银纳米团簇负热容现象的分子动力学模拟

采用分子动力学方法和嵌入原子法(EAM)多体势函数,模拟研究了银纳米团簇在不同温度直到熔化过程中的结构变化,得到了体系能量和热容量随温度的变化关系.结果显示:银纳米团簇在临近熔点附近出现了负热容现象.研究了弛豫后银纳米团簇的稳态结构变化及其在不同时刻结构的演变过程.结果表明:产生负热容现象的主要原因是纳米团簇在熔点附近,结构发生了巨大的变化,形成由{111}和{100}面围成的结构十分稳定和能量更低的多面体.     

利用新型荧光银纳米团簇实现谷胱甘肽的快速精确检测

谷胱甘肽(GSH)是一种含有巯基的三肽分子,参与许多细胞内生化过程,具有抗氧化和整合解毒功能,在生物体内以及医学,食品等领域有着极为重要的作用。GSH参与细胞内、体液中的许多重要生化反应,其在人体内含量的变化,相应地提示了人体的健康问题。目前对GSH的检测手段有表面增强拉曼光谱(SERS)、电化学分析、高效液相色谱(HPLC)等,这些方法大都操作复杂、耗时较长或者需要昂贵的仪器。利用一种新型荧光银纳米团簇(Ag NCs)作为探针,通过同时分析银纳米团簇的荧光强度变化以及荧光峰位置移动实现了GSH的高精度快速检测。在检测过程中,GSH分子与荧光探针发生化学反应,改变了荧光探针的光化学特性,其荧光强度因发生猝灭而减弱,且其荧光峰位置因配体的改变也发生移动。通过对照组实验,我们进一步证明了所发展的检测方法对GSH目标具有很好的特异性,综合考察荧光强度和波长的变化数据可以很好地区分GSH以及其他结构类似的分子,同时探针对于多种盐离子及氨基酸等不敏感,能够很好地保证检测的准确性。我们报导的荧光探针合成步骤简单,过程绿色环保,GSH检测的响应速度快、光谱波动较小、相对误差小。进一步的研究有望实现细胞内的GSH高精度检测及成像。     

荧光性胱氨酸聚集纳米团簇的制备及其应用研究

基于碱性胱氨酸水溶液在恒温水浴条件下可形成荧光性分子聚集体的特性,发展一种荧光光谱直接检测胱氨酸含量的新方法。实验结果表明,将pH 9.0的0.01 mol·L-1的胱氨酸溶液,于90 ℃恒温水浴热处理12 h后,胱氨酸分子可形成大小为12.5nm粒径的荧光分子聚集纳米团簇（FANC）结构,并发射蓝绿色荧光。采用荧光光谱（FL）、透射扫描电镜（TEM）和质谱（MS）对FANC的荧光性能和结构进行表征,并初步探讨光致发光机理。FANC在410 nm最佳激发波长条件下,于508 nm处具有最佳的荧光发射信号,体系的平均荧光寿命为6.028 ns,荧光量子产率为8.48%。FANC在水溶液中具有稳定的光漂白性、酸碱稳定性和光谱不依赖性质,粒子的Zeta电位为-57 mV,结合150 nm的水合粒径结果,表明形成的团簇表面亲水且带负电荷。质谱结果显示体系中存在多种胱氨酸分子间脱水形成的分子碎片,因此推测FANC是胱氨酸分子在水溶液环境中因分子间作用力形成分子聚集体。基于FANC的荧光强度和原料胱氨酸的浓度在1.0×10-5～6.0×10-4 mol·L-1范围内呈良好的线性关系,可将该方法用于胱氨酸片中含量的测定,结果与中国药典中记载的滴定比色法相吻合。相比于其他检测方法,该方法具有操作简便,检测限低,精确度高等优点。     

银、钴和铂原子纳米团簇熔化过程的分子动力学模拟

本采用分子动力学模拟方法，研究了银、钴和铂原子纳米团簇的熔化过程，模型采用的是Johson的EAM作用势。模拟结果表明，较大原子数目的纳米团簇其熔点随尺寸单调增加，而较小原子数目的团簇熔点和尺寸呈现无规则变化；大多数团簇在熔点附近都出现了负热容现象，说明负热容是纳米团簇在熔化过程中的一个普遍现象。     

银、钴和铂原子纳米团簇熔化过程的分子动力学模拟

本文采用分子动力学模拟方法,研究了银、钴和铂原子纳米团簇的熔化过程,模型采用的是Johson的EAM作用势.模拟结果表明,较大原子数目的纳米团簇其熔点随尺寸单调增加,而较小原子数目的团簇熔点和尺寸呈现无规则变化;大多数团簇在熔点附近都出现了负热容现象,说明负热容是纳米团簇在熔化过程中的一个普遍现象.     

