活性剂对纳米SiO2粒子进行亲油化处理,然后在氮气保护下利用超声波的分散、粉碎、活化、引发等多重作用,在实现纳米SiO2粒子在反应介质中纳米分散的同时,引发苯乙烯单体在纳米SiO2粒子表面发生分散聚合反应,制备出纳米SiO2/PS包覆粒子。最后,采用SEM,TEM,FTIR,XPS等测试手段对纳米SiO2/PS包覆粒子进行了表征,测试结果表明,PS实现了对纳米SiO2的包覆,形成了核壳包覆结构。     

纳米Fe3O4磁性液体稳定性的研究

从理论上解析了磁性颗粒之间的相互作用对纳米磁性液体稳定性的影响 ,指出磁粒半径和浓度 ,表面活性剂的包覆是影响磁液稳定性的重要因素 .采用湿化学共沉淀法制备了纳米Fe3O4 磁性液体 ,经过TEM等手段的表征 ,证明平均粒径为 10nm ,稳定性良好 .实验研究了加料方式、搅拌速度、分散作用、表面活性剂包覆时机、包覆时间和加入量以及pH值诸多工艺因素对磁液稳定性的影响 ,并分析了这些因素的影响机制     

一种用于LSPR传感器的准正方型银纳米颗粒阵列制备

首先控制聚苯乙烯纳米球(PS球)乳液在基片上的干燥温度,采用自组装方法,使用单一粒径的PS球制备出单层的PS球亚稳态正方排列结构模板。然后,在模板上通过磁控溅射法沉积一层银膜。利用纳米球光刻技术,去掉PS球模板得到二维正方点阵排列的准正方形银纳米颗粒阵列结构。     

Si衬底上插入SiO2膜对Ag纳米颗粒陷光性能的影响

采用磁控溅射法在Si衬底上制备了SiO2介质膜,系统地研究了SiO2膜引入对Ag纳米颗粒的表面覆盖率、形貌、形成机理和光学性质的影响.研究发现引入SiO2介质膜后,Ag纳米颗粒的表面覆盖率显著增加,平均粒径明显降低.基于现有的Ag纳米颗粒形成机理,提出了粗糙表面Ag膜断裂模型以解释其形貌发生变化的原因.紫外-可见光分光光度计测试表明,引入SiO2膜并优化其厚度,可使Ag纳米颗粒的偶极消光峰最大红移86nm,但消光峰强度明显下降.数值模拟计算表明,引入SiO2膜的Ag纳米颗粒所能散射的光子数量最小减少2×1018个.因此,在Si衬底上沉积SiO2膜,不利于Ag纳米颗粒陷光性能的提高.     

功率谱密度法标定光镊的三维光阱刚度

采用四象限探测器和功率谱密度法,搭建了一套快速标定光镊三维光阱刚度的测量系统.实验中,用四象限探测器记录微粒做受限布朗运动时的位置信息,用功率谱密度法标定光阱刚度,测得了直径0.97μm SiO2小球和直径1μm PMMA小球的光阱刚度与激光功率的关系.结果表明:对于SiO2小球,当激光功率为50~120mW时,光阱刚度与激光功率成正比;对于PMMA小球,当激光功率为80~130mW时,光阱刚度与激光功率成正比.该光镊系统可用于生物、物理等微观领域研究的高准确度测力系统.     

纳米TiO2颗粒/亚微米球多层结构薄膜内电荷传输性能研究

本文主要利用TiO₂亚微米球较强的光散射特性设计了纳米TiO₂颗粒/亚微米球多层结构光阳极, 并借助强度调制光电流谱(intensity-modulated photocurrent spectroscopy)、电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy)和入射单色光光电转化效率(incident photon-to-current conversion efficiency), 研究亚微米球的引入对多层结构薄膜内缺陷态、电子传输时间、电子收集效率和界面电荷转移性能的影响. 强度调制光电流谱反映出亚微米球表面缺陷态少, 但其颗粒间接触不紧密, 导致在接触部位形成了势垒, 阻碍了电子的传输, 导致电子传输时间增长. 电化学阻抗谱结果表明不同多层结构电池界面复合无明显差别, 同时底层采用纳米TiO₂ 透明薄膜结构的电池, 其光利用率要明显高于底层采用亚微米球薄膜结构的电池, TiO₂费米能级电子填充水平也相对增大, 使得电池的光电转换效率得到提升. 多层结构复合薄膜电荷传输和光伏特性的研究, 为高效染料敏化太阳电池光阳极设计提供了实验基础.     

利用单层密排的纳米球提高发光二极管的出光效率

在发光二极管(LED)的透明电极层上制作单层六角密排的聚苯乙烯(polystyrene, PS) 纳米球, 研究提高GaN基蓝光LED的出光效率. 采用自组装的方法在透明电极铟锡氧化物层上制备了直径分别约为250, 300, 450, 600和950 nm的PS纳米球, 并且开展了电致发光的研究. 结果表明, 在LED的透明电极层上附有PS纳米球能有效地提高LED的出光效率; 当PS纳米球的直径与出射光的波长比较接近时, LED的出光效率最优. 与参考样品相比, 在20 mA和150 mA工作电流下, 附有PS纳米球的样品的发光效率分别增加1.34倍和1.25倍. 三维时域有限差分方法计算表明, 该出光增强主要归因于附有PS纳米球的LED结构可以增大LED结构的光输出临界角, 从而提高LED的出光效率. 因此, 这是一种低成本的实现高效率LED的方法.     

