二维光子晶体

光子晶体是一种介电常数周期变化的功能材料,其基本特征是具有光子带隙。光子晶体理论诞生已三十年,基于理论及实验的研究取得了许多成绩。当所制备的光子带隙与光波的波长相当时,光子晶体材料抑制光子在一定频段内的传播。由于在光学、电学、热学、磁学等方面均有优良特性和潜在应用,光子晶体作为一种新型材料也越来越受到科研人员的青睐。不论在可加工性方面还是在传播特性方面,二维光子晶体的优势正逐渐体现出来。本文重点阐述二维光子晶体的研究进展,分别介绍了二维光子晶体的结构与性能特点以及近年来发展出的新型制备方法,如自组装法、刻蚀法、多光束干涉法等,并着重列举其在传感器、波导、光纤、太赫兹技术等领域的发展现状,表明二维光子晶体作为超材料具有巨大的发展空间和潜力。最后,本文对二维光子晶体今后的研究方向和发展前景作了展望。     

二维原子晶体材料的制备与应变传感特性研究

二维原子晶体材料由于具有优异的光、电、力、磁和热学等性能而引起了广泛的研究兴趣。尤其,二维原子晶体材料在微小形变下可以产生较大的电阻变化,且能够承受比相应体材料更大的弹性应变而不至于使其结构破坏,在应变传感器方面具有重要的潜在应用价值,并且有望构建在各种条件下适用的柔性集成化的电子器件。目前,二维原子晶体材料备受关注的是石墨烯、二硫化钼和黑磷。本文从上述三种典型二维材料的基本物性出发,基于其物理性质和微观结构从理论上解释二维材料的应变传感特性,并详细介绍二维材料的各种制备方法如机械剥离法、溶液法和化学气相沉积法(CVD)等。在材料制备的基础上,阐述了石墨烯、二硫化钼、黑磷在应变传感领域如健康监测、可穿戴器件、电子皮肤等方面的具体应用,并展望了二维材料未来的研究方向与应用前景。     

准晶体的晶胞构成及准晶格的推导

本文从结晶化学原理及二十面体相出发,提出了八次对称准晶体中可能存在的两种配位多面体形式——三角十六面体及带帽反棱柱。推导了该类准晶体的一维及二维准晶格。运用传统结晶学中定义Bravais晶胞的原则定义了准晶体中五次、十次、八次、十二次对称准晶体的四种二维准晶胞。本文作者认为准晶体实际上是具无公度平移周期的晶体,该类晶体的无公度平移对称,是通过放大或缩小这两种具分数维特征的对称操作来实现的。     

二维材料插层改性方法研究进展

二维材料凭借其独特的电学、光学、磁学等性质引起了广泛关注,如何处理二维材料使其改性是目前的研究热点。 插层方法是目前调控二维材料性质的主要方法之一。 插层过程中,客体粒子插入主体材料的范德华层间,造成二维材料物理与化学性质的变化。 气相、液相、固相插层均可以使二维材料的性质得到提升。 本文主要介绍二维材料插层方法,分析其不同优势和限制条件,并展望如何综合应用插层方法更好地提升二维材料电学、光学等性能。     

基于二维材料的III族氮化物外延

III族氮化物合金因其宽广的可调能隙和优良的光电性能,在照明、电力电子、通讯、能源等领域有巨大优势,促使其材料制备技术不断发展.如何解决III族氮化物异质外延过程中晶格及热胀失配对材料质量的影响,是当前的研究重点.近年来,二维材料作为一类新兴材料受到了极大的关注.借助二维材料层间弱键合的特性,有望降低III族氮化物的制备成本、提高晶体质量,并实现柔性器件的制备,从而将其应用领域拓宽至可穿戴器件、可折叠器件等.本文综述了近年来国内外在二维材料上制备III族氮化物的研究报道,介绍了石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫族化物等二维材料上制备氮化物的各种尝试和成果,总结了二维材料上III族氮化物制备的特点,并对其未来发展趋势做了展望.     

基于二维材料的Ⅲ族氮化物外延

Ⅲ族氮化物合金因其宽广的可调能隙和优良的光电性能,在照明、电力电子、通讯、能源等领域有巨大优势,促使其材料制备技术不断发展.如何解决Ⅲ族氮化物异质外延过程中晶格及热胀失配对材料质量的影响,是当前的研究重点.近年来,二维材料作为一类新兴材料受到了极大的关注.借助二维材料层间弱键合的特性,有望降低Ⅲ族氮化物的制备成本、提高晶体质量,并实现柔性器件的制备,从而将其应用领域拓宽至可穿戴器件、可折叠器件等.本文综述了近年来国内外在二维材料上制备Ⅲ族氮化物的研究报道,介绍了石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫族化物等二维材料上制备氮化物的各种尝试和成果,总结了二维材料上Ⅲ族氮化物制备的特点,并对其未来发展趋势做了展望.     

