铜酞菁LB膜与金属界面光二次谐波现象

从铜酞菁的衍生物(copper tetra-tert-butyl phthalocyanine, CuttbPc) LB 膜与金属(Al)界面处观察到较强的光二次谐波信号. 初步认为其原因是界面上所形成的空间电荷感应电场打破了分子原有的对称性. 运用四层物理模型来分析界面中的非线性光学过程, 计算出二次谐波信号强度与膜厚、偏振角及入射角的依赖关系, 与实验数据符合较好. 研究结果表明, 光二次谐波信号的产生与界面静电现象有密切关系, 可作为检测界面空间电荷感应电场、揭示其产生物理机制的有力工具.     

中心对称双酞菁铥LB膜二次谐波产生特性

利用二次谐波产生(SHG)方法研究了中心对称分子稀土夹心双酞菁铥(TmPc₂) Langmuir-Blodgett (LB)膜二阶非线性光学特性, 测量了二次谐波强度随入射基频光入射角的关系, 并对其二阶非线性产生机制进行了讨论. 实验结果表明, TmPc₂分子LB膜具有较好的二次谐波信号, 二次谐波信号强度的最大值在基频光入射角为45°的地方, 其二阶非线性极化率χ⁽²⁾和分子超极化率β分别为1.152×10^-8和1.905×10^-30 esu. 通过测量样品二次谐波信号的偏振特性, 并与理论分析相比较, 得出其二阶非线性起源于电四极子作用机制.     

双极性半导体钝化膜空间电荷电容分析

钝化膜的空间电荷电容的测量(Mott-Schottky(M-S)曲线)是研究其半导体性质的重要手段, 双极性半导体钝化膜在耗尽态电位区M-S曲线斜率往往会发生改变, 首先建立了半导体富集态、耗尽态以及反型态空间电荷电容的统一计算公式, 进而将双极性半导体钝化膜空间电荷电容等效为钝化膜/溶液界面处电容和内层钝化膜/外层钝化膜界面处的np结电容的串联, 模拟计算结果能够很好地解释M-S曲线斜率发生改变这一实验现象. 同时, 计算结果表明, 对于双极性半导体的M-S曲线, 利用其直线部分的斜率、直线与电位坐标轴的截距来确定钝化膜的载流子浓度以及平带电位会产生一定的误差.     

适合倍频光波导的多层LB膜结构研究

制备非中心对称的NMOB/CdA交替Y型累积LB膜,测量了它的二阶非线性光学特性.为了改善多层膜的有序性,研究在拉制NMOB/CdA多层膜时提高膜均匀性的两种方法,增强了它的二阶非线性光学特性.最后,制备光栅耦合的NMOB/CdA多层膜光波导,测量了它的Cerenkov相位匹配光学二次谐波产生.     

非线性光学研究水及电解质水溶液界面——空气/电解质水溶液界面特定阴阳离子效应

水及电解质溶液界面在物理、化学、环境及生物等各种过程中扮演着至关重要的角色。百年来科学家用各种实验及理论方法研究水及电解质溶液界面,试图理解其界面的结构及动力学。最近的实验和理论研究表明离子能够影响电解质水溶液界面结构,可极化性大的阴离子甚至会在界面富集。本文综述了我们研究组近年来利用二阶非线性光学方法--非共振的二次谐波与和频振动光谱研究水及电解质溶液界面的进展。首先我们研究了空气/纯水界面非共振二次谐波信号的来源,研究结果证明了空气/纯水界面非共振二次谐波信号完全可以归结为电偶极贡献,为此方法在电解质溶液界面的研究奠定了基础。同时,用偏振及对称性分析对空气/纯水界面和频振动光谱峰进行了归属,提供了纯水/空气界面结构新的物理图像。在此基础上,我们对几种电解质水溶液界面进行了深入研究,结果证明不仅可极化性大的离子会在水界面富集,并使界面层增厚,可极化性小的阴离子对界面层厚度也有影响,甚至阳离子也会在一定程度上影响界面水分子结构。     

