弱磁场对Zn分枝状电解沉积物形貌的影响

用金相显微镜和原子力显微镜分析了存在外加磁场情况下的Zn分枝状电解沉积物的微观形貌 ，并且根据实验结果提出了磁场使沉积物分枝呈现螺旋状偏转的机理.1)在沉积物晶粒的早 期生长阶段，当晶粒已经形成了择优生长方向但又非常小,仍然悬浮于电解液中时，磁流体 动力学对流作用于它上面的不平衡力使得晶粒连同它的择优生长方向向着对流下方偏转，直 到晶粒足够大，和它的前一个单晶枝晶连接在一起为止.2)当晶粒和它的前一个单晶枝晶连 接在一起以后，磁流体动力学对流的作用力已不足使它偏转.此时，如果电解液的浓度比较 高，单晶枝晶的一级分枝和二级分枝之间不存在对电解质的竞争关系，则此单晶枝晶将完全 按照初期形成的晶体择优生长方向直线生长，直到新的晶粒形核为止;如果电解液浓度较低 ，造成第一级分枝与第二级分枝的竞争关系，二级分枝总在第一级分枝的上游侧生长，使得 一级分枝向下游方向偏转.通过上述两个步骤，无论是枝晶沉积物还是分形沉积物都产生螺 旋状偏转. 关键词： 电解沉积 磁流体动力学对流 晶体择优生长方向 生长形态     

镧和铈对两种细菌生长的影响及胞内DNA的荧光光谱分析

为了研究镧,铈对细菌生长及核酸的影响,用光电比浊法测定了镧,铈和钙调蛋白抑制剂(氯丙嗪)存在时两种细菌的生长曲线,并用荧光光谱法研究了镧,铈对小牛胸腺DNA和细菌胞内DNA结构的影响。结果显示适当浓度(200 mg·L-1)稀土元素可以促进细菌的生长和繁殖,比对照提前进入对数期,扫描电镜观察也显示镧,铈可以促进枯草芽孢杆菌个体的生长,菌体体积比对照更大,但促进繁殖的作用会被氯丙嗪抑制,表明镧,铈促进细菌生长的机理可能与钙调蛋白的功能有关;荧光光谱分析显示镧,铈会使小牛胸腺DNA荧光增强,镧、铈浓度分别为5和10 mg·L-1时荧光增强作用最大;但镧使细菌胞内DNA荧光猝灭,铈使其荧光增强,结论认为镧,铈对核酸的影响远比想象的要复杂。     

GaAs(111)衬底上生长的GaN的极性与生长方法和生长条件的关系

研究了在GaAs(111)衬底上生长的六角相GaN的极性的相关关系.在高Ⅴ/Ⅲ比的条件下用MOVPE和MOMBE方法生长的GaN的极性和GaAs衬底的极性一致;在(111)A-Ga表面上的生长层呈现Ga的极性,而在(111)B-As表面上的生长层呈现N的极性.然而,在低的Ⅴ/Ⅲ比,或采用一个AIN中间层的条件下,用HVPE和MOMBE方法在GaAs(111)B表面上生长的GaN呈现出Ga的极性.目前,其原因尚不清楚,但是这些结果表明采用HVPE生长方法或用一高温AlN阻挡层可以得到高质量的GaN.     

马尾辫物理学

 为什么有的人头发束起来像又长又细的马尾,而有的人则是圆锥形--最近一个关于马尾辫的方程式给出了答案.我们每个人的头上平均生长着10万根头发,如果一一分析它们的形状、长度和质地将是一个难以完成的课题.     

细菌运动中的物理生物学

细菌是一个包含从分子到宏观多尺度多系统强烈耦合的复杂生物体系.细菌的运动行为在每一个时空尺度都蕴含有丰富的生物和物理学现象.例如,细菌对氧气和很多化合物有很强的应激反应;细菌体内信号传感网络会影响细菌鞭毛马达的转动;纳米尺度的细菌鞭毛马达转动会影响细菌在界面附近的游动、趋化性、积聚、黏附、飞速旋转;单个细菌的活跃状态和环境的物理化学性质又会影响细菌部落的生长过程.微生物膜在空间中的扩张会形成丰富多彩的宏观自组织斑图.细菌运动的物理生物学涉及到力学、流体和统计物理等多个学科的研究范畴.本文分别介绍细菌鞭毛马达、细菌微生物膜的集群运动、细菌在界面的运动以及细菌趋化性和生化信号传感等方面的若干最新研究进展.     

