从人工晶体研究发展历程浅谈基础理论研究的引领作用

人工晶体是信息社会中关系国民经济和国家安全的战略性关键材料。我国人工晶体研究总体处于国际先进水平,部分晶体居国际领先地位,特别是系列“中国牌”晶体的发明和发现引领了人工晶体发展方向,满足了国家重大需求。本文作为山东大学“主题教育”的研习成果,立足于晶体材料国家重点实验室60余年的发展历史,梳理了我国人工晶体的发展历程以及实验室近年来的部分先进成果,“管中窥豹”,浅谈了基础理论研究对学科的引领和支撑作用,并在此基础上提出了相关的思考和建议。希望能给我国人工晶体乃至自然学科的发展策略和方向提供一点有益的借鉴。     

A2 BNiX6型双钙钛矿分子光电性质的第一性原理研究

A2 BB′X6型双钙钛矿分子材料由于其结构稳定、性质优异、成本低廉等优点受到了人们的广泛关注,具有无毒、环境稳定性高等特点,同时也成为目前太阳能电池研究领域的热点.为了筛选优质的双钙钛矿分子,本文采用密度泛函理论设计了10种A2 BNiX6型双钙钛矿分子.研究了分子的结构稳定性、电子性质和光学性质,分析了不同位置的元素对其能带和光学性质的影响.研究结果表明,A2 BNiX6型双钙钛矿都是直接带隙,非常有利于可见光的吸收.尤其是X位置为F原子的A2 BNiF6的4种双钙钛矿带隙值为1.52～1.69 eV,非常适合作为光吸收材料.光学性质研究表明,A2 BNiF6双钙钛矿是一种透明材料,在透明发光材料方面具有广泛的应用前景.尽管相对于杂化泛函存在一定误差,但这些研究为双钙钛矿太阳能电池的吸光材料提供了理论支持.     

基于PDMS的光纤端面微纳结构转移法

微纳光纤传感器将微纳加工与光纤传感技术有机结合,具有重大的科研意义和产业化潜力。现有加工方法无法达到任意复杂三维结构可制备化,从而限制了微纳光纤传感器的发展。介绍了一种新型微纳加工方法,该方法在聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜上实现微纳结构的制备,之后将薄膜连同微纳结构一同转移到光纤端面,在光纤端面实现人为定义三维立体微纳结构。通过在扫描电镜下对制备的样品进行检测,确认PDMS薄膜及其上三维结构可被无损转移至光纤端面。该方法具有易制备、低成本且可加工三维微纳结构的特点。     

低速水流下不同截面形状质量块压电能量收集器的实验研究

本文设计了一种适用于低流速水流中的悬臂梁式压电能量收集器,利用明渠流弯道水槽对五种质量相同、截面形状不同质量块的压电能量收集器进行实验研究,通过改变水的流速,得到不同质量块能量收集器收集功率和频率随流速的变化规律并进行分析。结果表明：在实验流速范围内,各质量块均存在起振流速,当低于起振流速时,收集的均方根功率（RMS Power）约为零,超过起振流速后,收集功率随流速增加而改变;形状相似的质量块,起振流速较为接近,四棱柱的起振流速最低,圆柱次之,三棱柱的最大;质量块截面形状不同,能量收集器性能不同,其中以三棱柱（70°）的输出性能最好,在流速为0.54 m/s时收集到的最大功率为2.02mW,分别是圆柱、四棱柱（50）和三棱柱（60°）的1.06、2.58、1.36倍。本文的研究可以为类似压电能量收集器的设计提供借鉴。     

有机质谱在元素形态分析中的应用

应用于元素形态分析领域的有机质谱已经受到广泛的关注与重视,在环境监控,生物代谢机理研究和毒理药理分析方面都发挥了越来越重要的作用。本文归纳并评述了以有机质谱为基础的方法学在该领域的研究现状,总结了现有研究的特点,分析并展望了这一方法学的发展趋势。     

黄柏的非水毛细管电泳指纹图谱研究

采用非水毛细管电泳(NACE)法,以pH5.8的醋酸盐-甲醇为背景电解质溶液,运行电压25kV,温度20℃,检测波长210nm,正极压力(5kPa×10s)进样,建立了黄柏药材的NACE指纹图谱。以氯化两面针碱为内标,确定黄柏的NACE指纹峰为13个。测定了10个产地黄柏的NACE指纹图谱,与对照NACE指纹图谱的相似度为0.718~0.982。本方法具有较好的精密度,各指纹峰相对迁移时间的相对标准偏差(RSD)<1.5%,相对峰面积的RSD≤5%。方法可用于黄柏药材的质量控制。     