界面电场对血红蛋白在多孔金电极上的吸附和生物活性的影响(英文)

蛋白质的界面吸附及其生物活性因它在构建生物传感、生物电子器件和生物燃料电池等方面具有重要的作用而倍受关注.对此,界面电场是吸附的一个重要影响因素,它能明显地影响蛋白质分子在材料界面的吸附量、分子构象以及分子定向.本文应用电化学方法和红外光谱技术研究了血红蛋白在三维多孔金膜电极上的吸附动力学及其生物活性随界面电场的变化关系.结果表明,由界面电场产生的过量表面电荷可借助与蛋白质分子之间的静电作用加速蛋白质分子在电极表面的吸附,提高其吸附量;但是,过高的界面电场将破坏吸附蛋白质的构象以及降低它还原过氧化氢的催化活性;只有在零电荷电位下,吸附在电极表面的血红蛋白才能保持其天然的构象和生物催化活性.本研究将为生物传感器、生物电子器件和生物燃料电池的构建提供理论依据,加深对荷电生物界面上生物分子界面行为的认识.     

Raman-STM联用系统及其初步实验

研究固／液界面体系的传统方法主要以电信号为激励和检测手段，已不能适应日益扩大的研究对象和深入至微观研究的要求，许多采用电子束或离子束作为人射源的表面技术由于x作在高真空条件下也难以原位（insitu）研究固／液体表由于光束容易穿过团／液体系的溶液层或具有光学透明的固体电极材料，八十年代以来以光（尤其是激光）作为激励和检测手段的研究方法日益受到重视[1]，目前已开展的工作包括光电流（电压、电容）谱、光发射电流话、光声（热）谱、反（透）射谱、全息谱、瑞利散射、（超）拉曼散射、二次谐波（SHG）以及和频（SFG）…     

锂离子二次电池界面过程的红外光谱研究

锂离子二次电池界面反应主要包括锂离子嵌入/脱出、溶剂化/去溶剂化、电解液分解和固体电解质界面膜的形成与变化等.这些过程直接影响锂离子二次电池能源转换和储存的效率以及安全性能.运用红外光谱从分子水平上认识锂离子二次电池的各种界面反应过程并阐述其反应机理,有助于设计锂离子二次电池新体系、提升其性能并发展非水电解质理论.本文...     

双头基两亲分子在气液界面的Langmuir铺展膜结构

用表面压-面积等温线,原子力显微镜（AFM）和X射线衍射（XRD）对两种具有不同取代位置的新型双头基两亲分子（bolaamphiphile）A和B在气液界面形成的Langmuir铺展膜的结构进行了研究,化合物1,20-二十碳二β-萘酯（B）在气液界面形成了拉伸型 Langmuir单分子膜,而化合物1,20-二十碳二α-萘酯（A）在气液界面则形成了具有三层分子厚度的二维结晶膜.     

亚相中加卤化物的半花菁衍生物LB膜的二次谐波研究

报道了亚相中ＫＩ对纯的及混合的半花菁衍生物Ｅ－Ｎ－二十二烷基－４－［２－（４－二乙氨基）苯乙烯基］氢溴酸吡啶嗡单分子层膜的π－Ａ曲线、紫外－可见吸收光谱及二次谐波产生的影响，并探讨了其物理机制，当ＫＩ浓度加大时，分子有效二阶非线性极化率β随之增大并始终伴随着吸收峰的红移，分子电荷分布的改变及激发态能量的减小导致二次谐波近共振增强效应是分子有效β值增大的主要原因之一。     

钒氧酞菁薄膜瞬态光电压性能的研究

本文分别用1064nm, 532nm和 355nm激发波长的YAG脉冲激光对所制备的phase Ⅱ结构钒氧酞菁膜Al\phase ⅡVOPc\ITO夹心电池进行瞬态光电压响应研究.随着3种波长激发光脉冲强度的增加, 瞬态光电压信号均增强. 激发光波长1064nm、532nm处于酞菁膜Q-带吸收区肩部, 光电压的极性与激发光入射方向无关, 均为负信号; 而激发光波长 355nm处于酞菁膜B-带, 光电压的极性与激发光入射方向有关, 从ITO极方向激发产生正电压信号, 从A1极激发产生负电压信号. 激发光波长对夹心电池的光电压产生有明显的作用, 光电压产生过程中应存在不同的机理. 这与前文^[1]对同一夹心电池稳态光电压响应研究所推断的结论一致.     