改进的DLA方法模拟薄膜二维生长

对经典的DLA模型进行改进，研究了薄膜的二维生长过程.通过改变表征吸附原子在基底扩散 能力的参量D_T，D_C以及表征沉积速率的参量D_V，得到 了与实验一致的薄 膜分形生长模式和团状生长模式.分析了薄膜的形核阶段原子团的大小分布，以及不同条件 下原子团的数目和大小随覆盖度的变化. 关键词： DLA 薄膜生长 分形生长 团状生长     

有机半导体外延生长的扫描隧道显微镜研究

有机半导体薄膜的光、电等性质取决于有机分子的取向以及长程有序性.研究有机半导体的生长机理以及内在驱动力是一个重要环节.文章通过两个典型生长体系,perylene在Ru(0001)表面上的生长和tetracene在Ag(110)表面上生长过程的介绍,给出了形成有机半导体晶化薄膜的可能性以及决定其有序生长的内在驱动力.对于perylene在Ru(0001)表面上的生长,决定其过程的主要驱动力是分子间的相互排斥作用,在单分子层时,由于这种相互作用导致形成Ru(0001)-12×12-8 perylene有序超结构.而对于tetracene/Ag(110)体系,决定生长的驱动力主要表现为相互吸引作用,因此,在小于单分子层时,tetracene呈有序的岛状生长;而当tetracene膜的厚度大于单分子层时,呈逐层生长模式,并形成具有正交晶系结构的晶化薄膜.     

力和扩散机理下外延形貌的演化分析

本文提出了一个新的基于扩散界面的相场模型来描述外延生长中岛的形核、生长及熟化过程. 该模型同时考虑了弹性场、表面能、沉积、扩散、解吸和能量势垒等热力学及动力学过程对表面纳米形貌的影响. 采用经典的BCF模型来描述生长中的扩散形核过程, 而采用一个新的包含弹性应变能的自由能函数, 通过变分得到一个描述多层岛生长的相场方程, 该方法可以有效地描述外延生长中复杂的外延形貌. 采用有限差分格式对非线性耦合方程组进行求解. 数值结果显示, 该模型可以真实地再现外延生长中多层岛结构(即山丘状形貌)的演化过程, 模拟结果与已有实验结果一致. 同时模拟了生长过程中随外延形貌演化而形成的复杂生长应力, 研究表明, 在生长过程中, 岛中存在着复杂的应力分布, 且在岛边界处应力达到局部最大, 这与实验结果定性一致. 此外, 本文的重要发现是, 外延生长中的应力演化明显地影响原子的扩散过程, 当应力存在时, 外延结构变化较无弹性场时变快. 该项研究对理解外延生长中各物理机理的协同作用有重要的指导意义.     

纳米晶粒生长的动力学蒙特卡罗模型

给出应用于纳米晶粒生长的动力学蒙特卡罗模型,并对模拟方法做了细致的讨论.作为一个应用实例,对薄膜生长做了分类模拟研究.结果显示,改变三维Ehrlich-Schwoebel势垒将导致薄膜生长过程中多层原子岛的结构相变.     

邻晶面外延生长机制的动力学Monte Carlo模拟

用动力学Monte Carlo模拟方法研究了GaAs(001)邻晶面的外延生长机制.Ehrlich-Schwoebel势垒对邻晶面外延机制有重要的影响.模拟结果显示，低温下Ehrlich-Schwoebel势垒几乎能完全阻止原子向下一台阶面的迁移，高温下原子已能有效地克服势垒的影响并向下一台阶面迁移.在外延生长初期，原子几乎在台阶面上均匀分布.当表面覆盖度达到一定数量后，台阶成核开始.而由于Ehrlich-Schwoebel势垒的存在，在台阶的上侧台阶面上开始有原子的积累，而如果没有Ehrlich-Schwoebel势垒，台阶上侧台阶面上的原子也能被有效地耗尽.Ehrlich-Schwoebel势垒对邻晶面上的外延生长模式有显著的影响，将明显提高达到台阶生长模式的温度. 关键词： 外延生长模式 动力学Monte Carlo Ehrlich-Schwoebel势垒     

