复合结构螺旋超材料对光波前的高效调控

近年来,超材料和超表面因为一些不同于传统材料的新奇性质一直被广泛研究,而基于超材料或者是超表面的波前控制也是其中的一个热门研究领域.迄今为止,已经提出了很多不同的结构来对反射光和透射光的波前进行调控,在已知的结构中,反射光的波前调控效率已经可以达到较高数值,但是很少有报道能够使用超材料简单高效地调制透射光的波前.本文提出了一种由相同几何结构的左旋和右旋结构复合而成的螺旋超材料.通过使用时域有限差分方法进行仿真,发现这种螺旋结构将会在入射光和透射光之间引入一个可控的相位变化,从而可直接对透射光波前进行调控.仿真结果还表明,该复合结构螺旋超材料在较宽的波长范围内可以达到近64%的透射率.最后通过将该螺旋材料沿着X轴排布成有着连续相位变化的阵列,可以在近红外区域(1.0—1.4μm)观察到反常折射现象,仿真结果与理论计算得出的反常折射角十分符合.     

输入输出共轴的三弯曲型TM01-TE11模式转换器

 通过采用相位重匹配技术，设计了一种输入输出共轴的三弯曲型TM₀₁-TE₁₁模式转换器，该转换器由三段常曲率弯曲波导和两段直波导组成。用模式耦合理论建立了该类模式转换器的数值计算和优化设计方法，并设计了一个中心频率为7.0 GHz的模式转换器。该转换器的TM₀₁-TE₁₁转换效率在中心频率上大于99％，在6.5~7.5 GHz的频率范围内大于90％。应用时域有限差分法和有限元方法对所设计的模式转换器进行了仿真，仿真结果验证了设计理论和设计结果。     

铁磁薄膜中圆偏振光感应的瞬态磁光Kerr峰的物理起源

使用飞秒时间分辨抽运-探测磁光Kerr光谱技术,实验研究了圆偏振光抽运面内磁化FePt和垂直磁化GdFeCo薄膜的磁化演化动力学,发现在时间延迟零点处均出现瞬态Kerr峰.分析了此Kerr峰的起源,指出此瞬态Kerr峰与铁磁性无关,可能起源于自由电子的顺磁磁化,而顺磁磁化的外磁场来自圆偏振抽运光的逆Faraday效应.基于顺磁磁化模型的计算结果支持此观点.基于此观点,逆Faraday效应感应的磁场脉冲宽度应该与激光脉冲宽度一致.     

(2+1)维非对称 Nizhnik-Novikov-Veselov系统的新映射解及其局域结构

映射法是一种非常经典、有效和成熟的求解非线性演化方程的方法，其最大的特点是可以有多种不同形式的设解，使得最终求得的解丰富多彩. 利用改进的 Riccati 方程映射法和变量分离法，得到了(2+1)维非对称 Nizhnik-Novikov-Veselov 系统的新显式精确解.根据得到的孤波解，构造出该系统的峰孤子和分形孤子等局域结构，研究了两个孤立波的“追碰”现象. 关键词： 改进的映射法 (2+1)维非对称 Nizhnik-Novikov-Veselov 系统 局域结构 “追碰”现象     

气液色谱法研究二元混合固定液的无限稀活度系数

用气液色谱法测定若干烃类溶质在二元混合固定液中的无限稀活度系数,所研究的二元混合液为具有不同极性的四种类型:(1)正廿二烷-正十六烷;(2)邻苯二甲酸二壬酯-角鲨烷;(3)环丁砜-碳酸丙烯酯;(4)环丁砜-己二腈。用最小二乘法拟合三元系的Flory-Huggins公式,得到各种相互作用参数。     

固体CD光谱研究及其应用于手性席夫碱M(II)配合物

结合课题组近期的相关研究,对固体CD光谱在手性配合物研究中的应用,特别是手性样品固体CD光谱的测试方法进行了概述,通过对四对手性席夫碱M(II)(M=Ni、Cu)配合物的固体和溶液CD光谱进行比较研究,发现配合物的手性构型在固液相中保持一致,但其固液CD光谱之间存在不同程度的差异,可能是由于相应配合物在固体和溶液相中的四面体扭曲或构象的微妙不同所致.     

