太阳能转化效率路线图

自“人造树叶”概念提出以来,科学家一直对其寄予厚望,希望它最终能带来一种廉价的自控制系统,为发展中国家的数十亿人口提供电力。据物理学家组织网近日报道,美国麻省理工学院（MIT）的一个研究小组对“人造树叶”系统的效率限制因素进行了详细分析和再设计,使其更接近现实,并有望实现一种实用、廉价的商业化样机。相关论文发表在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。     

活性碳中纳米孔隙网络的分形结构

具有多孔性质的活性碳是一种重要的工业功能性材料 ,它可以过滤空气中的有毒蒸气 ,还可以净化我们的食品和饮料 ,当然我们这里所说的活性碳不是那种作为烧烤用的焦碳 .由于它的重要性 ,许多科学单位的科学家们都联合起来对它的性能进行深入的研究 ,其中包括有 :美国的密苏里大学、美国洛斯阿拉莫斯空气动力学实验室、法国科学研究中心 (ＣＮＲＳ)和西班牙的Ａｌｃａｎｔｅ大学等 .在研究过程中出乎他们意料之外的是在这种材料内第一次发现了均匀的流管分形网络 ,并将它命名为“孔隙分形” .密苏里大学的Ｐ .Ｐｆｅｉｆｅｒ教授将一些简单的…     

等效零折射率材料微腔中均匀化腔场作用下的简正模劈裂现象

研究了零折射率材料微腔中人造原子与腔模的相干耦合现象.首先通过数值模拟的方法研究了在二维光子晶体微腔中填充阻抗匹配的零折射率材料后腔模的场分布.结果表明零折射率材料的引入使得原本以驻波场形式存在的腔模分布在整个微腔中变得近似均匀且值最大.其次,将人造原子放入腔中的不同位置并与腔模耦合,结果从频谱上观察到腔模的劈裂与人造原子在腔中的位置无关.最后,利用微波实验,通过开口谐振环等效的人造原子与一维复合左右手传输线等效的零折射率材料微腔之间的耦合验证了仿真结果的准确性.该结果为腔量子电动力学中量子点对位难的问题提供了新的方案,同时零折射率材料微腔也为今后研究原子与光子之间的相互作用提供了一个新的平台.     

直射太阳光红外吸收光谱技术遥测大气中二氧化碳柱浓度

大气中二氧化碳浓度持续增高导致环境和气候变化等问题成为人们关注的焦点. 为了实时遥测二氧化碳气体柱浓度, 研究了一种地基低分辨遥测系统和实时光谱数据反演分析方法. 利用该系统在合肥地区进行了连续观测, 从太阳吸收光谱中实时获取了整层大气透过率. 采用逐线积分非线性最小二乘光谱反演算法, 从整层大气透过率中反演了二氧化碳柱浓度和氧气柱浓度, 并以氧气柱浓度为内标函数获得了二氧化碳干空气柱体积混合比, 精密度优于3%. 将2012年9月25日12时到15时本系统测量的二氧化碳干空气柱体积混合比均值与此时段过境本站点区域的日本温室气体卫星观测结果进行了比较, 两者偏差小于1%.可见, 该系统和方法具有很高的精密度和准确度, 是一种有效的温室气体观测手段. 关键词： 红外吸收光谱技术 遥测 二氧化碳 柱浓度     

孪生孔光子晶体光纤

在光子晶体光纤典型的空气孔三角形排布图案中,将每个空气孔替换为一对孪生空气孔对,孪生空气孔对之间有确定的间距和固定的轴向,并由其形成包层的基本单元.在端面中心位置缺失一孪生空气孔对,由高折射率的背景材料将光场束缚于此形成纤芯.在包层中所有的孪生空气孔对按照三角形规则均匀排列.在这种新型结构中,由于所有孪生空气孔对都具有相同轴向而使得两个正交方向上的折射率不对称,从而导致双折射效应.本文利用有限差分法进行数值计算,所设计孪生空气孔对光子晶体光纤在两个正交方向上的折射率差Δneff可达到10－4.孪生空气孔对结构参量可在一定程度上影响双折射效果,增大空气孔或减小孪生空气孔对内部间距都可在一定程度上增大双折射效应.     

气体扩散现象演示的改进

高中二年级物理学第一分册图81,以空气和二氧化碳来演示气体的扩散现象,然后以石灰水来检验在盛空气的圆玻璃筒中也有二氧化碳,这一实验的优点是二氧化碳比重较空气大,但它的分子能反抗重力作用而向上扩散,很有力地说明了扩散现象是分子运动的结果。但这一演示也有一定的缺陷:因为二氧化碳和空气都是无色的气体,在扩散过程中看不出什么现象,又在扩散后还要进行石灰水检验的手续。     