TiO2-KMnO4体系光催化氧化-光度法测定化学需氧量

基于纳米TiO2和KMnO4协同光催化氧化作用原理,建立了纳米光催化氧化体系测定化学需氧量(COD)的新方法.考察了测定化学需氧量的最佳条件,在含有0.1 g TiO2、 0.002 mol/L KMnO4的50 mL体系中,控温60 ℃,光照反应10 min,COD值在2.5～80 mg/L范围内与KMnO4吸光度变化值ΔA呈线性关系,其相应的线性方程为: ΔA=0.0023 ρ(COD) 0.0137,相关系数R=0.9977,COD值的检出限为1.5 mg/L.用该法测定地表水和自来水的COD值,相对标准偏差分别为1.9%和2.9%,标准加入回收率分别为100.5%和97.0%.     

水源性病原菌光谱检测技术研究进展

水源性病原菌污染会引发多种疾病,严重危害人类健康和公共卫生安全。水源性病原菌检测对人类医疗保健、水安全保障和疾病诊断等具有重要的意义。常规水源性病原菌检测技术,如人工培养法、分子生物法和免疫学法,其测量结果准确、有效,但样品预处理繁琐且费时,不利于病原菌实时在线检测。光谱检测技术以非侵入式获取病原菌发射、散射或吸收光谱特征,能够确定病原菌性质、结构和含量等信息。由于该技术具有易于操作、快速、便携、无损和便于实时监测等优点,在环境监测、生物分析中具有广泛的应用前景。文章介绍了现有水源性病原菌检测技术及其优缺点,指出开展病原菌快速、高效检测的必要性;讨论了光谱检测技术原理及数据分析方法,重点综述了紫外可见光谱、荧光光谱、红外光谱、拉曼光谱和太赫兹光谱在水源性病原菌检测的工作原理和研究进展;最后总结了各技术的优缺点。提出了光谱技术在病原菌检测的实际应用中面临的挑战及应对策略,为进一步发展基于光谱技术的水源性病原菌的快速检测提供参考。     

meso－四（4－甲基－3－磺基苯）卟啉分光光度法测定痕量钯的研究

本文研究了Ｐｄ（Ⅱ）与ｍｅｓｏ－四（４－甲基－３－磺基苯）卟啉（Ｔ（４Ｍ３ＳＰ）Ｐ）的显色反应在表面活性剂十二烷基磺酸钠（ＳＤＳ）和抗坏血酸存在下，ｐＨ４８的ＨＡｃ－ＮａＡｃ介质中，沸水浴加热，Ｐｄ（Ⅱ）与Ｔ（４Ｍ３ＳＰ）Ｐ形成１∶１（Ｍ∶Ｌ）配合物配合物最大吸收波长４１４ｎｍ，表观摩尔吸光系数ε＝２０×１０５Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１钯量在０－２．２５μｇ／１０μＬ范围内符合比耳定律本法应用于催化剂中痕量钯的测定，结果满意     

基于“点击反应”的官能化环酯单体的合成及聚酯性能研究进展

聚酯高分子材料在医药生物材料领域有很广泛的应用,尤其是可作为药物缓释材料应用在人体当中。作为药物缓释材料的聚酯,需要具有较多的修饰位点,便于药物分子或其它小分子的键合。为了能够简便地、高效地将小分子键合到聚酯链上,可采用目前热门的"点击反应"进行小分子键合,这就需要将涉及"点击反应"的官能团引入到聚酯链上。由于采用合成聚酯的方法多为开环聚合反应,就需制备出双键和叁键官能化环酯类单体,便于以开环聚合方法制备官能化聚酯。本文综述了近年来基于"点击反应"而合成的官能化环酯类单体,将酯类单体分为三类进行了合成方法的详细介绍,重点归纳了所得到的官能化聚酯的聚合结果及其所键合的分子,阐述了官能化聚酯所具有的新性质,最后对这类聚酯材料的应用前景做了展望。