等离子体气相凝聚技术制备银纳米团簇及粒径尺寸控制

采用等离子体气相凝聚技术制备了银纳米团簇颗粒,开展了实验条件及工艺参数对团簇平均粒径和粒径分布的影响。利用四极质谱分析仪在线测量了银纳米团簇的粒径尺寸与分布,并与透射电子显微镜（TEM）离线测量值进行比对。研究结果表明：保持其他参数不变时,增大结露区长度或溅射电流,银纳米团簇的平均粒径尺寸将增大;增加氩气流量,银团簇粒子平均粒径也相应增大,但当氩气流量增至60 mL/min以上时,其平均粒径反而会减小。而氦气的加入会使平均粒径尺寸减小。在各工艺参数中,溅射电流和氩气流量是影响银纳米团簇平均粒径的主要因素。通过调节工艺条件,获得了平均粒径尺寸为2,4和6 nm的银纳米团簇,四极质谱仪监测的粒径分布与TEM离线表征结果总体一致。     

等离子体气相凝聚技术制备银纳米团簇及粒径尺寸控制

采用等离子体气相凝聚技术制备了银纳米团簇颗粒,开展了实验条件及工艺参数对团簇平均粒径和粒径分布的影响。利用四极质谱分析仪在线测量了银纳米团簇的粒径尺寸与分布,并与透射电子显微镜(TEM)离线测量值进行比对。研究结果表明:保持其他参数不变时,增大结露区长度或溅射电流,银纳米团簇的平均粒径尺寸将增大;增加氩气流量,银团簇粒子平均粒径也相应增大,但当氩气流量增至60mL/min以上时,其平均粒径反而会减小。而氦气的加入会使平均粒径尺寸减小。在各工艺参数中,溅射电流和氩气流量是影响银纳米团簇平均粒径的主要因素。通过调节工艺条件,获得了平均粒径尺寸为2,4和6nm的银纳米团簇,四极质谱仪监测的粒径分布与TEM离线表征结果总体一致。     

包裹团簇的纳米喷射

文章报道了加热包裹团簇（结构为Pb芯/PbO壳）产生纳米喷射.随着温度升高,熔点较低的铅核先熔化并膨胀,冲破氧化层外壳形成蝌蚪状的纳米喷射.温度可变拉曼谱研究表明纳米喷射形成与加热温度密切相关,其本质是与团簇内部压力有关,团簇内核融熔膨胀受到外壳限域而产生极高内压.     

包裹团簇的纳米喷射

文章报道了加热包裹团簇（结构为Pb芯／PbO壳）产生纳米喷射。随着温度升高，熔点较低的铅核先熔化并膨胀，冲破氧化层外壳形成蝌蚪状的纳米喷射。温度可变拉曼谱研究表明纳米喷射形成与加热温度密切相关，其本质是与团簇内部压力有关，团簇内核融熔膨胀受到外壳限域而产生极高内压。     

纳米团簇熔化过程的分子动力学模拟

本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了不同半径的Ni纳米团簇的升温熔化过程,研究团簇尺寸对熔点和表面能的影响.模拟结果表明:团簇的熔点显著低于体材料的熔点.团簇熔化的过程首先是在团簇的表面出现预熔,然后向团簇内部扩展,直到整个团簇完全熔为液态.在模拟的纳米尺度范围内,团簇的熔点与团簇尺寸基本成线性关系.团簇的表面能随着团簇尺寸的增大而减小,而且表面能均高于体材料的表面能.     

甲烷团簇与氘团簇的团簇源特性比较

利用瑞利散射法测量了特定喷嘴产生的甲烷团簇及氘团簇的大小随背压的变化曲线。将团簇大小的实验值与Hagena理论进行了比较,当背压超过3MPa时,两种团簇的实验值都明显高于理论值。实验发现,特定喷嘴在相同的背压下,常温(298K)甲烷团簇尺寸小于低温(80K)氘团簇尺寸,而甲烷团簇中氢原子数至少是氘团簇中氘原子数的1.98倍。     

甲烷团簇与氘团簇的团簇源特性比较

利用瑞利散射法测量了特定喷嘴产生的甲烷团簇及氘团簇的大小随背压的变化曲线。将团簇大小的实验值与Hagena理论进行了比较,当背压超过3 MPa时,两种团簇的实验值都明显高于理论值。实验发现,特定喷嘴在相同的背压下,常温(298 K)甲烷团簇尺寸小于低温(80 K)氘团簇尺寸,而甲烷团簇中氢原子数至少是氘团簇中氘原子数的1.98倍。     

氮团簇离子注入单晶硅的光致发光谱研究

氮团簇离子N⁺₁₀注入单晶硅直接诱发其表层转化为纳米晶结构, 导致光学性质发生显著变化. 在250—320nm波段的紫外光激励下,在330—500nm光区出现明显的光发射带,并在360nm附近产生强度极高、单色性良好的发射峰,其强度达到N⁺注入试样或基底的5倍,是N⁺₂注入试样的1.5倍. 在可见光区的730nm附近和近红外区的830nm附近也出现发光带. 所有上述发光都非常稳定,可长时间保持其发 关键词： 光致发光 团簇离子注入 硅单晶 纳米晶结构     

