CaAl_2Si_2O_8∶Eu,Ce,Tb单基三元掺杂荧光材料的制备及其光谱学特征研究

采用高温固相法制备了CaAl_2Si_2O_8∶Eu,Ce,Tb单基三元掺杂的荧光材料。使用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和荧光分光光度计(PL)等测试手段对该荧光材料进行表征。采用XRD表征了样品的物相组成,测试结果表明稀土离子Eu~(2+)置换Ca~(2+)并没有引起CaAl_2Si_2O_8基质晶格结构的变化。拉曼光谱分析证实了样品中硅氧四面体和铝氧四面体的存在,表明了Eu~(2+)替代Ca~(2+)的数量与晶体形态畸变程度有关,Eu~(2+)进入基质晶格的数量影响着硅(铝)氧四面体的数量。PL测试结果表明样品在325nm光激发下,其发射峰主要表现为426nm(蓝光区)的强宽带发射峰和541nm(绿光区)的弱发射峰,其中426nm处的宽带发射峰可通过高斯拟合成三个位于393,419和474nm的拟合峰;对比分析荧光性能以及同等合成条件下样品荧光强度的不同,确定了该荧光材料在三掺Eu∶Ce∶Tb的摩尔比为1∶1∶1.5时所发射荧光最强。CIE色度图坐标显示三种掺杂比例下制备的荧光材料均发射蓝色荧光,光显色性好,色温低,是一种适合作为紫外-近紫外激发的LED用蓝色荧光材料。     

蔗糖对酪蛋白结构及其乳化性影响的光谱学分析

酪蛋白酸钠作为一种良好的乳化剂和乳化稳定剂,对乳饮料品质具有重要的作用。蔗糖作为甜味剂,可以提高乳饮料的口感。但酪蛋白结构和性质很容易受到其所处的微环境的影响,为了分析蔗糖对酪蛋白酸钠结构及其乳化性的影响,利用荧光光谱技术探讨了酪蛋白酸钠荧光光谱和表面疏水性的变化,利用动态光散射技术分析了酪蛋白酸钠乳液液滴流体力学直径的变化,利用Turbiscan光谱学稳定性测试评价了酪蛋白酸钠乳液的背散射光强度变化以及稳定性指数(TSI)。结果表明：蔗糖会使酪蛋白酸钠发生内源荧光猝灭,猝灭速率常数K_S＜2.0×1010 L·mol-1·s-1,属于动态猝灭,未形成稳定的基态配合物,表明两者仅以较弱的氢键和疏水相互作用结合。酪蛋白酸钠的表面疏水性显著增强(p＜0.05),部分酪蛋白酸钠聚集程度增加,形成了可溶性聚集体。随着蔗糖浓度的增加,酪蛋白酸钠乳液流体力学直径增大,是高压均质时蛋白聚集体在油水界面上优先吸附的结果。背散射光强度结果显示随着蔗糖浓度的增加,乳液越不易产生分层、浓度变化、乳滴迁移等不稳定性现象。稳定性指数显著增大(p＜0.05),乳液稳定性增强。     

中红外波段大气碳同位素激光吸收光谱研究

大气碳同位素在环境污染源汇示踪和地球化学发展等方面的应用越来越广泛,在其探测技术方面,激光吸收光谱技术具有体积小、可在线、灵敏度高等优点,在气体同位素探测中越来越受到重视。工作中研究了2.7 μm波段的分布式反馈激光器(distributed feedback laser, DFB)可调谐半导体激光器的性能,在遵循12CO₂和13CO₂同位素分子吸收谱线特征和同位素分子谱线选择原则的基础上,确定了合适的激光器输出波长。结合光程390.3 m的新型多次反射池,实现了大气中CO₂分子的δ13C同位素丰度探测。     

具有抗漂移特性的激光共焦拉曼光谱成像技术与系统

共焦拉曼技术结合了共焦显微技术和拉曼光谱技术,具有高分辨率、高灵敏度、可层析成像的优势,广泛应用于物理、材料科学、生物医学、文物鉴定以及刑侦等领域。由于拉曼光谱成像需要较长时间,测量中系统易受环境等因素影响产生漂移,造成离焦,而现有商用共焦拉曼光谱仪并无定焦能力,容易影响测量结果。针对此问题,研制了一种具有抗漂移能力的激光共焦拉曼光谱探测系统。在不改变共焦拉曼探测基本原理的基础上,利用拉曼轴向响应曲线最大值对应显微物镜焦面这一特性,对每个探测点进行轴向扫描,采集一定数量的轴向信号,通过曲线拟合寻找光谱强度极值位置,保证扫描过程中样品始终处于系统的焦点位置处,抑制离焦影响,改善拉曼光谱成像效果。以单层石墨烯样品进行单点测试,证明仪器在5 μm离焦范围内可以实现实时定焦,定焦后采集到的拉曼光谱强度几乎不变,具有良好的抗漂移能力;对硅台阶样品进行成像测试,结果表明成像过程中,信号强度未发生明显变化,且横向分辨率有一定改善,效果明显优于普通共焦拉曼光谱探测系统。     