从植物中提取新能源——氢

<正>在传统的化石能源面临枯竭,人们生产生活的需求不断增加,环保现状日益严重的今天,使用新型的清洁能源是世界各国的共识,为此科学家们进行了各种尝试和努力,研发出多种绿色环保能源。前不久,国外科学家新研制出的一套系统,可以利用人造光合作用将光能转化成氢燃料。绿色植物的光合作用是一个化学过程,是植物利用叶绿素在可见光的照射下,将光能和二氧化碳与水转化为有机物成为葡萄糖,同时释放氧气。绿色植物     

马占相思树叶中总多酚的溶剂回流提取工艺

研究了溶剂回流法提取马占相思树叶中总多酚的工艺条件.在单因素试验的基础上,用正交试验法对马占相思树叶中总多酚的溶剂回流法提取工艺进行优选,选用L9(34)进行正交试验,以总多酚的提取量为参考指标,考察乙醇体积分数、料液比、提取时间、提取温度对马占相思树叶中总多酚提取量的影响.得到马占相思树叶中总多酚较佳提取工艺条件为:提取溶剂60%乙醇、提取温度80℃,料液比1:9、提取时间60min,提取次数5次,在此条件下,每克马占相思树叶中可提取总多酚25.71mg,提取物以多酚计的清除DPPH的IC50值为32.573g DPPH/g总多酚.     

理论研究二氧化碳在有机吸收剂1，3-二苯胍中的氢键相互作用

如今碳捕获和储存技术已得到了迅速发展以减少对环境的二氧化碳排放. 研究发现胺基有机分子溶剂能有效地吸收二氧化碳,并通过氢键和二氧化碳形成的碳酸氢盐相互作用. 最近,实验报道了一种1,3-二苯基胍溶液,在室温条件下能捕获环境中的二氧化碳并将其转化为有价值的化学品. 然而,1,3-二苯基胍分子在溶液状态下如何与二氧化碳相互作用的机理仍不清楚. 在这项工作中,利用分子动力学方法模拟研究了溶液相中1,3-二苯基胍分子与二氧化碳的复杂作用细节. 模拟结果表明,质子化的1,3-二苯基胍分子和碳酸氢根离子倾向通过不同的双氢键模式作用形成稳定的复合物. 精确的密度泛函方法计算表明,这些双氢键复合物在热力学上相当稳定. 本研究有助于理解溶液相中1,3-二苯基胍分子中催化转化二氧化碳的机理.     

棕树叶的形貌、成分及光谱特性研究

利用傅里叶红外光谱仪-衰减全反射技术对不同棕树叶的太赫兹光谱进行了测量, 利用扫描电子显微镜及中红外光谱表征了样品的物理形貌与化学成分. 给出了叶绿素及类胡萝卜素的太赫兹指纹谱峰, 发现植物叶子的化学成分对光学响应的影响强于其物理形貌的影响. 在棕树叶的主要化学成分中, 叶绿素的太赫兹响应强于类胡萝卜素. 提出了植物光学研究以及太赫兹有机敏感材料研究的新方法, 获得了一些重要结果. 研究结果不仅有助于人们更加深入地了解植物的一些生理行为, 并可以从中得到启发, 为设计性能更高、针对性更强、应用更广的器件功能材料创造条件, 推动理论及应用研究的发展.     

冶金学的进化

将量子理论与生物演化的数值计算相结合的新方法可用来研究新的合金材料 ,丹麦的一群科学家们正在利用这种新方法去发展和研究从电路配件到催化剂等一系列优良合金材料 .一般来说 ,用理论的方法来探寻各种合金材料是不太实用的 ,科学界通常都是用实验的方法来验证各类合金材料的特征 ,但科学家要想从上千万种合金中找出少量的优质合金是既要有耐心 ,又要有运气才行 .丹麦科技大学的Ｊ .Ｎｏｒｓｋｏｖ教授与他的同事们利用量子力学中的密度泛函理论 ,用材料内部电子密度间的互作用来推断材料特性的技巧不太费力地从 2 0万种化合物中确认了 2…     

磁性超晶格的研究

科学的新发展常常以技术的进步为先导.正是由于薄膜技术的高度发展,人们可以逐个原子层地制备薄膜和控制薄膜的生长,从而激发起科学家们去研究人造超晶格的结构.所谓超晶格是指几种不同材料按一定厚度作周期性交替生长的多层薄膜结构。 一、历史概况 超晶格的研究首先是从半导体材料开始的(譬如　GaAs/AlAs).近年来对非晶态半导体也作过超晶格研究,如1983年美国EXXON公司的B.Abeles和 T.Tiedje[1]介绍的非晶 a-Si:H/a-SiNx:H等.近年来人们对金属超晶格进行了研究[2].过去,人们也曾无意识地研究过金属多层膜问题,如早期从X射线角度研…     

合成人造金刚石的几个问题

金刚石系目前自然界已知物质中硬度最高的一种物质,它是一种重要工业材料,在国民经济中有着重大的意义.在工业中广泛地使用金刚石和金刚石制品,可以大大地提高劳动生产率和产品质量.天然金刚石的资源有限,开采困难,远不能满足工业日益增长的需要.人造金刚石的出现,为工业的发展创造了有利的条件.要求生产大量高质量、大颗粒、新品种的人造金刚石,是目前人造金刚石生产者和研究者面临的课题.一、合成金刚石用的超高压、高温装置 目前,各国超高压高温工作者,正在大力提高超高压水平,由十几万巴、二十万巴水平提高到六十万巴左右(静压),并开始…     

