锰掺杂纳米氧化锌/石墨烯复合光催化剂的制备

为了提高氧化锌的光催化性能、净化水体有机污染,通过共沉淀、退火和光还原处理成功制备了锰掺杂浓度为4 at%的纳米氧化锌与石墨烯复合光催化剂,并采用扫描电镜、X-射线衍射仪、X-射线光电子能谱仪和紫外可见分光光度计进行表征和光催化活性测试.表征结果显示锰掺杂纳米氧化锌成功附着在石墨烯表面;掺杂后的锰离子以正三价形式存在于纳米氧化锌晶格中,同时增大了纳米氧化锌的带隙.光催化活性测试结果表明所合成的样品与纯氧化锌和纳米氧化锌/石墨烯复合材料相比具有较高的光催化性能,其光催化效率达到100%.     

石墨烯纳米十字结电子输运性质

利用紧束缚近似模型研究了直接型和间接型石墨烯纳米十字结的电子输运性质.扶手椅石墨烯纳米带和锯齿石墨烯纳米带交叉形成直接型结,而渐变型结相当于在直接型结的直角处增加了三角形石墨烯片.在低能区,渐变型结的三角形连接区在其锯齿型边界形成局域态,导致电导被完全拟制,并形成电导带隙;而减小三角形区的相对尺寸,或在其边界引入无序可以恢复结的金属性电导.     

石墨烯纳米带中量子谷霍尔相和自旋过滤的边界态（英文）

本文研究了边界势调控下石墨烯纳米带的电子性质.当空间反演对称性被子晶格势和边界势破坏时,系统中存在量子谷霍尔相和单边的量子谷霍尔相.考虑自旋轨道相互作用时,边界态对于谷指标和自旋指标都具有螺旋性,所以系统中可以同时存在量子谷霍尔相和量子自旋霍尔相.这些边界态导致了许多不同的谷电流和自旋电流.这些研究结果在自旋电子和谷电子器件方面有潜在的应用价值.     

Kagome晶格中的拓扑平带和量子霍尔效应

本文采用紧束缚模型研究Kagome晶格中的拓扑平带.通过调控交错磁通和次近邻跃迁强度可以得到具有大带隙且Chern数为非零的近平带结构.由于拓扑平带与二维Landau能级的相似性,所以此拓扑非平庸的平带可以产生整数量子霍尔态,再加上相互作用还可能产生分数量子霍尔态.     

三角形结构空芯PBG光子晶体光纤的带隙结构

用平面波法分析了三角形结构空芯PBG光子晶体光纤的带隙分布特性.结果表明:带隙宽度随着填充系数的增加而增大;而且随着包层孔中填充的介质的相对介电常数的增大,带隙宽度减小.在给定的归一化传播常数的条件下,带隙宽度有一从窄到宽再变窄的过程.适当增大包层基质折射率,在空气芯中导光的带隙数量增多,但包层基质折射率太大或太小都不利于空气中导光.     

准周期结构一维光子晶体的多重分形特性

利用传输矩阵理论分析了Fibonacci准周期结构的光子晶体的带隙特性,并讨论了当介质层中含有负折射率介质时光子带隙的特性,分析了该准周期结构频谱的多重分形.研究结果表明,Fibonacci准周期结构的分层介质的光子带隙（PBG）特性,不论其为普通介质还是含负折射率介质,其透射谱具有相似性,且随阶数的增大其不均匀性增加.对广义Fibonacci准周期结构——GF（1,n）和GF（m,1）,其透射谱的不均匀性随n和m的增加而增大.     

氧化石墨烯选择性抗菌性能研究

采用改进的Hummer方法合成氧化石墨烯,通过控制超声时间获得不同横向尺寸的纳米片,将其与大肠杆菌作用,发现氧化石墨烯的抗菌活性与其横向尺寸呈正相关,当氧化石墨烯平均横向尺寸为2.5μm时,大肠杆菌的失活率达到96.4%.以革兰氏阴性菌大肠杆菌、绿脓杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌作为研究对象,考察氧化石墨烯的抗菌性能.结果表明,低浓度(≤100μg·mL~(-1))时氧化石墨烯对革兰氏阴性菌的抑制作用强于对革兰氏阳性菌的抑制作用,当浓度达到200μg·mL~(-1)时,3种细菌失活率均能达到90%以上.最后通过原子力显微镜(AFM)观察大肠杆菌在氧化石墨烯作用下随时间的变化,发现大肠杆菌被氧化石墨烯纳米片包裹,其抗菌作用推测是通过氧化石墨烯片的氧化应激和阻隔营养物质的输送实现.     