沸石分子筛中半导体量子纳米团簇的组装及应用前景

在沸石分子筛中可以形成稳定的，分子尺寸的半导体团族，这类团族具有单相性，均匀性好的特点，并可形成三维量子超晶格结构。本文简单介绍沸石分子筛的结构及反应性之后，对团族的组装技术及表征方法进行了详细的讨论，对半导体团族的特征，性质及应用前景进行了较系统的论述。并指出了这类团族材料应用存在的问题及发展方向。     

小尺寸铝纳米团簇的相变行为

采用分子动力学方法模拟了半径从0.3–1.3 nm变化的小尺寸铝纳米团簇的熔化、凝固行为. 基于势能-温度曲线、热容-温度曲线分析, 获得了熔点、凝固点与尺寸的依变关系, 并利用表面能理论、小尺寸效应开展了现象分析.研究表明, 铝团簇原子数小于80时, 熔点和凝固点的尺寸依赖性出现无规律的异常变化; 而大于该原子数, 熔、凝固点则随着团簇尺寸的减小而单调下降; 当原子数为27时, 团簇熔点高于块材熔点近40 K. 同时, 铝纳米团簇呈现出凝固滞后现象, 即凝固点低于熔点. 关键词： 纳米团簇 熔点 凝固点 分子动力学     

团簇淀积纳米结构薄膜的计算机模拟

对团簇的淀积方式作了简介。着重对团簇的淀积过程进行了计算机模拟,从中得出了淀积的尺寸分布与团簇在衬底上的徙动长度有关,而团簇的聚合长大存在一临界尺寸。并给出低能Ｐｂ团簇在碳膜表面的徙动长度和聚合的临界尺寸。     

团簇演积纳米结构薄膜的计算机模拟

对团簇的沉积方式作了简介。着重对团簇的淀积过程进行了计算机模拟,从中得出了淀积的尺寸分布与团簇在衬底上的徒动长度有关,而团簇的聚合长大存在一临界尺寸。并给出低能Ｐｂ团簇在碳膜表面的徒动长度和聚事的临界尺寸。     

铜原子纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学模拟方法，研究了CuN（N=80、140、216、312、408、500、628和736）纳米团簇在热化和冷凝过程中结构和热力学性质的变化，模型采用的是Johnson的EAM作用势．模拟结果表明：铜团簇的熔点和凝固。点随其尺寸线性增加，并逐渐向大块晶体靠拢；所有团簇的凝固。羔都低于熔点，出现凝固过程中的滞后现象；在熔点和凝固点附近，团簇都具有负热容特性，负热容是由相变前后团簇内部结构突变引起的。     

鸡蛋蛋白孵化金纳米荧光团簇与其对污水中痕量Hg~(2+)的检测

金纳米荧光团簇作为一种新型纳米材料,毒性低,光稳定性好,斯托克位移较长。作为荧光探针,不容易由杂质造成干扰。因此,这类材料在环境监测领域引起了广泛的兴趣。然而,由于所选用的配体成本较高,反应条件复杂,目前绝大数合成金纳米荧光团簇的方法造价昂贵,不利于广泛应用。该工作建立了十分简便的方法,利用市售鸡蛋蛋清为天然蛋白质配体,价格低廉,无毒性,不需要任何复杂反应条件,在37℃的条件下孵化,水浴加热24h,得到亮度很高的红色荧光金纳米团簇,适合被普遍采纳。根据实验研究发现,所得到的金纳米团簇稳定性较好,其中激发光谱的最大峰位于470nm,而发射光谱的最大发射峰位于680nm,为典型的红色纳米荧光团簇,相应的荧光产率为8.76%。通过进一步研究发现,所得金纳米荧光团簇可设计为汞金属离子选择性探针。并根据荧光选择性淬灭现象,将其成功地应用于污水中Hg~(2+)的检测。检出限小于1ppb,满足安全饮用水的检出限要求。校准曲线的线性相关线数在99.8%以上。同时研究了实际样品中Hg~(2+)的加标回收测试。并与原子吸收法进行对比。在低浓度测试时,该方法有显著的优越性。在测定高浓度的Hg~(2+)时,两种方法的结果无明显差异,进一步说明了方法的准确性。该方法为天然水中Hg~(2+)的简便检测提供了有效而又经济实惠的手段。     

大尺寸贵金属纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法和原子嵌入势模拟了大尺寸金(n=1136～1556)、银(n=1088～1724)、铜(n=1000～1600)、铂(n=1004～1800)原子纳米团簇的熔化过程,得出了相应纳米团簇的势能随温度的变化曲线以及热容量随温度的变化曲线,研究了各种原子纳米团簇熔点与其团簇尺寸的关系.模拟结果表明团簇的熔点随团簇尺寸增大而升高,并逐渐向大块晶体靠拢.所有纳米团簇在熔化过程中在熔点附近都出现负热容现象,通过对团簇熔化前后结构的比较,分析了导致这种现象的原因.