溶剂热法制备Bi2S3纳米材料

0引言纳米材料具有特殊的结构和性能,可广泛应用于化学、物理学、电子学、光学、机械和生物医药学等领域[1￣5]。其中一维或准一维纳米结构体系或纳米材料的研究既是研究其它低维材料的基础,又与纳米电子器件及微型传感器密切相关,是近年来国内外研究的前沿[6￣9]。近年来,人们虽然做了许多尝试来制备一维纳米结构材料,但合成这类材料特别是合成半导体一维纳米材料仍然是一个巨大的挑战。随着维数的减小,半导体材料的电子能态发生变化,其光、电、声、磁等方面性能与常规体材料相比有着显著的不同[10￣12]。Bi2S3是一种重要的半导体材料,受…     

胶体晶体

简要综述胶体晶体的研究进展情况,主要介绍胶体粒子的简单自组装、模板引导下的自组装和二元胶体晶体组装等几类主要的胶体晶体制备技术,并概述胶体晶体在光子晶体、传感器、光子纸张、三维有序大孔材料、二维纳米结构阵列等方面的应用。     

含五次对称的准晶格的推导及微粒分数维结构模型

在准晶体结构中,配位二十面体作长程定向有序,但没有平移有序。作者探讨了准晶体的构筑原理。认为在准晶体中有两个原理在起作用,即二十面体原理和黄金中值原理。运用这两个原理可获得最简单的准晶体结构模型,并可用来解释Al-Mn合金准晶体的高分辨图。这一模型具分数维结构特征,故称分数维结构模型。作者进一步认识到所推导出的准晶体结构模型实际上是一种准晶格,由此系统地推导了准晶体的点群、单形及准晶格的可能类型。     

科学家用新方法种出准晶体

直到丹尼尔·舍特曼的发现提出之前,化学家一直将晶体定义为原子按照可重复的规则模式进行排列的材料。然而,在1982年,以色列理工大学材料科学家舍特曼发现,一种铝和锰的合金,其原子按常规顺序排列,但是不能重复。此类"准晶体"迫使化学家重新编写了他们的教科书。最终,2011年舍特曼因准晶体的发现获得诺贝尔化学奖。此后,科学家也在自然界中发现了准晶体,而且工程师制造出多种多样的准晶体,并     

Electrical and thermal transport properties of icosahedral and decagonal quasicrystals

Electrical and thermal transport properties of quasicrystals are reviewed on the examples of i-Ag-In-Yb and i-Al-Cu-Fe icosahedral phases and d-Al-Co-Ni decagonal phase. Using samples of single-grain morphology and high structural quality, and performing the measurements along well-defined crystallographic directions, the following basic questions in the context of physical properties of quasicrystals are addressed, both experimentally and theoretically: (1) are the unusual transport properties of quasicrystals introduced by the quasiperiodicity of the structure or are they a consequence of complex local atomic order with no direct relationship to the quasiperiodicity; (2) what is the role of the electronic structure of quasicrystals in their electronic transport properties, especially the pseudogap in the electronic density of states in the vicinity of the Fermi energy; (3) what is the anisotropy of the transport coefficients along different crystallographic directions for icosahedral and decagonal quasicrystals and (4) what are the true intrinsic properties of quasicrystalline phases?     

准晶的晶体学特征

10年前,具有五次旋转对称而无平移周期序的准晶问世,在与晶体及晶体学有关的学科领域里引起强烈反响。10年来的系统研究澄清了准晶晶体学中的一些问题,如(1)准晶还是五重孪晶? (2)为什么要有五次旋转对称? (3)为什么会有准周期性? (4)稳定的准晶存在吗? (5)准晶与近似晶体相有什么异同?     

Importance of bulk properties in the structure and evolution of cleavage surfaces of quasicrystals

The present work reviews the recent achievements in probing bulk properties of quasicrystals by using cleavage surfaces and surface sensitive techniques. In particular, it is shown that the cluster–subcluster-based structure of the cleavage surface of icosahedral Al–Pd–Mn quasicrystals can be related to the presence of stable atom clusters in the bulk, which force the crack front to circumvent them. Furthermore, by subjecting cleavage surfaces of differently pre-annealed Al–Pd–Mn quasicrystals to a post-cleavage heat treatment, we demonstrate that bulk vacancies migrate toward the surface, where they initiate structure and composition changes. These studies allow us to characterize Al–Pd–Mn quasicrystals with respect to their bulk vacancy concentration. As-grown Al–Pd–Mn quasicrystals are found to contain a supersaturation of all chemical species of vacancies in near stoichiometric composition, whereas long term pre-annealed material has a much lower, and predominantly Al, vacancy concentration. Analogous experiments for decagonal Al–Ni–Co quasicrystals show that as-grown Al–Ni–Co has a lower vacancy concentration than as-grown Al–Pd–Mn.     