壳核型磁性纳米纤维素微球的超声制备及表征

以纳米级的Fe3 O4液体作为磁核 ,在非水体系的纤维素DMAc(N N二甲基乙酰胺 ) /LiCl溶液中 ,使用包埋法 ,在超声波的辅助下制备得到了纳米尺度的壳核型磁性纤维素微球 .利用FT IR、XRD及AFM/MFM (原子力显微镜 /磁场力显微镜 )对得到的磁性微球进行了表征 ,证实该微球由磁性的核与纤维素的壳组成 ,微球大小为 30～ 5 0nm ,且具有良好的分散性 .并研究了超声条件对磁性微球尺寸的影响 .     

基于硅柱-磁性液体体系的光子晶体的可调谐负折射特性研究

本文研究了硅柱在MnFe₂O₄磁性液体背景中排列成六边形结构的二维光子晶体的可调谐负折射特性. 利用平面波展开法和时域有限差分法理论研究了硅柱-磁性液体体系二维光子晶体的带隙结构、等频曲线和负折射现象随外磁场强度的变化关系. 模拟结果表明, 硅柱-磁性液体体系二维光子晶体工作在TE模式时, 其负折射特性可由外磁场调节. 在固定背景溶液的磁性颗粒体积分数和入射光频率时, 所研究的折射光束的偏转角和光子晶体的负折射率绝对值随外磁场的增大而增大, 而在固定背景溶液的磁性颗粒体积分数和外磁场强度时, 负折射角和负折射率的绝对值随入射光归一化频率增大而减小. 固定外场强度和入射光频率时, 所研究结构的负折射特性随背景溶液的磁性颗粒体积分数增大而变弱.     

硅纳米颗粒在碳纳米管表面生长的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了硅纳米颗粒在碳纳米管上的生长，并分析了这种复合材料的基本结构.研究表明，由于硅原子和碳纳米管之间的相互作用以及碳纳米管的巨大的表面曲率，硅原子在碳纳米管表面不是形成覆盖碳纳米管的二维薄膜，而是生成具有三维结构的硅纳米颗粒.小纳米颗粒的结构和无基底条件下生成的颗粒结构基本一致.对于大纳米颗粒，不同于无基底条件下形成的球状纳米晶体硅结构，硅纳米颗粒沿管轴方向伸长，其结构为类似于硅晶体的无定形网络结构. 关键词： 纳米颗粒 碳纳米管 硅 分子动力学模拟     

铬过渡层位置及金属沉积角度对纳米球刻蚀法制备二维银纳米点阵结构的影响

利用纳米球刻蚀法制备了二维六角密排三角形银纳米阵列, 通过加入铬过渡层并改变其位置和改变金属沉积角度, 研究它们对点阵结构的影响. 实验发现, 加入铬过渡层所形成的银纳米点阵结构较无铬层有很大改善, 三角形角部更加尖锐, 更能满足传感器对信号检测的要求. 同时, 该过渡层应蒸镀在模板球排列之后, 才能获取更大面积的二维银纳米点阵结构. 在沉积角度对制备二维银纳米点阵的实验中, 基片没有旋转, 采用垂直镀膜方式更容易得到结构完整、结合较牢固、且面积较大、角部尖锐的二维银纳米点阵. 吸收光谱测量进一步验证了铬过渡层对二维银纳米点阵形貌结构的改善作用. 这些为下一步的生物修饰以及生物化学传感器的制备提供了先决条件.     

碳包覆铁纳米颗粒的气相爆轰合成北大核心CSCD

以粉末状与气态二茂铁为原料,以氢气和氧气混合气体为爆轰能源,采用气相爆轰法进行了合成碳包覆铁纳米颗粒实验。XRD和TEM实验结果表明,采用两种不同状态的二茂铁,均得到了纳米碳包覆铁颗粒。该包覆颗粒的组成核为铁或铁碳化合物,外层壳主要由石墨碳组成,大部分球形纳米颗粒尺寸分布于5-30 nm之间。通过对比发现,采用气态二茂铁爆轰时,所得到的碳包铁粒度分布较为集中,壳层厚度比较均匀,且粒子具有较好的球形状。最后结合铁碳合金相图,从热处理角度对气相爆轰合成碳包覆铁纳米颗粒的机理进行了分析,得出产物中α-Fe与Fe_3C的形成过程。分析了碳包覆铁纳米颗粒的磁滞回线,其表现出硬磁性与顺磁性双重性质。     

碳包覆铁纳米颗粒的气相爆轰合成（英文）

以粉末状与气态二茂铁为原料,以氢气和氧气混合气体为爆轰能源,采用气相爆轰法进行了合成碳包覆铁纳米颗粒实验。XRD和TEM实验结果表明,采用两种不同状态的二茂铁,均得到了纳米碳包覆铁颗粒。该包覆颗粒的组成核为铁或铁碳化合物,外层壳主要由石墨碳组成,大部分球形纳米颗粒尺寸分布于5~30 nm之间。通过对比发现,采用气态二茂铁爆轰时,所得到的碳包铁粒度分布较为集中,壳层厚度比较均匀,且粒子具有较好的球形状。最后结合铁碳合金相图,从热处理角度对气相爆轰合成碳包覆铁纳米颗粒的机理进行了分析,得出产物中α-Fe与Fe_3C的形成过程。分析了碳包覆铁纳米颗粒的磁滞回线,其表现出硬磁性与顺磁性双重性质。