ILEEMS: Methodology and Applications to Iron Oxides

ILEEMS is the acronym for Integral Low-energy Electron Mössbauer Spectroscopy. In this variant of Mössbauer spectroscopy the low-energy electrons, E < ～15 eV, emitted by the probe nuclei in the absorber are counted as a function of source velocity. As a consequence of their low energy, the detected electrons' origin lies within a very thin surface layer with thickness of a few nanometers and consequently, ILEEMS is a useful technique to examine surfaces of Fe-containing substances. In a first part of this paper the authors briefly describe the design of a home-made ILEEMS equipment allowing the temperature of the investigated sample to be varied between 77 K and room temperature. The second part of this contribution deals with a selection of results obtained from ILEEMS spectra for various Fe oxides. In particular, the following items are covered: (1) surface versus bulk Morin transition in small-particle and near-bulk hematite, α-Fe₂O₃; (2) bulk and thin-film magnetite, Fe₃O₄; (3) ferrihydrite, 5Fe₂O₃·9H₂0, goethite, α-FeOOH, and lepidocrocite, γ-FeOOH, all to some extent in relation to their morphology. Interesting and intriguing findings concerning the surface properties of these oxides were obtained and it is argued that the results encourage more systematic research in this and related fields using the surface-sensitive ILEEMS technique.     

On several problems for lateral instability of cantilever plates

The present article researches several problems about the lateral instability, of cantilever plates by means of the energy method, in which we discuss the minimum critical load of cantilever rectangular plates under a concentrated force, a uniformly distributed load, a distributed load in triangular form and a concentrated couple, respectively, when the lateral buckling takes place.     

核壳结构硒化镉/硫化镉/巯基乙酸量子点载流子输运特性

采用水溶液法合成了巯基乙酸(TGA) 包覆的CdSe 量子点. 通过X 射线粉末衍射和高分辨透射显微镜检测结果证实, 合成得到闪锌矿结构CdSe 量子点. 能谱图和傅里叶变换红外光谱图结果说明, 在核CdSe 纳米粒子表面与配体TGA 之间有CdS 壳层结构形成. 利用样品表面光电压(SPV) 谱, 指认CdSe 量子点精细能带结构以及各自对应的激发态特征: 475 nm (2.61 eV) 和400 nm (3.1 eV) 两个波长处的SPV 响应峰分别与CdSe 核和CdS 壳层带-带隙跃迁相对应; 370 nm (3.35 eV) 附近SPV 响应峰可能与TGA 中羰基与巯基或羧基之间发生的n →π^* 跃迁有关. 场诱导表面光电压谱结果证实, 合成的CdSe 量子点具有明显的N 型表面光伏特性, 而上述n→π^* 跃迁则具有P 型表面光伏特性. 荧光光谱谱线均匀增宽以及SPV 响应峰位蓝移, 说明样品具有明显的量子尺寸效应. 结合不同pH 值下合成的CdSe 量子点的SPV 谱和表面光声谱发现, SPV 响应强度与表面光声光谱信号强度变化趋势恰好相反. 上述样品表面光伏效应表明, CdSe 量子点表面和相界面处的精细电子结构以及光生载流子的输运特性均与量子点的尺寸大小存在某种内在联系. 关键词： 硒化镉量子点 光生载流子 表面光电压谱 表面光声光谱     

H2S在Fe(100)面吸附的第一性原理研究

基于密度泛函理论第一性原理, 在广义梯度近似下, 研究了表面覆盖度为0.25 ML (monolayer)时硫化氢分子在Fe(100)面吸附的结构和电子性质, 并与单个硫原子吸附结果进行了对比. 结果表明: 硫化氢分子吸附在B2位吸附能最小为-1.23 eV, 最稳定, B1位吸附能最大为-0.01 eV, 最不稳定; 并对硫化氢分子在B1位和B2位吸附后的电子态密度进行了分析, 也表明了吸附在B2位稳定, 且吸附在B2位后硫化氢分子几何结构变化不大; 将硫化氢中硫原子吸附与单个硫原子吸附的电子性质进行了比较, 发现前者吸附作用非常微弱; 同时对吸附后的Fe(100)面进行了对比, 单个硫原子吸附的Fe(100)面电子态密度出现了一系列峰值且离散分布, 生成了硫化亚铁, 表明在硫化氢环境下, 主要是硫化氢析出的硫原子发生了吸附. 关键词： 第一性原理 Fe(100)表面 吸附能 硫化氢     

