First principle study of nitrogen vacancy in aluminium nitride

In the framework of density functional theory, using the plane-wave pseudopotential method, the nitrogen vacancy ($V_{\rm N})$ in both wurtzite and zinc-blende AlN is studied by the supercell approach. The atom configuration, density of states, and formation energies of various charge states are calculated. Two defect states are introduced by the defect, which are a doubly occupied single state above the valance band maximum (VBM) and a singly occupied triple state below the conduction band minimum (CBM) for wurtzite AlN and above the CBM for zinc-blende AlN. So $V_{\rm N}$ acts as a deep donor in wurtzite AlN and a shallow donor in zinc-blende AlN. A thermodynamic transition level $E({3 + } \mathord{\left/ {\vphantom {{3 + } + }} \right. \kern-\nulldelimiterspace} + )$ with very low formation energy appears at 0.7 and 0.6eV above the VBM in wurtzite and zinc-blende structure respectively, which may have a wide shift to the low energy side if atoms surrounding the defect are not fully relaxed. Several other transition levels appear in the upper part of the bandgap. The number of these levels decreases with the structure relaxation. However, these levels are unimportant to AlN properties because of their high formation energy.     

一种快速测定厌氧污泥活性的顶空气相色谱技术

将含有厌氧污泥的样品放入一顶空样品瓶内,在恒定的温度下平衡,并通过多次顶空抽提的方式对样品瓶中所产生的甲烷量随时间的变化进行气相色谱检测,从而实现厌氧污泥比产甲烷活性的检测。实验表明,多次顶空抽提-气相色谱测定厌氧污泥产甲烷活性的技术用约3 h就可以得出厌氧污泥产甲烷的线性规律,其结果与对比试验的数据相近。因而该方法适用于厌氧污泥活性的快速预测,可大大提高相关厌氧污泥活性测定及废水处理领域研究的效率。     

近红外光谱测定猪眼肌肌内脂肪中脂肪酸含量

为了快速无损测定猪眼肌肌内脂肪中脂肪酸含量,提出了近红外光谱技术检测的新方法。选用气相色谱法作为猪眼肌肌内脂肪中脂肪酸测定的标定方法,采用漫反射光纤探头采集由低密度聚乙烯塑料袋包装的猪眼肌样品的光谱,来测定眼肌内脂肪中脂肪酸的含量。利用光谱专用分析软件Unscrambler9.6, 对采集的光谱用平滑,二阶微分法进行预处理, 用偏最小二乘法(PLS)建立其定量检测模型。用于本实验的样本总数为82,将异常点除去后,将样品分为校正集和检验集。用校正集的样品来建立定标方程,再用它来预测检验集样品的值。结果表明,脂肪酸C14∶0,C15∶1,C16∶0,C16∶1,C18∶0,C18∶1,C18∶2,C18∶3,C20∶1,C20∶4,SFA,MUFA和PUFA校正模型的相关系数分别为0.57,0.76,0.71,0.77,0.62,0.81,0.86,0.91,0.85,0.91,0.67,0.81和0.95。可见, 用该方法测定肌内脂肪中脂肪酸有较高的测定精度,因此,应用近红外光谱对猪眼肌肌内脂肪中脂肪酸含量的快速无损检测具有可行性。     

多传感器数据融合时权的最优分配原则

对多个同类传感器的输出数据进行融合时多采用和权平均法,权的分配对融合效果的影响十分明显。作利用多元统计理论分析了权的分配对融合精度的影响,推导出了权的最优分配原则,并采用多个陀螺仪对某一旋转角速度的实际测量进行了仿真,实验证实这种权的分配原则是最优的。     

信息光学实验器件与实验技巧

对半导体激光器用于全息记录的特性进行了实验研究 ,指出了半导体激光器的优点及在光学全息领域应用的巨大潜力 ;分析了三种傅立叶变换透镜的共性和差别 ,提出了会聚光中傅立叶变换透镜的优点和光学设计的基本规律 ,实验证明了所设计的实例有良好的结果。     

A hybrid strategy to control uncertain nonlinear chaotic system

In this paper, a new method, based on firefly algorithm(FA) and extreme learning machine(ELM), is proposed to control chaos in nonlinear system. ELM is an efficient predicted and classified tool, and can match and fit nonlinear systems efficiently. Hence, mathematical model of uncertain nonlinear system is obtained indirectly. For higher fitting accuracy, a novel swarm intelligence algorithm FA is drawn in our proposed way. The main advantage is that our proposed method can remove the limitation that mathematical model must be known clearly and can be applied to unknown nonlinear chaotic system.     

