纳米粒子碰撞下的单晶硅表面非晶相变

应用分子动力学模拟研究了在纳米粒子的碰撞作用下，单晶硅表面局部区域的物相转变和结构演变. 模拟表明在碰撞过程中，基体表面碰撞区域从初始的单晶体转变为熔融态，经历过冷液体状态之后凝固成为了非晶态. 模拟揭示的凝固转变温度与硅玻璃化温度很接近. 在颗粒反弹阶段，与发生的冷却过程和压力去除过程相一致，碰撞区域从瞬态的、高度无序、高度致密的过冷状态开始，经历了结构有序度的增加和向相对疏松状态的转变. 碰撞之后所得非晶硅的平均配位数为5.27，其中配位数5，6原子构成了碰撞区域原子总数的61.5%.     

气体分子与纳米粒子碰撞的分子动力学仿真分析

当气体分子与纳米粒子碰撞的时候,纳米粒子传输理论预测到当纳米粒子的直径由小变大时,碰撞会由镜面反射转化为漫反射.文章利用分子动力学仿真研究了气体分子与纳米粒子碰撞的过程.在验证了这种转化存在同时,又探讨了碰撞转化的机理,即漫反射的起因.仿真结果揭示了漫反射的起因是由于纳米粒子对气体分子的吸附作用.这种吸附作用是由于纳米粒子对能量的容纳特性而产生的.     

气体分子与纳米粒子碰撞的分子动力学仿真分析

当气体分子与纳米粒子碰撞的时候,纳米粒子传输理论预测到当纳米粒子的直径由小变大时,碰撞会由镜面反射转化为漫反射.文章利用分子动力学仿真研究了气体分子与纳米粒子碰撞的过程.在验证了这种转化存在同时,又探讨了碰撞转化的机理,即漫反射的起因.仿真结果揭示了漫反射的起因是由于纳米粒子对气体分子的吸附作用.这种吸附作用是由于纳米粒子对能量的容纳特性而产生的.     

纳米粒子在亚浓高分子溶液中的扩散: 多粒子碰撞动力学

The diffusion of nanoparticles immersed in semidilute polymer solutions is investigated by a hybrid mesoscopic multiparticle collision dynamics method. Effects of polymer concentration and hydrodynamic interactions among polymer monomers are focused. Extensive simulations show that the dependence of diffusion coefficient D on the polymer concentration c agrees with Phillies equation D-exp (-αc^δ) with a scaling exponent δ≈0.97 which coincides with the experimental one in literature. For increasing nanoparticle size, the scaling prefactor α increases monotonically while the scaling exponent always keeps fixed. Moreover, we also study the diffusion of nanoparticle without hydrodynamic interactions and find that mobility of the nanoparticle slows down, and the scaling exponent is obviously different from the one in experiments, implying that hydrodynamic interactions play a crucial role in the diffusion of a nanoparticle in semidilute polymer solutions.     

铂纳米粒子热稳定性的原子级模拟研究

本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了铂纳米粒子在升温过程中的热稳定性和熔化机制,并利用共近邻分析方法分析了它的微结构演化过程。模拟的结果表明：铂纳米粒子的熔点明显低于体材料的熔点;由于表面层原子的结合力较弱,在升温过程中表面会首先出现预熔;纳米粒子的熔化是从表面层开始的,并随着温度的升高,熔化的表面层会逐渐向内部扩展,最终导致纳米粒子整体转变为液态结构;当温度低于表面预熔温度时,纳米粒子保持良好的晶态结构。     

结构高度对纳米液滴碰撞壁面过程的影响

液滴与壁面的碰撞过程广泛存在于自然界以及各类生产生活中,探究其传热传质作用机理以及形态演变对发展表面自清洁、喷墨打印、强化滴状冷凝、抗结冰结霜等技术都具有重要意义。为了探究结构高度在碰撞过程中的作用,本文通过分子动力学模拟对纳米液滴与壁面的碰撞过程进行了研究。构建了具有方柱状结构的粗糙表面模型,研究了壁面上纳米柱状结构的高度对碰撞过程的影响,记录了液滴的变形过程,并对相关的动力学特征以及能量变化进行了分析。     

