第33届国际物理奥林匹克竞赛力热学与电化学综合实验试题解答及分析

介绍了第33届国际物理奥林匹克竞赛力热学与电化学综合实验试题及解答，分析了该实验题目的特点和实验过程。     

味觉电化学传感器的研究：甜味物质对模拟生物膜电位振荡的影响

本文以十六基三甲基溴化铵＋乙醇／含苦味酸的硝基苯／蔗糖溶液为研究体系，对影响该体电位振荡的各因进行了探讨，观察到各种甜味物质均能影该体系的振动波形和频率，并发现振荡频率的对数与各甜味物质浓度在一定范围内呈线性关系，初步建立了利用该体系测定甜味物的定笥，定量，工对该味觉电化学传感器的响应机理进行了。     

含硼酸基的自组装膜对糖的电化学识别

利用巯基乙酸(TGA)和3-氨基-苯硼酸硫酸盐(PBA)反应,设计合成含有苯硼酸基的硫醇化合物TGA-PBA。组装TCA-PBA于金表面,形成自组装膜。TGA-PBA／Au,并用光电子能谱和循环伏安法实验佐证自组装膜的形成。基于自组装膜与单糖强的结合作用(TGA-PBA／Au与D-半乳糖结合常数为1．9x10^8L／mol),有效阻碍电活性标记离子[Fe(CN)6]^3/4-在电极表面的电子转移,建立单糖的高灵敏度的电化学识别方法。     

冰片基氯化镁与苯甲醛、对一硝基苯甲醛的还原反应

本文研究了冰片基氯化镁与苯甲醛、对-硝基苯甲醛的还原反应。冰片基氯化镁与苯甲醛的反应得到苯甲醇和相应的氧化产物冰片烯以及还原缩合产物安息香;而与对-硝基苯甲醛的反应,则得到4,4`-二硝基安息香和冰片烯。     

掺铬钛酸锶晶体的氧化还原诱导吸收及发光的退火效应和浓度效应

制备了纯的、掺0.005、0.01、0.2和0.5wt%Cr2O3的钛酸锶单晶.测量了不同退火条件下的室温透射光谱及6.5K以上的荧光光谱.对晶体的氧化和还原热处理诱导吸收及退火和掺杂浓度对晶体发光的影响进行了较为详细的研究.     

石墨烯——未来材料之星

学习＂双语物理导论＂课程后,我们选择＂石墨烯＂作为课程论文和最终报告的主题.石墨烯目前是凝聚态物理和材料科学最为活跃的研究前沿,这一非传统的二维材料展现出极好的结晶性及电学质量,它在过去短短3年内已充分显示出在理论研究和应用方面的无穷魅力.论文首先叙述了石墨烯的背景与发现,接着阐述了石墨烯的定义、特性及相应的应用,结论是：虽然只有当商用产品出现时才能肯定其应用的现实性,但凭借其非同寻常的性质,石墨烯已不需要证明其在基础物理学中的价值.通过撰写这篇课程论文,我们践行了课程的理念和目标——＂让学生尽早阅读英文资料并开展一些研究性工作＂,并且受益匪浅.     

柔性ITO衬底电化学沉积制备Cu/Cu2O薄膜

研究了使用电化学沉积法于碱性条件下在柔性ITO衬底上制备Cu/Cu₂O薄膜的方法。循环伏安曲线表明Cu₂O与Cu的阴极峰分别位于-500 mV(vs Ag/AgCl)和-800 mV(vs Ag/AgCl)附近。利用循环伏安法考察了生长温度和电解液pH值等对Cu₂O与Cu阴极峰电位的影响,阴极峰随生长温度的升高以及pH值的降低而略向阳极移动,沉积电流也随之相应增大。与弱酸性条件相比,上述两个阴极峰随pH值升高而移动的程度明显减小,这可能与碱性条件下C₃H₆O电离程度增大以及C₃H₆O根作为配体的过量程度有关。通过X射线衍射光谱和扫描电子显微镜的表征证实,在所研究的生长温度区间和pH值内可利用电化学沉积法在柔性ITO衬底上制备Cu/Cu₂O纳米混晶薄膜。在相同的生长温度和pH条件下,电化学沉积电位对样品表面形貌和晶体性质具有较大影响。     

苯甲醛在离子液体中的电化学行为

应用线性扫描循环伏安法、方波循环伏安法和计时电量法测定苯甲醛在3种离子液体C4M IMBF4、C6M IMBF4和C8M IMBF4中的电化学行为.实验表明,在C4M IIVIBF4离子液体中苯甲醛于GC电极上的还原包含两个连续、不可逆单电子过程,对应的方波I~E曲线峰电位Ep为-1.39 V和-1.69 V,估算的扩散系数分别为D1=1.5×10-8cm2/s和D2=1.3×10-8cm2/s.而在C6M IMBF4和C8M IMBF4离子液体中,则苯甲醛于GC电极仅显示一个电流峰,这可能是因为C4M IMBF4的碱性较C6M IMBF4和C8M IMBF4弱的缘故;而电流的衰减时间亦依C4M IMBF4,C6M IMBF4,C8M IMBF4,次序增长,并会导致更慢的异相动力学过程.     

基于石墨烯的D型双芯光纤调制器

利用石墨烯独特的吸收特性以及双芯光纤两芯之间的耦合作用,提出并设计了一种基于石墨烯的D型双芯光纤(DTCF)调制器的结构,该结构结合了吸收调制和耦合调制的优势。仿真验证了结构的调制可行性,基于有限元法数值模拟分析了调制器传输模式、两纤芯半径、纤芯距、石墨烯层数、过渡层材料对调制器性能的影响,并通过性能优化最终实现了调制带宽为8.557GHz、消光比为67.64dB、半波电压为1.763V、调制深度为98.75%、插入损耗为1.4dB、调制器长度为3.07mm的高性能调制器。