Point Defect Phenomena of Crystalline Structure in Some Common Structural Materials

1 INTRODUCTION That crystal is the internal particles arranged re- peatedly and periodically in three-dimensional space or the solid with space lattice structure is the com- plete definition of crystal at absolute zero tempe- rature[1, 2]. But actual crystals deviate from the ideal ones in certain degree because of various influences, such as the impurity and thermal vibration of crystal particles, which is called crystal structural defect. Strictly speaking, all factors causing the crysta…     

Influence of Pore-expansion Agent on the Structure and Performance of Activated Alumina Synthesized from Waste Aluminum Sludge

1 INTRODUCTION The reactivity of activated alumina adsorbent is closely related to its specific surface area: the larger the specific surface area, the better its activity and adsorbent capability are. However, in reality, the prac- tically available specific surface area or effective spe- cific area has relationship with its pore structure[1]. Since many reactant molecules are difficult to enter the pores to react with whose radius is shorter than certain critical value, the increase of p…     

Liquid quasicrystals

Recent discovery of Liquid crystals with quasicrystalline symmetry (liquid quasicrystals), is reviewed. These liquid quasicrystals were created by self-organised packing of supramolecular micelles, analogous to the way by which normal quasicrystals are formed from atoms in metal alloys. This opens the way to obtaining self-assembled photonic band gap quasicrystals, and has important implications for the study of both quasicrystals and supramolecular self-assembly.     

Toward the discovery of new soft quasicrystals: From a numerical study viewpoint

This is a progress review of an emerging research front: soft quasicrystals including liquid crystalline dendrons, nanoparticles, mesoporous silica, colloids, ABC star and linear terpolymers, and even water and silicon. As an aid to readers, we explain the basics of quasicrystals developed in solid‐state physics: orders in quasicrystals, higher dimensional crystallography, approximants, phason randomness, and the origin of quasicrystal formation. Then we review some numerical studies from early to recent ones. Our main purpose is to elucidate how to construct quasicrystalline structures: The introduction of additional components or a new length‐scale is the key to discover new quasicrystals. As a case study, we describe our recent studies on ABC star terpolymer systems and present the results of simulations of dodecagonal polymeric quasicrystals. In the case of dodecagonal quasicrystals, one easily finds that the key is to search square‐triangle tiling structures with changing components. Application to photonic quasicrystals is reviewed as well. Our hope is that this review will contribute furthering quasicrystal chemistry. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys, 2012     

无机-无机复合电致变色材料的研究进展

在外加电压的作用下,电致变色材料的光学性能（颜色、透光率等）能够可控制、可逆地变化,在节能减排领域有重要应用前景。随着相关研究的不断创新、深入和拓展,单一组分的电致变色材料因受到其自身结构和性能的限制,不能表现出人们所期望的电致变色性能,并且在结构和性能上不具有可设计和调控性,因而越来越无法满足实际应用的需求。与非复合电致变色材料相比较,复合型材料在这方面具有明显的优势,其优势体现在通过合理的材料设计,借助复合材料各组分的协调作用,充分激发各组分的优点,克服各自的缺点,可以获得结构和性能优异的电致变色材料。因此,近年来越来越多的研究聚焦于复合型电致变色材料。目前已开展研究的复合型电致变色材料的种类很多,根据复合组分是无机材料还是有机材料来对复合型电致变色材料分类的话主要可分为无机-无机复合、无机-有机复合和有机-有机复合3大类。相比有机电致变色材料,无机电致变色材料在材料成分控制、机械性能、光调制、使用稳定性、寿命等方面优势显著,因此,单一组分的和复合型的无机电致变色材料始终是本领域研究的重要方向。因此,本文致力于近年来无机-无机复合电致变色材料、器件和电解质的研究现状和未来的发展动态,对其研究进展、所存在的问题和发展趋势进行了归纳总结,为复合型电致变色材料的进一步研发和应用提供依据。     

穿插和缠绕结构配位聚合物的合成与性能研究

配位聚合物由于具有独特的结构和优异的性能,近年来受到国内外的持续广泛关注,已成为当前化学、物理、材料、医学以及生命科学等领域的热点研究之一,并日益呈现出迅猛发展的良好势头.有关此类化合物的显著特征是:在合成时,其结构中经常发生不同程度的穿插和缠绕现象,使得合成目标化合物的性能产生根本上的改变.因此,本文主要结合本课题组近期的研究工作,评述了穿插和缠绕结构配位聚合物及其相关化合物的合成、结构与气体吸附分离性能应用等方面的研究进展.