量子阱中的束缚极化子的路径积分变分研究

利用Feynman路径积分变分方法，推导了整个电声子耦合区域的量子阱中束缚极化子的基态能。对其数值结果研究表明：当量子阱的约束势达到一定值，极化子的基态能修正－△E随电声子耦合常数α的增加激剧增大，约束势导致有效电声子耦合从无约束势时的弱耦合向居间耦合或强耦合渡越。更重要的是，我们发现存在一个量子阱的临界有效宽度lz0,当lZ小于临界值时，－△E随lz变小很快增大；当lz大于临界值时，随lz变大，－△E几乎不变。     

纳米复合体系中环形高分子链的构型

采用分子动力学模拟方法对纳米复合体系中环形高分子链的构型及纳米粒子的集聚行为进行了研究.在不同纳米粒子/高分子链吸附能作用下,复合体系中纳米粒子表现出3种集聚行为：直接接触集聚、均匀分散以及高分子与纳米粒子间的桥接集聚.同时考虑了环形高分子链的刚性强度,得到了环形高分子链的3个构型：中间吸附、马鞍型吸附和轨道绕行型吸附.研究发现,增强环形高分子链的刚性将有助于促进纳米复合体系中纳米粒子间的分散.     

非线性系统的非局域对称及其应用

非局域对称作为对称理论重要组成部分, 近年来逐渐引起人们关注. 本文以势Korteweg-de Vries (KdV)方程、修正Korteweg-de Vries (mKdV)方程和Kadomtsev-Petviashvili (KP)方程为例, 分别介绍了对应非线性系统与B?cklund变换相关的非局域对称、非局域留数对称与Darboux变换相关的非局域对称. 通过引入3个辅助变量, 将KP方程与Darboux变换相关的非局域对称局域化为Lie点对称. 运用对称约化方法简单概述了KP方程的相似约化解, 其中包括孤立子和Boussinesq波相互作用解、孤立子和KdV型波相互作用解以及非均匀背景下的单孤立波解.     

真空热蒸发法制备CdS纳米带及其光学性质

在常规真空镀膜仪中,我们首创了一种利用真空热蒸发原理在催化剂Bi的辅助下制备一维CdS纳米带的方法.X射线衍射(XRD)和X射线能量色散谱(EDX)实验证明所得纳米带为纯的六方纤锌矿型CdS结构.扫描电子显微镜(SEM)观察到CdS纳米带在较大范围内具有非常均匀的带宽.光致发光谱发现CdS纳米带有两个发光带.经分析推测CdS纳米带的生长机理为:生长前期为气-液-固(VLS)机制占主导地位,而气-固(VS)机制在纳米带的形成过程和生长的后期起决定作用.     

应变对纳米铜晶界迁移的影响

用分子动力学方法模拟了金属铜纳米双晶中晶界在应变作用下的迁移过程,晶界类型为〈11l〉倾侧∑19晶界。原子问相互作用力采用Finnis-Sinclair型EAM势计算。结果表明：平行于晶界方向的压应变可以促进晶界在相邻品界交互作用下发生迁移;垂直于晶界方向的压应变则不能对晶界迁移产生明显的效果。晶界迁移大致可分为两个阶段,前阶段晶界迁移缓慢,随晶界间距减小,晶界间交互作用加强,使晶界迁移显著加速。     

单相超导体 CaLaBaCu3-x B x O 7-δ 正常态热电势率研究

从 77K到 300K之间对 CaLaBaCu3-x B x O7-W单相体系的正常态热电势率进行了微分法测量 ,发现 随着硼含量 x 从 0向 0. 4的逐步增加 ,样品体系正常态特性从金属性向类半导体性质转变 ,其主要载流 子由空穴型为主转变为电子型为主 .根据以上的性质转变 ,我们采用双带模型及半导体模型对 x 的不同 值进行曲线模拟 ,拟合的热电势率 — 温度曲线与实验曲线相当吻合 ,同时根据模型对样品的费米能及 有效能隙进行了计算 .     

