基于二相滤波的可重构光学物理不可克隆函数设计

通过研究光学散斑提出一种二相滤波的可重构光学物理不可克隆函数设计方案.首先利用微粒空间布朗运动引起的随机偏差,结合光干涉和衍射机理,实现随机、不可克隆的光学散斑;然后,采用模式选择和二相滤波的方法,实现物理不可克隆函数数据可重构并降低系统误差;最后,通过电荷耦合器件系统采集光学散斑图像,进行二值化和冯诺依曼处理,实现随机性高、鲁棒性强和可重构的物理不可克隆函数输出.制备了10组光学物理不可克隆函数样品并进行测试,每组样品可产生512位二进制数据.实验结果表明所设计的光学物理不可克隆函数输出数据通过美国国家标准技术研究测试,不同工作模式下随机性达99%,二相滤波后系统误差降低3%.     

一种二维金属光栅的制备及其光学应用

基于飞秒激光双光子技术在载玻片上制备了两个方向相互正交且相邻分布的光刻胶线栅阵列样品, 然后通过真空镀膜技术将该样品镀上一层50nm厚的银膜, 再将光刻胶清除制成二维的金属光栅. 提出了一种基于该二维金属光栅的探测激光二维方位角及波长的方法, 并用波长为632.8nm的氦氖激光器测试了所设计的激光报警系统. 实验结果表明: 其方位角的定位精度以及波长测量能适应很多领域的要求. 最后提出了一种可以直观地通过衍射图案来大致估算激光入射角的新方法, 并测试了该样品的衍射特性.     

银胶溶液pH值对结晶紫的表面增强拉曼光谱增强效果的影响

通过NaBH4还原AgNO3制得银溶胶, 分析了结晶紫溶液表面增强拉曼光谱随银胶溶液pH值减小而逐渐减弱的机理。其原因是当加入酸改变银胶溶液pH值时, 在静电力作用下H+聚集在粗糙且存在偶电层(Ag+─负吸附质)的银胶表面, 使胶体中存在的表面等离子体共振吸附态的光吸收源随着H+浓度的增加逐渐减弱。并且H+与结晶紫的竞争作用又使结晶紫与银颗粒之间的吸附数量减少, 最终使结晶紫SERS强度随着pH值减小而逐渐减弱。我们测得银胶溶液的紫外──可见吸收光谱吸收峰强度随着pH值减小而逐渐减弱, 证明了分析的正确性。     

辐照导致钨表面的溅射现象的理论研究

采用基于量子力学的分子动力学方法,模拟了高能粒子辐照导致钨表面的溅射和结构损伤.结果显示,当PKA能量高于200 eV且入射角度大于65°时开始产生溅射原子,当入射角度在45°-65°之间时,钨表面因受辐照而导致的空位数目最少.因此,当PKA入射角度取在45°-65°之间时,可以有效地降低辐照导致的钨表面的结构损伤.还发现钨表面含有间隙原子时会加剧表面原子溅射,而包含空位原子且PKA取在空位附近时则会抑制表面原子的溅射.     

溶液相变对β胡萝卜素分子构型变化特征能的影响

由于β胡萝卜素分子具有光敏感的特性,同时也具有光采集、光防护功能, 是重要的光电材料, 所以在光器件和光控温方面有重要应用。线性多烯分子的共振拉曼光谱是π电子能隙对碳碳键振动调制的结果,这种调制作用与外场有关,研究其在外场下的分子结构和性能变化既有理论意义也有应用价值。测量了β胡萝卜素分子在环己醇中341～275 K温度范围内的紫外-可见吸收光谱和共振拉曼光谱。实验结果表明随着温度的降低, 黄琨因子和碳碳键的每个振动模的电子-声子耦合常数减小, 紫外-可见吸收光谱红移, 碳碳键拉曼散射截面增加。295 K时溶液从液相转为固相,溶液相变后,β胡萝卜素分子的构型变化特征能ε变大,且使固相中的黄琨因子、紫外-可见吸收峰波长、电子-振动耦合系数、拉曼散射截面都随着温度的降低变化率增加。固相中的黄琨因子比液相中的黄琨因子大一个数量级。液相中的构型变化特征能为ε_ａ=0.206 7 eV,固相中的构型变化特征能为ε_b=0.559 6 eV, 构型变化特征能增加,使有效共轭长度n(T)＝n₀exp(ε/kT)随温度的降低而增加的速率变大;导致π电子能隙减小加快,电子能隙对β胡萝卜素分子碳碳键振动的调制作用增强,电子振动耦合系数增加,拉曼散射截面大幅增加。     