金纳米粒子组装体系的表面增强拉曼光谱特性研究——表面粒子密度与拉曼光谱强度的关系

利用纳米粒子组装制备了金基底———巯基苯胺自组装膜偶联层———金纳米粒子的“三明治”结构,研究了表面粒子密度与偶连层分子的拉曼光谱强度的关系。实验结果显示,该结构对偶连层分子的拉曼光谱有很好的增强效应,增强因子可达１０５。在表面粒子密度较低时,拉曼光谱强度与表面粒子密度曲线呈线形,随着表面粒子密度的增加,曲线出现负偏差并在粒子密度较高区域出现一个平台。     

Au-Pd共晶纳米粒子熔化行为的分子动力学研究

采用分子动力学方法结合嵌入原子势, 对Au-Pd共晶纳米粒子的热稳定性进行了模拟研究. 计算结果表明: Au-Pd纳米粒子的熔点明显高于Au单质纳米粒子而低于Pd纳米粒子. 通过计算Lindemann指数发现Au-Pd共晶纳米粒子中的Au原子首先熔化, 然后带动Pd原子的熔化; 熔化所经历的温度区间明显要宽于单质纳米粒子.     

不同表面结构的金纳米粒子荧光性质.

"研究了具有不同表面结构的金纳米粒子：裸金纳米粒子、三苯基膦修饰的金纳米粒子、巯基丙酸表面取代的金纳米粒子的荧光性质,及其对CdSe纳米粒子的荧光猝灭作用．发现不同的金纳米粒子荧光信号受粒子表面一价金离子与配体分子之间相互作用的影响,其荧光强度对其表面分子具有强烈的敏感性;具有不同表面结构的金纳米粒子对CdSe纳米粒子的荧光猝灭作用不同,与其吸收光谱和CdSe纳米粒子发射光谱的重叠程度相关."     

立方铂纳米粒子的形状变化与熔化特性的分子动力学研究

采用分子动力学方法结合嵌入原子多体势,对立方铂纳米粒子的热稳定性进行了模拟研究.计算结果表明,立方纳米粒子在升温过程中首先转变为由{111}和{100}面所构成的十四面体,然后再转变为球形,最后熔化为液态.通过计算立方铂钠米粒子的统计半径,发现形状转变温度在1250 K左右.尽管形状不同,立方纳米粒子和球形纳米粒子的熔点是相同的. 关键词： 纳米粒子 热稳定性 分子动力学     

CO2连续激光对单晶硅电池的辐照效应

 研究了CO₂激光对单晶硅太阳能电池的辐照效应,并对其损伤机理进行了分析。在激光功率密度较低而不能使电池产生物理损伤时,电池的性能会因在被辐照过程中温度的升高而产生暂时性降低;当激光功率密度高到使电池产生物理损伤时,电池的输出性能便产生永久下降。通过对比激光辐照前后电池伏安特性曲线和输出功率曲线的变化情况,结合对损伤形貌的分析,表明：当电池被物理损伤之后,电池的性能会出现大幅度下降,硅PN结的严重烧蚀破坏是主要原因。     

飞秒脉冲激光辐照对硅发光性能的影响

利用飞秒脉冲激光对单晶硅进行辐照,研究了在不同环境(纯水和空气)和能量密度条件下激光刻蚀过后硅片的光致荧光特性.对于辐照后的硅片,利用了场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、光致荧光光谱仪(PL)进行表征.结果显示:在空气中样品表面形成了条纹状微结构,纯水中硅片表面生成了尺寸更小的珊瑚状微结构;激光刻蚀后在硅片表面的生成物主要是SiOx(x2),在纯水中处理后硅片氧元素的含量接近是空气中的4倍;傅里叶变换红外透射谱中主要为Si—Si键(610 cm-1)和Si—O—Si键(1105 cm-1)的振动;在空气和纯水中激发出的荧光均为蓝光(420—470 nm),在各自最佳激发波长下,纯水中荧光强度比空气中强2到3倍,但是在可见光范围内荧光峰的位置和形状都基本没有发生变化.研究表明:氧元素在光致发光增强上起着重要作用,光致发光最主要是由形成的氧缺陷SiOx(x2)导致的,生成低值氧化物SiOx的多少决定了发光的强弱.     

