几种液体金属自由表面的MHD不稳定性实验研究

介绍了在核工业西南物理研究院的液态金属实验回路(LMEL)上获得的几种可供液态偏滤器-限制器系统选用的液体自由表面的磁流体动力学(MHD)效应不稳定性的实验结果。实验发现：自由表面射流在穿越梯度横磁场时射程变短、截面变扁平,但MHD效应稳定,调节射流与磁场的夹角可以控制射流的流动特性;自由表面膜流MHD效应存在三种现象,即层流、溪状流和湍流。层流是由多束射流打到固体表面产生的(简称“射-膜流”),从MHD效应角度考虑,“射-膜流”将是四种可选液态偏滤器-限制器系统的液体自由表面形式中最佳的选择。同时,探讨了从物理的角度来理解四种自由表面形式的MHD效应的现象。     

模具钢表面激光毛化工艺的试验研究

以模具工业45^#钢摩擦学设计及性能要求为基础,分析了激光毛化模具钢表面形貌的形成机理及其关键的影响因素。采用灯泵浦Nd：YAG脉冲激光器在试样表面进行激光毛化工艺试验,获得了合理的激光毛化参数范围：激光峰值功率0．8～1．6kW,离焦量-1．4～-0．4mm、＋0．4～4-1．4mm,辅助气体压力〉0．2MPa,脉宽1．8ms。采用功率增益和氧气保护,可加工出预先设定的微火山口状毛化形貌。微凹坑形貌的成功获得对于提高拉伸模具的摩擦磨损性能,进一步掌握激光毛化参数与材料的作用规律,提供了有效的数据参考。     

胆结石中蛋白质的傅里叶变换红外光谱和表面增强拉曼光谱研究

用氯仿、乙醚、乙醇和盐酸等溶剂溶解一组人体胆结石，获取难溶物；用傅里叶变换红外光谱和表面增强拉曼光谱对难溶剩余物进行研究。结果显示，结石难溶物主要由胆红素盐和蛋白质组成，结石中的蛋白质的二级结构以α螺旋和无规卷曲构象为主，其中α螺旋构象成分较多。讨论了蛋白质在胆结石形成中的作用。     

半导体纳米粒子SERS基底对大肠杆菌的无损检测研究

很多致命的疾病都与细菌感染密切相关,快速、准确地检测和鉴定细菌及微生物,一直是微生物学家及有关科研工作者追求的目标,拉曼光谱可以提供丰富的谱图信息,而表面增强拉曼光谱(SERS)有很高的检测灵敏度,然而一些贵金属SERS基底却容易使蛋白质变性,影响检测结果。以大肠杆菌(E.Coli)作为目标检测细菌,首先检测到大肠杆菌的拉曼光谱,之后采用两种不同的SERS基底(ZnO,Ag溶胶)进行检测。结果表明Ag溶胶基底有很强且较丰富的SERS信号,但是相对于E.Coli的本体拉曼谱峰有较大位移,说明与银溶胶相互作用的细菌存在一定的蛋白质变性过程;而ZnO纳米粒子与细菌作用的SERS信号虽然较弱,但是与E.Coli的本体拉曼信号较为相似,说明ZnO纳米粒子对E.Coli本体基本无损,这将有利于SERS在生物体系的无损检测。该结果可以为利用生物相容性好的半导体SERS基底进行细菌的检测提供有益的参考。     

TiO_2/石墨烯/Ag复合结构SERS实验

基于氧化物半导体的光催化特性,能够降解有机物分子,使表面增强拉曼散射基底得以重复使用。提出了银纳米颗粒有效修饰覆盖有石墨烯的二氧化钛纳米棒阵列(TiO_2/石墨烯/Ag)复合结构作为表面增强拉曼散射基底,并对其进行了实验研究。利用水热法制备了二氧化钛纳米棒阵列;采用湿法转移石墨烯和光照还原方法制备了TiO_2/石墨烯/Ag复合结构。用罗丹明6G(R6G)分子作为探测分子,结果表明:随着紫外光照沉积时间增加,探针分子的拉曼信号先增强后减弱;计算得到最大增强因子值约为2.6×106。此外,还对TiO_2/石墨烯/Ag复合结构的紫外自清洁特性进行了初步实验,结果表明,紫外光照射20min后,其拉曼强度下降到42.3%,具有一定的紫外清洁效果。     

Dopant diffusion and surface morphology of vanadium implanted 4H-silicon carbide

The diffusion behaviours of vanadium implanted p- and n-type 4H-SiC are investigated by using the secondary ion mass spectrometry (SIMS). Significant redistribution, especially out-diffusion of vanadium towards the sample surface is not observed after 1650℃ annealing for both p- and n-type samples. Atomic force microscopy (AFM) is applied to the characterization of surface morphology, indicating the formation of continuous long furrows running in one direction across the wafer surface after 1650℃ annealing. The surface roughness results from the evaporation and re-deposition of Si species on the surface during annealing. The chemical compositions of sample surface are investigated using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results of C 1s and Si 2p core-level spectra are presented in detail to demonstrate the evaporation of Si from the wafer and the deposition of SiO₂ on the sample surface during annealing.     