基于自组装纳米金单层膜的全内反射SERS研究

采用静电自组装技术分别在玻璃基片和30 nm厚的金膜表面固定一层金纳米粒子（GNP）制得两种表面增强拉曼散射（SERS）基底,然后通过棱镜全内反射（TIR）激励和背向收集模式分别测试了两种基底上吸附的染料单分子层SERS光谱. 实验结果表明两种SERS基底的拉曼增强效果均高度依赖于入射激光的偏振状态,对于玻璃/纳米金SERS基底,s 光全内反射导致的拉曼增强因子是线偏振光（p）光的2-5 倍,说明该基底上的“热点”位于纳米金单层膜内相邻粒子之间;对于玻璃/金膜/纳米金SERS基底,只有采用p光在特定的全内反射角下才能激发SERS信号,而且测得的SERS信号比玻璃/纳米金基底增强了近30 倍. 究其原因是p 光在金膜表面共振激发的传播表面等离子体与纳米金局域表面等离子体耦合,进而导致显著场增强. 实验结果指出在背向收集模式下,由p 光激发的SERS信号是非偏振光,包含强度几乎相等的s 和p 成分. 利用玻璃/金膜/纳米金基底还实现了拉曼光定向发射和收集,测得的SERS信号是p光.     

非线性光学环氧聚合物的近程结构对二次谐波产生弛豫特性的影响

设计合成了三种具有不同主链化学结构的二阶非线性光学功能化环氧聚合物,并对其化学结构进行了表征,考察了聚合物近程结构对材料极化后二次谐波产生弛豫特性的影响。极化后线型聚合物链节的扭转弹性回复是二次谐波产生弛豫的主要原因,在温度处于Ｔｇ 以下或Ｔｇ 附近时玻璃化转变温度的高低决定了二次谐波产生弛豫的快慢;聚合物交联后有助于提高二次谐波产生的稳定性,但此时聚合物单个链节结构的柔顺性成为影响二次谐波产生弛豫的主要原因,刚性越大,材料将具有更稳定的二次谐波产生性能。极化聚合物的二次谐波产生弛豫过程非常复杂,需要综合考虑聚合物材料的近程和远程结构因素。     

SPR银金电极上光电化学反应和EC-SERS理论研究

随着纳米科学的发展,人们再次关注到金属电极上的光电化学研究. 这主要得益于币族金属纳米结构具有强的表面等离激元共振（SPR）效应,它能有效地将光从远场光转化为近场光,汇聚光能到金属表面区域,可以在表面产生强的光电场效应,或产生较长寿命的热电子-空穴载流子效应,或是更长时间尺度的热效应. 因此,SPR效应不仅产生了表面增强拉曼散射(SERS)效应,用于表征吸附分子,而且可能诱发表面化学反应,为在电化学界面实现光与电协同调控化学反应提供新思路. 本文首先回顾了金属电极上光电流理论的发展,然后总结了本研究组近年来将量子化学计算用于光电化学反应和SERS光谱研究的工作,并以在银金纳米结构电极上水合质子还原和芳香胺氧化为例,比较了热电子和热空穴参与光电化学反应的特点,揭示了SPR参与光电化学反应的本质.     