D+HS反应的含时量子动力学研究

利用含时波包方法对D+HS交换和抽取通道进行量子动力学研究,动力学计算中所采用的势能面由高精度从头算能量点构建.在平动能0.0～2.0 eV区间内计算了反应物初始振转基态时的总反应几率和积分反应截面,并且计算了初始振动激发态对积分反应截面的影响.所有动力学计算均考虑了科里奥利耦合效应.在低平动能时抽取通道在反应中占主导地位,而交换通道在高平动能时占主导地位.在整个所研究的平能能区间内,反应物HS的振动激发对抽取和交换通道反应都有增强作用.     

基于表面阻抗边界条件的等离子体薄涂层电磁散射的时域有限差分分析

基于表面阻抗边界条件时域有限差分(FDTD)方法研究了一维斜入射情况下非磁化等离子体薄涂层涂敷金属材料的电磁散射特性, 该方法忽略对薄层背景材料进行网格剖分, 大大减少了计算量. 首先推导了理想导体涂敷等离子体薄涂层的表面阻抗频域表达式, 然后代入边界条件并变换到时域, 再用分段线性递推卷积方法将时域表达式离散得到FDTD迭代式. 编程计算了垂直及斜入射情形下的平行极化和垂直极化反射系数, 通过验证算例与解析解对比, 结果表明该方法的准确性和有效性. 最后利用该方法分析了不同入射角对反射系数的影响.     

表面等离子共振现象的新应用——微弱磁场的测量

提出了一种新的表面等离子体共振传感器, 它包含三层结构: 棱镜、金属薄膜及二能级介质. 通过理论分析发现, 与通常表面等离子体共振系统不同, 这一物理系统中同时存在两种共振效应 (表面等离子体共振和能级间量子跃迁的共振效应), 它们共同作用的结果导致一系列新的物理现象, 其中一个令人感兴趣的现象是入射光的反射率对外场导致的微小能级移动十分敏感 (这一现象是通常的表面等离子体共振系统所不具有的). 由于能级移动依赖于外场, 所以最终入射光的反射率对外场具有灵敏的响应. 本文以外磁场导致能级移动的情况进行了理论计算, 结果表明, 这种表面等离子体共振系统的入射光的反射率对外加磁场极其敏感. 这一特性可以用来测量物质表面附近的微弱磁场, 有可能发展成为一种新型检测技术.     

缓变下垫面对浅水方程的动力学订正

讨论了当下垫面随时间缓慢变化时浅水方程的形式. 从控制大气运动的连续性方程和动量方程出发, 将下垫面的缓慢变化作为一个小量叠加到固有下垫面函数上, 利用大气的上下边界条件, 得到改进的浅水方程. 在改进的浅水方程中, 由缓变局部水平体积散度, 订正了局部水平体积散度和流体局部厚度变化之间的平衡, 在此基础上得到包含下垫面缓变的涡度方程.     

基于亚微米光栅透射共振蛋白质检测模型研究

建立了一种基于亚微米光栅透射共振理论的蛋白质检测模型,设计了一种金属光栅型蛋白质检测生物传感器,运用光栅耦合激发表面等离子体共振理论对提出的模型进行了理论分析,通过计算机计算模拟,分析了蛋白质样品折射率、厚度等对透射率的影响。结果表明:透射率与样品折射率、厚度呈二阶多项式关系,并且厚度、折射率都随灵敏度的增加而增加。这种检测模型可应用在蛋白质检测传感方面。基于此方法的蛋白质检测模型具有同时检测蛋白质种类和含量、灵敏度高、实时、无需标记,便于集成芯片化,适用于批量生产、成本低等优点,在蛋白质芯片、生物分析、环境监测、生物器件研发等方面具有广泛的应用前景。