碳纳米颗粒的放射性99mTc标记

探索了影响氯化亚锡还原法制备碳纳米管和不同粒径纳米碳黑的99mTc标记化合物的多种因素, 在给定实验条件下, 99mTc的标记率能够稳定达到90％以上。 细胞培养液中标记物的放射化学纯度在2.5 h中保持在(86±4)%范围内。 制备的标记化合物满足碳纳米颗粒细胞摄取率测定和细胞毒性机制研究的实验要求。 实验结果提示, 99mTc标记过程是基于还原得到的低价Tc在碳纳米颗粒表面上的物理吸附机理。 The effects of experimental conditions on preparation of 99mTc labeled carbon nanotubes and nanocarbon blacks by SnCl2 were investigated. At given conditions the labeling yields were over 90%. In a culture medium, the radiochemical purity of the labeling compounds kept (86±4)% within 2.5 h. The 99mTc labeled multi walled carbon nanotubes (MWNTs) and nanocarbon blackes (NCBs) obtained in this work met satisfactory experimental demands for study of cellular uptake and toxicity. The experiments showed that the labeling process was based on physical adsorption of low valent technetium resulted from reduction reaction on the surface of the carbon nanomaterials.     

纳米接触行为的三维多尺度数值模拟

应用分子动力学与有限元耦合的桥域多尺度算法,模拟三维刚性球形压头与光滑基体表面的纳米尺度接触行为,并与全原子分子模拟结果比较.考察在一定载荷下的系统弛豫行为、两种模型桥接区位移和应力的连续性、法向力和接触面积随压头位移变化等,结果表明:一定外载荷下,桥域多尺度算法能较快达到平衡状态,且压头的振荡幅度更小,系统初始温度为0 K时该算法的相对误差最小.在准静态加载过程中,该算法能够将原子区的位移、应力等连续的过渡到连续介质区,具有较好的耦合效果;法向力-压头位移和接触半径-压头位移曲线几乎与分子模拟结果重合,表明算法具有较高的计算精度.     

在纳米尺度上传统的温度概念遭遇挑战

19世纪中叶以后，玻尔兹曼和吉布斯从统计力学的角度为宏观热力学建立了微观基础理论．今天，随着纳米科技的发展，人们不禁要问：当一个物体所包含的原子数不断减少，原有的温度概念是否仍然有效？最近，来自德国斯图加特大学的Hartmann等在Phys．Rev．Lett．上发表文章，对上述问题给出了否定的回答．     

纳米流体多相流动的多尺度模拟方法

针对纳米流体多相流动的微观特征,提出一种基于格子Boltzmann的多尺度耦合方法,在速度和悬浮纳米粒子分布变化比较剧烈的区域采用细网格多相模型,在其它区域视纳米流体为均匀混合的单相流体,使用粗网格单相模型.为保证不同尺度区域之间的物理信息(参数)的准确传递,运用质量和动量守恒原理,建立跨区域的边界耦合模型.几个算例表明,该方法既可以反映纳米流体流动的微观特征,又能提高计算效率,与单纯使用多相模型相比,节省大量时间.     

一种多组电极的高功率多脉冲气体开关

 设计了一个有3组电极的开关，给出了开关的结构，分析了多组电极共存的可行性和开关内的电场，利用通用电路模拟软件对通过开关的电流进行了计算。此开关在单组电极导通时，耐电压约为50kV，电流100kA以上，电流脉宽约20μs；在间隔1ms，脉宽为μs级的预触发脉冲触发下，开关能在电感负载中产生间隔为1ms的3个电脉冲，实验测得平均峰值电压约38kV，电流约100kA，脉宽约20μs。     

MV级重复频率三电极气体开关的优化研究

 对一种高工作电压、高重复频率的三电极气体开关的优化设计方法进行了研究,包括绝缘结构的优化、最优触发孔径和触发电极位置的选取。采用设计开关开展了实验研究,并对实验结果进行了分析。结果表明,开关实现了工作电压1.1 MV,峰值电流约13.8 kA,重复频率100 Hz的最大稳定运行参数,性能满足设计要求;开关绝缘恢复性能良好,各次电压波形幅值均匀,分散性小,归一化标准偏差小于3%。     