Comparative investigation of microjetting generated from monocrystalline tin surface and polycrystalline tin surface under plane impact loading

With considering the scattering effect of grain boundary and the grain orientation, the molecular dynamics is used for the first time to comparatively investigate microjetting generated by monocrystalline tin surface and polycrystalline tin surface under plane impact loading in this work. The research results show that when the impact velocity is low, the scattering effect of grain boundary and different grain orientations in a polycrystalline tin will cause the sample to melt inhomogeneously, leading the shock wave front to attenuate, meanwhile, the inhomogeneous melting can result in jet deviating. Comparing with monocrystalline tin, the jet head velocity, jet velocity coefficient, and jet mass coefficient of polycrystalline tin at low impact velocity are all low. Moreover, as the impact velocity increases, this influence decreases and the microjetting results of polycrystalline tin and monocrystalline tin tend to be consistent with each other.     

飞秒激光辐照下单晶硅薄膜中超快能量输运的数值模拟

利用载流子输运模型对飞秒激光辐照下单晶硅亚微米薄膜中的能量输运过程进行数值模拟。研究了不同辐照能量密度和不同激光波长对载流子密度和温度超快变化过程的影响规律。结果表明,在800nm激光辐照下,不同入射能量密度仅影响载流子密度和温度响应的峰值,但达到峰值的时刻不变。平衡态的恢复过程受入射能量密度影响很小。在不同波长激光辐照下,光子能量越大,载流子密度和温度达到峰值所用时间越短,对应峰值越大,但衰减速度也越快。当入射光子能量大于单晶硅的直接带隙时,快速衰减时间常数可以与载流子能量弛豫时间相当。     

532nm皮秒脉冲激光对单晶硅的损伤特性研究

随着光电对抗和超短脉冲激光技术的发展,研究超短脉冲激光与单晶硅相互作用具有非常重要的理论和实际意义.为了进一步明确532 nm皮秒脉冲激光对单晶硅的损伤机理,本文开展了532 nm皮秒脉冲激光辐照单晶硅的损伤效应实验研究,测定了损伤阈值,明确了损伤机理,探讨了低通量下的脉冲累积效应.首先,利用波长为532 nm、脉冲宽...     

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     

CO2连续激光对单晶硅电池的辐照效应

研究了CO2激光对单晶硅太阳能电池的辐照效应,并对其损伤机理进行了分析。在激光功率密度较低而不能使电池产生物理损伤时,电池的性能会因在被辐照过程中温度的升高而产生暂时性降低;当激光功率密度高到使电池产生物理损伤时,电池的输出性能便产生永久下降。通过对比激光辐照前后电池伏安特性曲线和输出功率曲线的变化情况,结合对损伤形貌的分析,表明：当电池被物理损伤之后,电池的性能会出现大幅度下降,硅PN结的严重烧蚀破坏是主要原因。     

Pt-Au核-壳结构纳米粒子热稳定性的分子动力学研究

采用分子动力学方法结合嵌入原子势, 对Pt-Au核-壳纳米粒子的热稳定性进行了研究. 计算结果表明: Pt-Au纳米粒子的熔点明显高于Au纳米粒子而低于Pt纳米粒子. 通过计算Lindemann指数发现: 壳层中的Au首先熔化, 然后逐渐向内部扩展, 最终导致核中的Pt完全熔化; 熔化所经历的温度区间明显宽于单质纳米粒子, 而且该熔化过程呈现典型的两阶段熔化特征; 在两次熔化之间, 存在着固(核)液(壳)共存的结构. 关键词： 纳米粒子 熔化 分子动力学