高压氮气处理微型番茄种子对其生长特性的影响

 将微型番茄（Red Cherry）的种子分3组在以氮气为传压介质的高压装置中处理,分别在10 MPa、20 MPa、30 MPa 3种压力下保持4 h,与未经高压处理的对照组种子同时在相同的自然条件下播种培育。通过对随机选取的每组33株植株生长全过程的观察比较,初步研究了高压氮气处理番茄种子对其生长特性的影响。另外,还对各组果实的15种营养成份进行了检测对比。结果显示：在相同的自然条件下,加压组植株的发芽期、幼苗期和开花坐果期与对照组相比有缩短趋势;在同样的环境中,加压组植株遭受自然病害的死亡率较低;在生长后期,20 MPa和30 MPa加压组中出现异常高大的植株共3株。但是,各加压组与对照组相比,植株平均高度和平均基径没有显著性差异,平均单株果实产量和果实的营养成份也没有表现出明显变化。     

热蒸发法制备的球棒状氧化锌晶体的形貌及生长过程

在不用催化剂的条件下,通过热蒸发锌粉的方法,一种新颖的球棒状的氧化锌纳米结构被沉积在硅基片上.每一根球棒状的氧化锌纳米棒("纳米球棒")由三部分构成,分别是六边形"球棒头"、"球棒把手"以及一个连接过渡的部分.高分辨率透射电镜和选区电子衍射结果表明,纳米棒呈单晶特性,沿着[0001]方向择优生长.根据对实验结果的分析,纳米球棒的生长过程可以利用气-固生长机制进行解释,合理地提出其生长模型.     

细菌为什么不能再大点或再小点

正细菌的大小分为8个数量级,如果将最小的细菌比做手掌大小,那么它巨大的表亲则足以装下4000台拖拉机。虽然个体较大的细菌生长繁殖的速度更快,但是这些微生物长成多大是有限度的。为了找出原因,计算生物学家提出一个计算机模型,预测微生物代谢和细胞成分是如何随细胞大小变化的,这就需要知道细菌的各种成分,如DNA、蛋白质和它的分子工厂——核糖体,需要多少空间才能正常运转。空间的约束控制了最大和最小细菌的大小,研究者在《国际微生物生态学会会刊》(The ISME Journal)上发表了论文。细菌不能收缩得更小,因为它要给DNA和必需蛋白质留出足够的空间。它们也不能变得更大,因为随着     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的成核-生长和失稳分解研究

采用溶胶-凝胶法在ZnWO₄单晶上制备出透明的ZnO薄膜.通过光学显微镜观察了Z nO薄膜的表面形貌.实验结果表明，ZnO薄膜的形成经历了表面成核，晶粒长大和岛的形成三 个不同的阶段.由于ZnO晶核是在非平衡条件下生长的，在生长过程中不可避免地出现了枝晶 生长和分形生长以及失稳分解. 关键词： 氧化锌薄膜 成核 枝晶生长 分形生长 失稳分解     

横向外延过生长磷化铟材料的生长速率模型

分别考虑气相扩散和掩膜表面扩散过程，建立了金属有机化学气相沉积条件下横向外延过生长的速率模型. 在砷化镓衬底上外延磷化铟条件下，模拟得到了生长速率随掩膜/窗口宽度(m/w)变化的关系. 通过讨论掩膜/窗口宽度的影响，说明了掩膜宽度、窗口宽度以及有效掩膜宽度是决定生长速率的关键因素. 以上结论与实验结果一致. 关键词： 横向外延 生长模型 扩散 生长速率     

ZnMgO生长中压强和衬底对薄膜性质的影响

利用金属有机源化学气相沉积(MOCVD)生长方法,在2.5 kPa和5 kPa生长压强下,分别以sapphire (Al2O3)和ZnO为衬底生长ZnMgO薄膜.研究分析了样品的晶体结构、表面形貌、光电学性质.结果表明,衬底和生长压强对ZnMgO薄膜的生长有重要影响.5 kPa高压生长和以ZnO为衬底均有利于ZnMgO...     