MV级重复频率三电极气体开关的优化研究

对一种高工作电压、高重复频率的三电极气体开关的优化设计方法进行了研究,包括绝缘结构的优化、最优触发孔径和触发电极位置的选取。采用设计开关开展了实验研究,并对实验结果进行了分析。结果表明,开关实现了工作电压1.1 MV,峰值电流约13.8 kA,重复频率100 Hz的最大稳定运行参数,性能满足设计要求;开关绝缘恢复性能良好,各次电压波形幅值均匀,分散性小,归一化标准偏差小于3%。     

纳米尺度MOSFET过剩噪声的定性分析

最近实验表明纳米尺度MOSFET中的过剩噪声主要为散粒噪声,而此前研究认为MOSFET中不存在散粒噪声,短沟道MOSFET中的过剩噪声为热噪声. 本文基于器件电流模型分析散粒噪声取代热噪声成为过剩噪声主要成分的转变条件,根据该条件对纳米尺度MOSFET噪声特性的预测与文献报道的实验现象、模拟结果以及介观散粒噪声相关结论相符合. 关键词： 散粒噪声 过剩噪声 纳米尺度MOSFET     

纳米尺度上的表面电子动力学

揭示物质结构、物质间相互作用及其运动规律是物理学永恒的主题。经过百多年来的努力,人们已明确了常见物质的基本结构：普通物质是由分子、离子、原子等组成。而作为基本单元的原子又是由电子和原子核两部分结合而成;欲了解物质结构和运动规律就不得不深入地认识原子核周围的电子分布和电子运动形式。原子的运动在相当程度上也是由它们的电子结构和运动规律所决定和驱动的。所以,电子动力学的研究对于理解基本物质组成和动力学规律、探索新奇的物理现象、发展新材料有着举足轻重的影响。     

纳米尺度下毛细流动的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究纳米尺度下壁面润湿性对毛细流动的影响,主要考虑纳米通道两侧壁面润湿性相同与不同两种情况。研究表明：两侧壁面润湿性相同条件下,毛细流动随着壁面润湿性增强而加快, 毛细高度随时间的变化早期偏离Lucas-Washburn理论,但后期与其预测符合。在纳米通道两侧壁面润湿性不同的情况下,液面会发生振荡,两侧壁面毛细高度也不相等,且液面振荡的幅度和两侧壁面毛细高度差都随着两侧壁面润湿性差异的增大而增大。基于能量转化分析,提出两侧壁面湿润性不同情况下纳米通道中毛细流动发生的条件以及毛细流动快慢的判别依据。研究结果加深了对纳米尺度下毛细流动机理的认识,并为相关工程应用提供理论参考。     

纳米尺度流动速度计算的新方法

采用流体力学中流量与流速的计算和分子动力学相结合的方法,模拟液态氩在纳米通道内的三维Poiseuille流动和驱动方腔流动,计算流体流速.结果表明:平板形纳米通道内,该方法求得的流速与传统分子动力学方法所求流速基本吻合,可以用该方法计算不同壁面情况下的流速;对于纳米方腔通道内的流体,在不同模型下两种方法计算出的流速分布大致相同,但是其边界速度差别很大,在边界的速度计算方面新方法的精确度更高,收敛速度比传统方法快.     

纳米尺度下气泡核化生长的分子动力学研究

采用分子动力学方法模拟纳米尺度下液体在固体壁面上发生核化沸腾的过程,主要研究壁面浸润性对气泡初始核化过程和气泡生长速率的影响以及固-液界面效应在液体核化沸腾的能量传递过程中所起到的作用.研究结果发现：壁面浸润性越强,气泡在固壁处越容易核化.该结果与经典核化理论中“疏水壁面易于产生气泡”的现象产生了明显的区别.其根本原因是在纳米尺度下,固-液界面热阻效应不能被忽略.一方面,在相同的壁温下,通过增强固-液相互作用,可以显著降低界面热阻,使得热量传递效率提高,导致靠近壁面处的流体温度升高,气泡核化等待时间缩短,有利于液体沸腾核化.另一方面,气泡的生长速率随着壁面浸润性的增强而明显升高.当气泡体积生长到一定程度时,会在壁面处形成气膜,从而导致壁面传热性能恶化.因此,通过壁面的热流密度呈现出先增大后减小的规律.     

