基于微分几何的蛇板系统动力学建模与运动规划

研究了蛇板系统的动力学建模与运动规划问题,提出一种遗传算法与Gauss伪谱法相结合的混合优化策略.首先,基于微分几何中的Riemann(黎曼)流形与仿射映射理论,建立蛇板系统在其构型流形上的Euler-Lagrange(欧拉-拉格朗日)方程.蛇板的构型空间对应流形空间,速度空间对应流形切空间,力矩空间对应流形余切空间,惯量矩阵提供了流形空间上的一个Riemann度量.构造适当的基底描述蛇板系统的许可速度,可以使蛇板系统的运动方程得到简化.然后,利用Gauss伪谱法将蛇板系统运动规划问题离散为非线性规划问题,利用序列二次规划算法求解蛇板系统的运动轨迹与最优控制输入,其中,Gauss伪谱法的初值通过遗传算法得到.最后,通过数值仿真,蛇板系统的运动轨迹与实际情况吻合,最优控制输入也能很好地满足约束条件,验证了该混合优化策略的有效性.     

封装椭圆形C70的手性纳米管的理论表征

应用第一性原理计算,研究了椭圆形的C₇₀分子在碳纳米管中的可能取向．采用(14,7)单壁纳米管为原型材料,发现纳米管和C₇₀分子的弱化学相互作用是决定分子取向的决定因素．通过模拟扫描隧道显微镜图像和计算光学性质,发现封装的椭圆体C₇₀分子的局域电子结构敏感地依赖于分子取向     

Investigation of Bessel beam propagation in scattering media with scalar diffraction method

Bessel beam propagation in scattering media is simulated using the angular spectrum method combined with slice-by-slice propagation model. Generating Bessel beams with a spatial light modulator, which provides a means to adjust flexibly the parameters of the Bessel beam, allows us to validate the simulation results experimentally. The study reveals that the self-reconstructing length changes oppositely with the axicon angle （i.e., the larger the axieon angle, the shorter the self-reconstructing length）. The radius of the incident beam has little influence on the self-reconstruction of the Bessel beam central lobe.     

例谈高中物理“复杂”问题“简单化”教学策略的应用

基于《普通高中物课程标准(2017年版2020年修订)》要求,立足教学实际,结合教学指导实践,就如何深入浅出、实现复杂的物理问题“简单化”教学方式,提出教学策略,以期为促进学科核心素养课堂落实提供有效范例.     

以天然矿物为全部硅铝源低成本绿色合成ZSM-5分子筛的研究

ZSM-5分子筛被广泛地应用于催化、吸附分离、离子交换和绿色化工等领域,但目前其合成主要是以无机化学品为硅铝源,从源头来看是非绿色化的过程.我们以热活化的硅藻土和亚熔盐活化的累托土为全部硅铝源,通过调变两种矿物的加入比例调变合成体系的硅铝比,在水热合成体系中制备ZSM-5分子筛.系统地考察模板剂用量、碱度、投料硅铝比、晶化时间等合成条件对产物结构和性质的影响,并对在最优条件下合成的ZSM-5分子筛的物化性质进行了详细地表征,结果表明：以天然矿物为全部硅铝源可以合成出具有较高结晶度、晶粒尺寸约为4 μm的六面体挛晶形貌的ZSM-5分子筛,该分子筛比商业ZSM-5分子筛具有更高的水热稳定性和更优的加氢异构性能.     

“对比实验+现象驱动的知识挖掘”在高分子材料合成创新实验教学中的尝试与运用

高分子材料合成实验是高分子专业的核心实验课程之一,如何建立实验课程与理论课程的有效衔接,加深学生对所学知识点的深入理解和活学活用,是本课程的主要目标。为此,笔者和教学团队提出：在同一个实验中改变某个实验变量,在教学班中引入对比实验,通过这些改变引起的不同实验现象和由此产生的材料性能的迥然差异,引导学生从现象出发,联系理论课堂知识进行深入分析。这种尝试有效改变了以往实验教学中所有教学班千篇一律的操作和几乎完全相同的实验现象与结果,有效激发了学生的主动性,提高了其分析问题、解决问题的能力。2年的实验教学反馈表明,“对比实验的引入”和“现象驱动的知识挖掘”帮助学生有效巩固了理论课堂的知识点,做到了活学活用。     

Measurement and Analysis of Composition and Depth Profile of H in Amorphous Si1-xCx:H Films

Composition in amorphous Si1-xCx：H heteroepitaxial thin films on Si （100） by plasma enhanced chemical vapour deposition （PECVD） is analysed. The unknown x （0.45-3.57） and the depth profile of hydrogen in the thin films are characterized by Rutherford backscattering spectrum （RBS）, resonance-nuclear reaction analysis （R-NRA） and elastic recoil detection （ERD）, respectively. In addition, the depth profile of hydrogen in the unannealed thin films is compared to that of the annealed thin films with rapid thermal annealing （RTA） or laser spike annealing （LSA） in nitrogen atmosphere. The results indicate that the stoichiometric amorphous SiC can be produced by PECVD when the ratio of CH4/SiH4 is approximately equal to 25. The content of hydrogen decreases suddenly from 35% to 1% after 1150℃ annealing. RTA can reduce hydrogen in SiC films effectively than LSA.     

氧气氛中p-GaN/Ni/Au电极在相同温度不同合金时间下的欧姆接触形成机制和扩散行为

用卢瑟福背散射/沟道技术研究了p-GaN上的Ni/Au电极在氧气氛下相同合金温度(500℃)不同合金时间后的微结构演化,以揭示欧姆接触的形成机制.利用背散射随机谱和RUMP模拟程序研究了电极金属之间的互扩散,用沟道谱探测了电极金属中的氧分布.结合不同合金时间下比接触电阻ρ_c的变化,发现随着合金时间的延长比接触电阻持续降低,在合金时间60 s后降低的速度减慢, Au扩散到GaN的表面,在p-GaN上形成外延结构,O向电极内部扩散反应生成NiO对降低ρ_{关键词： GaN 卢瑟福背散射/沟道 欧姆接触}     

不同记录光强下辅助紫光对菌紫质薄膜全息衍射效率的影响

具有光致变色效应的菌紫质薄膜可用作可擦重写型全息记录介质. 在全息记录过程中,由于菌紫质薄膜对记录光的散射和反射引起记录光栅对比度下降,当记录光较弱时,这种影响较小,可以忽略;但当记录光较强时,散射和反射光对记录光栅的影响很大,必须考虑它们对光栅对比度的影响才能对实验结果进行合理的解释. 实验发现在不同的记录光强下辅助紫光对衍射效率动力学曲线的影响不同,当记录光强较弱时,加入辅助紫光可以提高衍射效率的稳定值、抑制峰值;而当记录光强较强时,加入辅助紫光除了提高衍射效率的稳定值外,还可以提高衍射效率的峰值. 关键词： 菌紫质 衍射效率 干涉条纹对比度