新型手性双核Salen Zn(II)配合物的分子识别研究

采用新型Salen中间体合成了新型Salen Zn(II)配合物. 用紫外-可见光谱滴定法研究了主体双核Salen Zn(II)与咪唑、二胺类等含氮小分子的分子识别行为, 测定了它们的缔合常数. 对咪唑类客体的缔合常数顺序为K^θ(Im)＞K^θ(2-MeIm)＞K^θ(EMeIm); 对二胺类客体缔合常数顺序为K^θ(DAP)＞K^θ(DAE). 主体与咪唑类和二胺类客体的配位数分别是2和1. 主体与这些客体的识别过程为放热、熵减的焓驱动反应. 利用圆二色光谱研究了识别过程的Cotton效应. 用分子力学方法研究了主客体体系的最低能量构型, 通过量化计算对实验事实做了进一步解释.     

对固体圆二色光谱测试方法的再认识——兼谈“浓度效应”

对近期发展的固体圆二色(CD)光谱测试方法进行了概述、评价和比较, 着重探讨了“浓度效应”的存在使固体CD光谱失真的原因. 通过对本课题组和其他作者已报道的四种化合物的固体CD谱再测试的反思, 强调了依手性化合物的手性光谱学性质不同, 根据浓度梯度实验选择其合适测试浓度的必要性. 对固有手性的阻转异构化合物(S)-1,1'-联二萘酚(S-BINOL)进行了成膜法固体CD谱浓度梯度测试, 发现所得固体薄膜CD谱中也存在着“浓度效应”     

微量Co修饰的碳载超细Pt纳米粒子的制备及其在燃料电池氧还原催化中的应用

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有清洁、高效等优点,是一种理想的汽车动力电源.然而,由于其阴极氧还原反应(ORR)速率缓慢,需要使用大量的Pt基催化剂,导致燃料电池成本居高不下,严重制约了PEMFC的商业化发展.将Pt与过渡金属Fe, Co, Ni等形成合金,对表面Pt原子的几何结构和电子结构进行调变,可以有效提高催化剂的活性,实现Pt用量和燃料电池成本的降低.但是目前合金催化剂多采用溶剂热、浸渍-高温退火等制备方法,使用有毒有害试剂和难清洗的表面活性剂,且过程复杂、能耗高,不利于大规模化生产.此外,合金中过渡金属占比高,在燃料电池工况下,大量过渡金属溶解,加速了膜的降解,导致实际PEMFC性能的降低.对此,我们探索了一种简便有效的方法制备高活性、高稳定性的碳载Pt-Co催化剂.在没有添加表面活性剂的情况下,采用硼氢化钠辅助乙二醇还原法合成了具有超小尺寸和均匀分布的Pt-Co纳米颗粒,后续酸刻蚀处理去除不稳定的Co原子,重组双金属纳米颗粒的表面结构形成富Pt壳层,进一步提高了催化剂的活性和稳定性.通过电感耦合等离子体、X射线粉末衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、高角环形暗场-扫描透射-元素分布及光电子能谱等物理表征证实了微量Co改性的碳载超细铂合金纳米颗粒的组成和结构.进一步对催化剂进行旋转圆盘电极和单电池测试,结果表明, Pt_(36)Co/C具有明显高于商业化Pt/C的有效电化学活性面积和电池性能.此外,加速衰减测试和衰减前后的电镜图片表明, Pt_(36)Co/C催化剂的稳定性相较于Pt/C亦有所增强.分析Pt-Co/C催化性能提高的原因,主要归于以下三点:(1)催化剂纳米颗粒在载体上分布均匀,且具有超小的粒径尺寸,提供了大量的三相反应界面位点;(2)双金属配体和电子效应的协同作用,降低了氧化物质在催化表面的吸附能力,加速了ORR的电催化动力学;(3)酸蚀刻导致的不稳定Co的溶解及催化剂表面结构的重排,形成了富Pt壳层结构,有利于提高催化剂的稳定性.这种简单有效的合金制备方法可以在电催化领域推广使用.     

粘度法研究高分子溶液行为的实验改进(Ⅱ)

高分子在粘度计毛细管管壁上的吸附不仅会导致毛细管有效管径减小，而且可以导致毛细管界面性质发生显著改变，具体表现为测定高分子溶液流过时间t之前和之后纯溶剂的流过时间t0和t0′与高分子溶液流过时间t对浓度作图外推到浓度为零时的值t0^*并不一致。不同温度时聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水溶液粘度测定结果表明，当吸附讷发子显著改变了毛细管界面性质时，需要将高分子溶液粘度测定方法由t/t0′改为t/t0^*。经过改进的粘度测定方法不仅更加普适合理，而且更加简单有效。