磁电耦合效应对微纳米尺度热辐射的影响研究

当材料中的电(磁)偶极子在电场或者磁场中产生磁(电)的交叉响应时,磁电耦合效应即被建立起来。为了研究此效应对微纳米尺度热辐射的影响,本文在涨落电动力学的框架下,利用并矢格林函数方法和涨落耗散原理,建立了热辐射的宏观电磁模型。研究表明:磁电耦合能够强烈调制表面波,从而对热辐射产生较大影响。此研究有望对于利用这种介质(作为热源或热沉)进行纳米尺度的热管理以及能量转换,起到积极的推动作用。     

纳米尺度的四轮驱动车

最近,来自荷兰的Kudernac等在Nature周刊上撰文,报道了他们在设计构建分子四轮驱动车（以下简称分子车）方面所取得的突破性进展.分子车是一个超大分子组合,它以原子淀积的方式构建在扫描隧道显微镜的平台表面上.驱动能量由显微镜的扫描探针针尖提供,即向分子车输送一个个的高能量的电子.     

边修饰Net-Y纳米带的电子结构及机械开关特性的应变调控效应

利用密度泛函理论和非平衡态格林函数相结合的方法,系统地研究了边修饰Net-Y纳米带的电子结构和器件特性的应变调控效应..计算表明:本征纳米带为金属,但边缘的氢或氧原子端接能使其转变为半导体.应变能有效地调控纳米带带隙的大小,适当的应变使能带结构从间接带隙转变为较小的直接带隙,这有利于光的吸收.应变也能改变纳米带的功函数,压缩应变能明显减小功函数,这有利于纳米带实现场发射功能.特别是应变能有效地调控纳米带相关器件的I-V特性,能使其开关比(I_on/I_off)达到106,据此,可设计一个机械开关,通过拉伸及压缩纳米带使其可逆地工作在“开”和“关”态之间.这种高开关比器件也许对于制备柔性可穿戴电子设备具有重要意义.     

碳纳米管的离子束焊接研究

用C+离子束轰击多壁碳纳米管后, 发现了大量的由无定形碳纳米线组成的连接结构. 这种用高分辨透射电子显微镜和电子衍射分析确认的离子束焊接方法, 不但可以作为准备纳米电子（光子）学器件和线路的手段, 结合微操纵技术, 也有可能对其它系统器件排布的制作有所贡献.     

亚稳相的纳米尺度稳定化:热力学模型与实验研究

建立了亚稳相合金的热力学模型,描述亚稳相的各种热力学物理量及其随成分、温度、晶粒尺寸等因素的变化.结合模型计算和系列实验,揭示了亚稳相的热力学性质、变化特征及其纳米尺度效应.以亚稳相SmCo₇合金为例,定量研究了亚稳相以单相形式稳定存在的条件及失稳发生的相分解行为.研究结果对亚稳相合金应用过程中相稳定性和相变的调控具有定量化指导意义.     

纳米尺度物质的生物效应和安全性

纳米尺度的物质包括碳纳米管、纳米二氧化碳、纳米三氧化铁和四氧化三铁等，它们与包括氨基酸在内的生物分子和细胞以及动物整体的相互作用受到广泛关注和研究．结果表明这些纳米材料都能和这些生物成分和生物体相互作用，具有明显的生物效应，能够影响生物分子的结构或构象、细胞的生长，且它们的毒性都较小．但从我们获得的资料看，有些纳米物质对生物的整体特性和人的健康有较重的影响．这是我们应该引起严重注意的．     

纳米尺度物质的生物效应和安全性

纳米尺度的物质包括碳纳米管、纳米二氧化碳、纳米三氧化铁和四氧化三铁等,它们与包括氨基酸在内的生物分子和细胞以及动物整体的相互作用受到广泛关注和研究.结果表明这些纳米材料都能和这些生物成分和生物体相互作用,具有明显的生物效应,能够影响生物分子的结构或构象、细胞的生长,且它们的毒性都较小.但从我们获得的资料看,有些纳米物质对生物的整体特性和人的健康有较重的影响.这是我们应该引起严重注意的.     

微探针纳米尺度振动测试的实验研究

微探针是扫描探针显微镜(SPM)的重要组成部件,其共振频率等振动特性直接影响系统的性能。给出了系统微探针共振频率的测试方法,对微探针在压电陶瓷驱动力作用下的受迫振动进行了有限元分析。提出了相位变化0.1°所对应的0.1nm位移分辨率的双频激光外差干涉光学测量系统,对微探针纳米尺度振动特性进行了测试对比实验,并对SPM标定样块进行了比对分析。实验结果验证了双频激光外差干涉测量方法的可行性和其应用价值。