氧化锌量子点浅施主能级增强绿色光致发光光谱的实验证明

利用溶胶-凝胶法制备了粒径在5 nm左右的氧化锌量子点,通过测量氧化锌量子点光致发光光谱、吸收光谱以及荧光寿命得到氧化锌量子点绿光光谱可分为两种且对应不同发光机理。较高能量的绿光光谱是电子由导带底跃迁至氧空穴辐射产生的,而较低能量的则归因于电子由浅施主能级跃迁到氧空位,这种浅施主能级能够增强绿光发射且激发光能量稍小于带隙时绿光光谱相对强度达到最大。其次,实验得到氧化锌量子点的蓝光光谱是由于激发电子从锌间隙能级跃迁至价带产生。该研究提出并分析了氧化锌量子点绿光光谱的两种发光机制,可为其在光学方面的应用提供参考。     

基于SERS的食品中乌洛托品快速检测系统设计

基于表面增强拉曼光谱技术(surface enhanced Raman spectroscopy, SERS),研制出对食品中乌洛托品进行现场快速分析检测的系统。检测系统由多功能前处理模块、拉曼光学模块、嵌入式主控模块三部分组成,实现了待测样品的前处理,拉曼光谱数据的产生、收集、传输与处理。其中,多功能前处理模块将化学实验中经常用到的离心、超声、挥发三种功能集于一体,精简了前处理实验中需要用到的设备;拉曼光学模块采用探头光路与分光系统合为一体的整体式设计,并在探头光路中使用数值孔径为0.6的非球面透镜,同时利用交叉非对称Czerny-Turner结构对分光系统进行了设计;嵌入式主控模块采用自主研发的FPGA+ARM双核心主控电路,配合CCD的制冷电路与驱动电路,搭载μC/OS-Ⅲ操作系统,实现了对CCD上拉曼光谱数据的采集、传输与处理。利用柠檬酸钠制备纳米金(liquid colloidal gold nanoparticle,LCP-1)作为增强试剂对乌洛托品进行检测,将乌洛托品的拉曼特征峰选取在1 047 cm-1处,对乌洛托品标准品和含有乌洛托品的腐竹与米粉样品进行检测实验,实验结果表明所设计的检测系统可以实现对乌洛托品的准确识别,对乌洛托品标准品的检测限可达0.01 mg·L-1,对腐竹和米粉样品中乌洛托品的检出限可达0.5 mg·L-1,检测时间小于20 min,实现了食品中乌洛托品的现场快速检测。     

利用电子自旋共振测量自由基未成对电子的朗德g因子和超精细结构

应用了电子自旋共振技术来研究有机半导体1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)中自由基未成对电子的超精细结构和塞曼劈裂.通过测量共振磁场大小和微波频率,我们得到了自由基未成对电子的朗德g因子.在实验中,一种混合接头(magic-T)波导管被用来提高信噪比.朗德g因子的测量结果为2.033±0.0003,与其他实验中测得的期望值2.0036相吻合.这个方法可以用以研究各种材料、生物系统中自由基未成对电子,并可进一步应用于研究电子芯片微电感上的自由基.     

柯西-施瓦兹不等式与不确定度关系

从自然界不同空间最基本的不等量关系出发,导出了著名的柯西-施瓦兹不等式.将其应用于微观世界量子系统,并考虑到希尔伯特空间状态物理量算符的线性厄米性质,进一步推演得到量子力学的基本规律——不确定度关系.讨论了不确定度关系的重大意义,它是微观粒子波粒二象性的客观反映,是保持原子乃至整个世界稳定的基础.