锯齿型石墨烯纳米带用于锂硒正极材料性能的第一性原理研究(英文)

硒-石墨烯体系是一种新型的锂离子电池正极材料, 引起了广泛的关注. 通过第一性原理的计算, 发现单个Se原子和Sen (n=2,3,4,6,8)团簇都更偏向于吸附在锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)的边缘位置. 此外, 研究了锂吸附在Sen@ZGNRs (n=1,2)上的理论容量. Se1@ZGNRs系统显现出比Se2@ZGNRs更好的容量. 本文不仅从理论上阐述了Li、Se原子与ZGNRs之间的吸附行为, 而且从Se原子数的角度出发, 为提高锂硒正极材料的性能提供了新的策略.     

银纳米颗粒半径对其消光光谱影响的研究

采用Mie理论计算球形银纳米粒子在不同半径下的消光光谱.数值计算结果表明,随半径增大,粒子消光光谱的高阶峰依次出现,峰位逐渐红移.银纳米粒子偶级共振峰峰位随半径变化可用一组简单函数表示.     

尺寸可控的CoFe2O4纳米粒子的制备及其磁性

采用共沉淀方法制备了一系列CoFe2O1纳米粒子.X射线衍射、透射电镜和拉曼光谱的分析显示,通过改变NaOH浓度.可以制备单相的CoFe2O1纳米粒子,晶格常数在0.830～0.840 nm之间,品粒尺寸在9.0～65.0 nm之间.研究结果表明,样品的矫顽力随着样品的尺寸的增加而增大,9.0 nm的CoFe2O1纳米粒子的矫顽力为0.283 2 T,而65.0 nm的CoFe2O1纳米粒子的矫顽力为0.467 4 T,饱和磁化强度与CoFe2O1纳米磁性粒子表面原子的不同分布有关.     

非共价键法构筑C60-Py-GO用于光热和光动力疗法

光热疗法和光动力疗法是有潜力的癌症治疗方法.氧化石墨烯(GO)具有光热活性,可用于光热疗法;富勒烯(C60)则可用作光动力疗法的光敏剂.将GO和C60有效结合在同一个纳米平台中可以呈现出光热和光动力联合治疗效果.本文通过π-π非共价键相互作用将聚乙二醇氧化石墨烯衍生物(PEG-GO)与富勒烯芘衍生物(C60-Py)结合...     

在外磁场中一维XXZ自旋链模型的自旋波与比热

本文应用Jordan-W igner变换和格林函数方法讨论了在外磁场中一维XXZ海森堡自旋链模型的自旋波、子晶格磁矩、内能及比热.结果显示自旋波与波矢k成余弦关系,与外磁场成线性关系;子晶格磁矩、内能、比热与温度、外磁场成比较复杂的指数关系.当温度T趋近于0.11K和0.08K时比热随温度的增加有明显的跃变.     

超对称量子力学的高维含时非中心可解势

用超对称性量子力学和形状不变势,求解了12种可以在柱坐标下分离变量的非中心势,并给出了其能量本征值以及本征函数的解析形式.利用此结果以及已经建立的一维含时超对称量子力学的结果,将含时超对称量子力学推广到高维情况,提出了一种可以用来精确求解含时非中心势的理论方法,并利用此方法求解了6种可以在球坐标下分离变量的含时非中心势和另外6种可以在柱坐标下分离变量的含时非中心势,同时给出了其本征值与相应的本征函数的解析形式.     

ZnO纳米结构的电化学法可控生长及其机理

以溶胶-凝胶法制备c轴取向为主的ZnO薄膜作缓冲层,采用阴极电化学沉积技术制备高c轴取向ZnO纳米结构.在0.7 mA/cm2的恒定电流密度下生长出直径约50 nm、密度为2.5×107mm-2的垂直向上的ZnO纳米杆阵列,通过逐渐增大电流密度(0.4~0.9 mA/cm2)或逐渐减小电流密度(0.9~0.4 mA/cm2)分别研制出直径逐渐变小或变大的纳米杆阵列,实现了纳米杆形貌、尺寸的可控生长.c轴择优取向的同质ZnO缓冲层既为纳米杆的定向生长提供了形核中心又减小了纳米杆的晶格失配度,有ZnO缓冲层样品的强紫外光发射和较弱的与缺陷相关的可见光发射的光致发光结果证实了缓冲层对提高样品晶体质量的重要作用.