生物电化学简介

简单介绍了生物电化学研究领域的概况。包括：生物膜与生物界面模拟研究（ＳＡＭ膜模拟生物膜的电化学、液／液界面模拟生物膜的电化学），用于生命科学的电化学技术（电脉冲基因直接导入、电场加速作物生长、癌症的电化学疗法、电化学控制药物释放、在体研究的电化学方法、生物分子的电化学行为）和电化学生物传感器（酶电极传感器、微生物电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学ＤＮＡ传感器）。     

新型聚(酰胺-脲-酰亚胺)反渗透复合膜的稳定性

通过二次界面聚合法制备了一种新型的聚(酰胺-脲-酰亚胺)反渗透复合膜.将常规二元胺——间苯二胺(MPD)与关键功能单体5-异氰酸酯基-异肽酰氯(ICIC)通过界面聚合得到MPD-ICIC初生态基膜,再与关键功能单体N,N'-二甲基间苯二胺(DMMPD)经二次界面聚合制得聚(酰胺-脲-酰亚胺)反渗透复合膜.采用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析膜活性层的化学结构,评价膜的分离性能,在此基础上采用分子动力学模拟方法从微观角度分析二次聚合膜的稳定性.     

双极性半导体钝化膜空间电荷电容分析（Ⅱ）

将双极性半导体钝化膜空间电荷电容等效为钝化膜,溶液界面处电容和内层钝化膜/外层钝化膜界面处的np结电容的串联,根据前期研究建立的半导体富集态、耗尽态以及反型态空间电荷电容的统一计算公式,给出了双极性钝化膜Mott-SchoRky(M-S)曲线的非线性拟合方法.并将这一方法应用于镍基合金G3高温高压H2S/CO2腐蚀后的钝化膜半导体特征研究.M-S曲线非线性拟合结果显示,温度升高外层P型半导体钝化膜多数载流子浓度明显增高,而内层n型半导体钝化膜的多数载流子浓度基本未变.通过非线性拟合,证明本文所给出的M-S曲线非线性拟合方法能够同时给出钝化膜内外层多个半导体性质参数,为揭示钝化膜形成及破坏机制提供更多信息.结合X射线光电子能谱(XPS)分析,讨论了钝化膜结构变化机制及np结在抑制腐蚀过程中的作用.     

双极性半导体钝化膜空间电荷电容分析(II)

将双极性半导体钝化膜空间电荷电容等效为钝化膜/溶液界面处电容和内层钝化膜/外层钝化膜界面处的np结电容的串联, 根据前期研究建立的半导体富集态、耗尽态以及反型态空间电荷电容的统一计算公式, 给出了双极性钝化膜Mott-Schottky(M-S)曲线的非线性拟合方法. 并将这一方法应用于镍基合金G3高温高压H2S/CO2腐蚀后的钝化膜半导体特征研究. M-S曲线非线性拟合结果显示, 温度升高外层p型半导体钝化膜多数载流子浓度明显增高, 而内层n型半导体钝化膜的多数载流子浓度基本未变. 通过非线性拟合, 证明本文所给出的M-S曲线非线性拟合方法能够同时给出钝化膜内外层多个半导体性质参数,为揭示钝化膜形成及破坏机制提供更多信息. 结合X射线光电子能谱(XPS)分析, 讨论了钝化膜结构变化机制及np结在抑制腐蚀过程中的作用.     

射频溅射制备的多晶ZnO膜表面氧的吸附和脱附

多晶的六角密排的ｃ轴平行于衬底的ＺｎＯ膜已用射频溅射的方法制备出来，一电场感应的氧吸附在这些膜上被观察到由紫外光照射或与Ａｒ离子反应所产生的氧的脱附可使膜的电导率增加６－７个数量级，并且一个积累层在膜的表面显现出来。     

溶致变色法测定BMC和MMONS的分子二阶极化率

1引言分子二阶极化率是对倍频材料进行分子设计和优化筛选的重要参量，因而对它的测量也是十分重要的．用直接测量的“电场诱导二次谐波产生（EFISH）”法需要昂贵的设备，在普通实验室难以普及．近年来人们推出了简便易行的溶致变色法测定分子二阶极化率，可得出与EFISH法相平行的结果．本文采用这种方法测定了BMC（4-溴-4’-甲氧基查耳酮）和MMONS（3-甲基-4-甲氧基-4’-硝基二苯乙烯）的分子二阶极化率，并根据有关晶体二阶非线性光学数据和CNDO／S-CI方法结合微扰理论分别计算了它们的β值，得出了与溶致变色法基本一致的结果…