线性多烯分子的π电子能隙对原子振动的调制

β胡萝卜素是典型的线性多稀分子,重要的光电材料,在医学上也有重要的作用,研究它在外场作用下分子结构和性能的变化及机理有很重要的理论和应用价值。分别测量了β胡萝卜素在二甲基亚砜中温度为81～25 ℃范围和β胡萝卜素在二硫化碳中压力为0.04～0.60 GPa范围的紫外-可见吸收和共振拉曼光谱。发现了两种不同的的光谱现象,随温度降低,二甲基亚砜中的β胡萝卜素分子的紫外-可见吸收、拉曼光谱都红移,拉曼散射截面增大;而随压强增加二硫化碳中β胡萝卜素分子的紫外-可见吸收峰也红移,但拉曼散射峰却蓝移,拉曼散射截面减小。两种实验现象不能同时用线性多烯分子的“有效共轭长度”“弱阻尼相干振动”等理论模型给予明了解释。电子—声子耦合常数,可以表征分子中的原子和电子在外界环境作用下的相互振动耦合程度的强弱。该研究依据电子—振动相互作用规律,通过分析和计算得出结论：二种实验现象都是π电子与碳碳键振动相互作用产生的,即由于温度、压力作用对β胡萝卜素分子结构及电子—振动耦合影响不同, 引起电子-声子耦合常数不同,是电子能隙对碳碳振动的调制作用而产生的两种实验结果。     

二元溶液中基频拉曼散射系数随浓度变化对费米共振的影响

在二硫化碳(CS₂)和苯(C₆H₆)的二元溶液中,随着相对体积浓度而变化,C₆H₆的基频ν_１(992 cm-1) 的拉曼散射系数随浓度减小而增加,而CS₂的基频ν₁(656 cm-1)的拉曼散射系数则随浓度增加而增加。文章测量了这二元溶液相对不同体积浓度的拉曼光谱。结果表明,尽管CS₂和C₆H₆的基频ν₁的强度都随着浓度变化而发生较大变化,但C₆H₆的基频ν₁对其参与的ν₁+ν₆～ν₈费米共振几乎没有影响,而CS₂的基频ν₁强度的变化不仅对ν₁～2ν₂费米共振产生较大影响,还使基频ν₂发生变化。文章给出了实验结果,并用Bertran费米共振理论和群论给予了解释。     

分子费米共振拉曼光谱强度分析

测量了CCl₄和CS₂分子的Raman光谱。用Bertran理论和群论等相关理论对其光谱强度进行了分析,获得了发生费米共振分子的拉曼光谱强度的特殊规律： (1)发生费米共振的基频和倍频(和频)间发生能量转移,两光谱强度大小相互接近,当发生费米共振的基频和倍频(和频)间距离很小时,两发生费米共振的光谱强度相等(R=1);(2)能出现倍频光谱强度高于其基频光谱强度;(3)也会观测到费米共振光谱,而观测不到参与费米共振的和频中的基频光谱。此研究对化学、材料科学中的分子结构、材料成分等研究中的谱线认证、归属有很好的参考价值。     

蜘蛛牵引丝不同溶剂伸缩特性及丝蛋白构象变化的研究

动物丝纤维的特殊性能与丝蛋白的构象密切相关,本文对蜘蛛牵引丝的不同溶剂下的收缩率和水处理的构象变化进行了研究。水中蜘蛛丝收缩最大,达到50%;通过红外光谱分析,对水处理的丝蛋白的构象进行了研究,结果表明丝蛋白β折叠结构增加,而β转角变化很小。氢键受到水分子的影响高频组份与低频组份比例发生变化,进而对酰胺I谱带的C=O的振动的频率产生影响,使C=O的电子云密度降低,酰胺I频率向低频方向发生移动,这说明酰胺I的振动频率与氢键是紧密相关的。     

压强对苯分子费米共振的影响

测量了在0—13GPa压强下苯分子的拉曼光谱,结果表明:所有拉曼谱带随压强的增加发生蓝移,并伴随某些谱带的劈裂和相对强度的变化;而对于苯分子的ν1+ν6—ν8两费米共振谱带,根据Betran理论,计算出它们的频率间隔Δ0随压强的增加而增大,这是由于合频ν1+ν6频移随压强增加速度大于相应于基频ν8速度的结果,进而导致了费米共振耦合系数ω和强度比Rf/a减小.当压强增加至11GPa时,费米共振现象消失,该现象用高压下相变给予解释.本结果丰富了环境变化对分子费米共振影响的研究内容,对谱线认证、归属有参考价值.