腺苷酸激酶催化循环后期Mg2+转移的分子动力学模拟

腺苷酸激酶是一个包含三个结构域(LID结构域、NMP结构域和CORE结构域)的蛋白质分子,其主要作用是催化化学反应Mg²⁺ + ATP + AMP ⇌ 2ADP + Mg²⁺,进而将细胞内ATP分子的浓度维持在合适的范围内。在腺苷酸激酶催化上述化学反应的过程中,需要有Mg²⁺的参与。最近的实验发现Mg²⁺不仅参与上述反应的化学步骤,而且对化学反应发生后底物的释放过程至关重要。已有晶体结构数据显示,在催化循环过程的化学反应步骤完成后,一个Mg²⁺可同时和分别位于LID结构域及NMP结构域的两个ADP分子配位。然而,在底物的释放与分离过程中, Mg²⁺可能只与其中一个ADP分子结合。由于Mg²⁺与ADP分子的结合情况会在很大程度上影响作为催化循环限速步骤的底物释放过程,因此人们有必要研究清楚在底物释放前Mg²⁺与催化产物ADP分子的配位情况,即Mg²⁺更倾向于与LID结构域的ADP分子结合还是与NMP结构域的ADP分子结合。本文中,我们对催化反应后底物释放前的酶-底物复合物(包含酶、两个ADP分子以及Mg²⁺)做了分子动力学模拟研究。我们基于metadynamics方法得到了Mg²⁺在两个ADP分子间转移的自由能面,发现在底物分离与释放过程中, Mg²⁺更倾向于与LID结构域的ADP分子结合。只有当LID结构域的ADP分子被质子化,同时NMP结构域的ADP分子处于去质子化状态时, Mg²⁺才会倾向于与NMP结构域的ADP分子结合。另外,我们也刻画了Mg²⁺转移过程中配体交换与脱水过程。本工作的研究结果有助于理解腺苷酸激酶催化循环后期的分子过程。     

硝基苯还原反应的机理探讨

硝基苯在不同的还原剂及不同的介质中可以被还原成亚硝基苯、苯胲、偶氮苯、氧化偶氮苯、氢化偶氮苯等不同产物。这一性质深刻揭示了还原剂的还原能力除了与本身的性质有关之外,还与反应介质密切相关。由于这些还原产物结构复杂,相应反应的机理在国内外常见经典有机化学教科书中鲜有描述,给初学者的学习理解造成了困难。本文从氧化还原反应中电子守恒原理出发,探讨了这一组还原反应的可能机理,并导出了完整的化学反应方程式。     

Fabrication of Superhydrophobic Surface with Different Metal Films on Aluminum Alloy

A simple technique was developed for the fabrication of a superhydrophobic surface on the aluminum alloy sheets. Different hierarchical structures(Ag, Co, Ni and Zn) were formed on the aluminum surface by the galvanic replacement reactions. After the chemical modification of them with fluorination, the wettability of the surfaces was changed from superhydrophilicity to superhydrophobicity. Scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive spectrometry(EDS) and water contact angle measurement were performed to characterize the morphological characteristic, chemical composition and superhydrophobicity of the surfaces. The as-prepared superhydrophobic surfaces showed a water contact angle as high as ca.160° and sliding angle as low as ca.3°. We hope the method to produce superhydrophobic surface can be used in many fields.     

SiC单晶刻划过程的脆塑性转变特征研究

SiC单晶化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,广泛用于大功率器件产业.但由于其材料的硬度很大,加工非常困难.脆性材料塑性域加工为提高该类材料的表面质量,降低加工时间和成本提供了有效的途径.本文采用不同刀具角度和刀尖圆弧半径的单点金刚石刀具对4H-SiC单晶进行刻划实验,利用声发射、摩擦力传感器来监测刻划过程中声发射信号强度以及摩擦力的变化,并通过Leica DCM3D以及SEM观察划痕沟槽表面形貌、切屑状态,综合分析以获得4H-SiC单晶在不同角度、刀尖圆弧半径下塑脆转变的临界切削深度.结果表明,增大刀具角度有利于塑性域加工;在相同条件下,刀尖圆弧半径越大,临界切削深度越大.     

等参管单元及其在热传导问题边界元法中的应用Isoparametric tube elements and their application in heat conduction BEM analysis

采用边界元法（BEM ）求解实际工程问题时,很大一部分误差来自于离散误差。为此,本文基于Lagrange插值原理,提出了一种三维等参管单元边界元算法,该单元能很好地模拟管状结构的几何外形并对物理量进行高阶插值,大大地消除了离散误差。另外,当在边界元法中使用等参管单元时,提出了一种在等参平面内消除积分奇异性的方法。算例表明,本文算法具有划分网格少,求解精度高的优点。     

基于Dyson同心系统的光线折叠式成像光谱仪优化设计

基于Dyson同心光学系统的凹面光栅成像光谱仪具有像差小、孔径高、结构简单紧凑的优点,同心结构要求光谱仪子系统的物面和像面必须重合为一个平面,且物点和像点之间距离非常小。现有的焦平面探测技术和装配技术难以满足理论设计要求。为了解决实际中物点和探测器的安置问题,对传统Dyson同心光谱仪光学系统进行了改进设计,通过在成像光束中引入离轴反射镜实现像面位置的转移。结果表明：改进后的光学系统由于成像光束发生折叠,物面和像面成功分离,且改进后系统的全波段像差得到更合理的分配。