零排放燃气轮机的空气动力学特性

本文对采用二氧化碳作为基本工作流体的半闭环燃气轮机循环的空气动力学特性进行了详尽的分析.结果表明,不同工作流体的比热比值对压气机的压比、等熵效率及临界堵塞质量流量影响很大,并详细阐述了一种比热比对透平机械性能影响的修正方法,进而提出了一种零排放发动机的设计新思路,揭示了最初为空气工质而设计的压气机可以直接用于CO2零排放发动机中.     

全光纤激光多普勒测振仪空气耦合振动检测

采用外差探测方式, 建立了全光纤结构的激光多普勒测振仪,用来测量经空气传播耦合引起的散射体振动,以期感知振源振动信息。实验探索了散射体材料、固定方式和相对振源位置等对空气耦合振动的影响,得到了200~2700 Hz频率范围内6种散射体振动响应特性曲线。结果表明:通过空气耦合引起的散射体振动,在相同振源振幅下,散射体振动的振幅一般随频率升高而升高; 在材料、固定方式和相对振源位置等因素中,散射体材料对振动响应特性的影响是主要的,后两者只影响局部细节。     

金属超晶格的实验研究

金属超晶格是近几年发展起来的一种人造多层材料,它具有一些新的独特的性质.金属超晶格还是研究各种理论模型的理想材料,并具有广阔的应用前景,正受到理论和实验物理学家的广泛注意.蔡建华、王迅等人曾对近期的理论研究作过评述[1-3],本文将介绍有关实验工作. 一、样品制备 金属超晶格是由二种不同材料交替淀积在村底上而形成的,衬底交替暴露在各别源束流内,束流源可采用热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、离子束溅射和分子束外延生长等. 杨海清等人最近描述了一个由计算机控制的四枪溅射系统[4].该系统采用涡轮分子泵,抽速400l/s,通过15cm直径…     

向空气中辐射超声波的环形压电换能器

超声压电换能器向空气中辐射超声波的主要缺点是效率低,这是由于压电材料的声阻抗与空气的声阻抗严重失配(差5个数量级)。有两种途径可提高换能器向空气中辐射声波的效率,一是采用多层结构的匹配技术,二是设计高、低声阻抗材料相组合的换能器。作者遵循后一种方法设计并制作了一种新的高效压电换能器。它是将压电圆环埋置在低阻抗的弹性材料(塑料或树脂)中而成的,如图1所示。     

纳米固体——结构像气体的新型材料

 80年代中期联邦德国和美国的一些材料科学家们在实验室里首先制造出了一种新型的固体材料.它是由尺寸仅为几个纳米(10^-9米)的超细微粒压制而成的人工凝聚态固体,通常称之为纳米固体材料或纳米尺度材料.对这种材料的研究发现,它具有全新的“类气态”（gas-like）结构,性能十分奇特.如纳米固体铁的断裂应力比常规铁材料一下子提高了近12倍;纳米固体铜又比一般铜材料的热扩散增强了近一倍.更为奇怪的是,普通状态下呈脆性的陶瓷,在纳米固体材料中却能被弯曲,其塑性形变竟然高达100％.这使得长期为增强陶瓷韧性而费尽心血的科学工作者们大为振奋.纳米固体材料的一系列特性,引起了科学家们的浓厚兴趣,并积极开展了对这种材料的结构特点、制造方法、特性和应用的研究.     

自然背景中人造信息的检测算法综述

对目前自然背景中人造信息的检测算法进行了综述。由于自然背景与人造信息在某些特征上存在固有差异,因此可以利用这些差别检测出自然背景中的人造信息。分别讨论了基于几何特征、偏振特征、分形特征和概率模型的人造目标检测算法,并对天然背景中人造自然的检测算法做了初步的探讨。通过研究发现,基于分形特征的人造信息检测算法是目前研究的热点,而基于DRF模型的人造信息检测算法由于其检测精度高、适应性良好,正成为新的研究发展趋势。     

半导体和金属表面的超快动力学

时间标度为Ps(微微秒)和fs(毫微微秒)的超快激光光谱在研究固体的动力学性质方面已经取得很大的进展.在体材料和人造层状结构材料(如超晶格)中,用这种方法已经细致地研究了各种弛豫和输运现象.但是直到最近,超快激光技术才应用于研究表面和界面的动力学现象,这是因为大多数光学技术对表面现象是不敏感的.以前要取得表面动力学过程情况的唯一手段是测量光谱线的线宽,这种实验取决于假定光谱线宽纯粹是由寿命加宽引起的.但是在固体中常常遇到光谱线的各种非均匀加宽,使得实验分析变得困难和复杂.所以,最好的方法就是采用时间过程的直接测量.…