温度梯度对晶粒生长行为影响的相场模拟

利用相场法建立了一个可应用于研究温度梯度影响下的晶粒生长行为的二维模型,模拟了多晶材料退火过程中由温度梯度引起的非均匀晶粒生长和定向晶粒生长行为.结果表明:退火过程中,在静态温度梯度的影响下,体系的晶粒呈现不均匀生长,且从晶粒生长指数来看,不同程度地偏离了正常晶粒生长;在动态温度梯度的影响下,体系内部常出现柱状晶粒生长,柱状晶粒前端持续生长至温度最高位置;柱状晶粒生长与动态热源的移动速率密切相关,只有当动态热源的移动速率处于最小和最大晶粒生长速率之间时,柱状晶粒才会出现. 关键词： 晶粒生长 相场法 晶界迁移率 局部退火     

Ag掺杂SmBCO熔融织构单畴生长工艺研究

通过Ag掺杂降低Sm123/Sm211体系熔点,利用Nd123冷籽品技术成功制备出具有理想织构的smBCO/Ag单畴块材.研究了smBco/Ag单畴的生长过程,结果发现,相比于未掺杂坯体,掺入Ag后的smBcO坯体生长速率下降,在所考察的慢冷温区里,生长速率呈不断减小趋势,最终因自发成核而无法继续生长.实验还发现,SmBCO/Ag 单畴生长温度窗口随Ag掺量增加向低温区平移.对样品剖面的观察发现,在最高熔化温度保温阶段大量气体未能排出SmBcO/Ag坯体,这些气体在单畴慢冷生长过程中不断向外侧迁移、合并形成宏观可见的孔洞.在单畴生长过程中,这些位于生长前沿的高密度气孔,一定程度上影响了液相和sm3+离子向生长前沿的供应,是单畴生长速率较低的可能原因.微结构分析表明熔融生长过程中Sm211粒子发生二次晶粒长大现象,长大后的Sm211粒子提供Sm3+离子的能力减弱,导致慢冷生长后期阶段生长速率呈下降趋势.     

REBCO厚膜的液相外延生长研究

本文从基片和种膜、LPE的初始阶段研究和超导性能的控制这三个方面回顾总结了液相外延生长REBCO(RE=稀土元素)厚膜的研究进展.我课题组发现的高温超导体氧化物YBCO的过热现象直接证实了采用低包晶熔点的YBCO种膜可以生长包晶温度较高的REB-CO,丰富了种膜的选择范围,此现象尤为值得关注.在LPE生长的初始阶段存在种膜的部分溶解、夹杂的形成和与稀土元素种类有关的择优生长等现象,用包括曲率效应和界面能影响的粗化机制可以解释以上现象.因而生长高结晶性的LPE厚膜时选用高品质的种膜甚为重要.为优化生长工艺,须考虑种膜的品质、熔剂中的Ba/Cu比和气氛对Mg的污染和结晶取向,RE离子对Ba的替代等方面问题,以达到获得高质量的REBCO LPE厚膜的目的.     

金刚石中氦、氢含量的变化及在金刚石生长中的意义

天然金刚石自中心至边缘的显微傅里叶变换红外光谱研究表明:氮和氢在金刚石中的分布是不均匀的,这说明金刚石在整个生长过程中的物质环境是有差异的;中心至边缘的含氮总量、C-H键含量的总体降低趋势表明金刚石的生长过程是一个氮、氢的消耗过程,而中部的升高变化说明金刚石生长环境中存在氮、氢的补充,但氮补充得比氢更早一些.据此,可以将金刚石的生长过程划分为早期成核与长大、中期长大及末期长大三个阶段,其中早期和末期是氮和氢的消耗阶段,中期需要进行氮和氢的补充,且氮应该更早补充.氢对金刚石的生长是有利的,氢和氮不是以氮氢化合物的形式存在于金刚石生长的物质环境中,这暗示着在高温高压合成金刚石中欲引入氢,应当避免氮氢化合物的形成.