新型原子力显微镜

日本、西班牙和捷克的物理学家开发了一种新型原子力显微镜，这种显微镜可以探测材料表面单个原子的化学属性，而现在的原子力显微镜仅可以探测原子的位置．新型原子力显微镜可以精确地确定材料表面的组成和结构，这种特性甚至允许人们去操纵特定的某一类原子，换句话讲就是可以一个原子一个原子地来搭建纳米结构．     

应用不同光谱技术,动物RBC,Hb及人皮肤表面血流氧化-还原状态检测

目的:检测与分析实验动物血液RBC(RBC·O2,RBC·CO2),Hb(HbO2,HbCO2)和人体皮肤表面流动血液氧化·还原状态的成像与未成像可见光谱领域OD值特征,并为该技术对白癜风病表皮黑色素颗粒检测中的应用尊定基础。方法:利用不同光谱技术和invitro和invivo检测手段,统计分析血液不同状态下波长与位置的OD值信息。结果:invitro检测:动物血液Hb·O2和RBC·O2两者在可见领域均有367,414(Soret带)nm与541,576(Q带)nm的吸收峰位;血液Hb·CO2和RBC·CO2均有432(Soret带)与和553(Q带)nm的波长吸收峰位;血液RBC状态和Hb溶血状态波长吸收峰位无改变,只是在氧化与还原状态下有完全独立的吸收峰位,血液RBC状态和Hb溶血状态波长吸光度OD值之间,有显著性差异(p<0·01)。浓度为1·5×107cell·mL-1的RBC·O2和Hb·O2在576nm的吸收峰位吸光度(y)与红细胞浓度(x)做成两条回归曲线:既,Hb·O2(b1)^y=0·05 0·983x;RBC·O2(b2)y^=0·127 1·934x,两者之间差异有显著性(p<0·01)。invivo检测:在人手背皮肤表面ImSpector图像中RBC·O2状态在540,576nm,RBC·CO2状态在555和755nm处有吸收峰。选择(a:指甲,b:指,c:手背)三个点位分别进行波长检测,每点(n=10)545nm吸收峰的平均OD值,依次为0·83±0·001,0·73±0·001和0·62±0·001,其三处测定点的OD值之间有显著性差异(p<0·01)。结论:invitro检测的RBC与Hb两者波长吸收峰位不变,但吸光度OD值不同,认为RBC状态测定结果更接近于活体组织血管内原始状态。invivo检测对人体无任何侵袭与损伤,灵敏度高,测试时间短,并且同时获得被测样品的波长与位置信息画面等优势,有望表皮中黑素等有色颗粒的直接检测。     

Optical phase front control in a metallic grating with equally spaced alternately tapered slits

A technique capable of focusing and bending electromagnetic （EM） waves through plasmonic gratings with equally spaced alternately tapered slits has been introduced. Phase resonances are observed in the optical response of transmission gratings, and the EM wave passes through the tuning slits in the form of surface plasmon polaritons （SPPs） and obtains the required phase retardation to focus at the focal plane. The bending effect is achieved by constructing an asymmetric phase front which results from the tapered slits and gradient refractive index （GRIN） distribution of the dielectric material. Rigorous electromagnetic analysis by using the two-dimensional （2D） finite difference time domain （FDTD） method is employed to verify our proposed designs. When the EM waves are incident at an angle on the optical axis, the beam splitting effect can also be achieved. These index-modulated slits are demonstrated to have unique advantages in beam manipulation compared with the width-modulated ones. In combination with previous studies, it is expected that our results could lead to the realization of ootimum designs for plasmonic nanolenses.     

聚合物波导型表面等离子体共振传感器的特性研究

基于表面等离子体共振理论,将SU-8作为波导芯层材料,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为下包层材料,设计了一款聚合物波导型SPR传感器。理论计算了波导芯层折射率、被测物折射率、不同金属薄膜及其厚度等因素对表面等离子体共振曲线的影响。分析结果表明,在可测试范围内,被测物折射率越大,灵敏度越高;波导芯层折射率减小,共振峰向长波方向移动,被测物检测范围整体向折射率小的方向偏移,波导芯层折射率增大则相反。