多环涡旋光束的实验研究

涡旋光束的产生、传输与应用是当前光学领域热门的研究课题之一.本文提出的新型多环涡旋光束,包括双环涡旋及三环涡旋光束,它是由多束携带不同拓扑电荷数且束腰半径不同的拉盖尔-高斯涡旋光束共轴叠加而成,其光强分布为多环结构.从理论上研究了多环涡旋光束的形成与分布特征,基于共轭对称延拓Fourier计算全息方法生成了多环涡旋光束的计算全息图,并利用一个空间光调制器实验产生了与理论一致的高质量的多环涡旋光束.研究表明多环涡旋光束的各环携带不同的轨道角动量,空间分布保持相互独立.这种新型的多环涡旋光束相对于携带单一拓扑电荷数的涡旋光束,提供了更多的控制参数和更加多样化的结构分布,因此在光学镊子、光学捕获等微操控以及光通信领域具有潜在的应用潜力.     

短管螺旋波放电中等离子体参数测量和模式转化研究

对长度为45 cm的短放电管螺旋波放电等离子体进行了Langmuir探针、原子发射光谱以及集成电荷耦合检测器(ICCD)检测诊断,研究螺旋波等离子体的放电特性.Langmuir探针数据显示电子密度在射频功率增加过程中出现两次大幅增长,由此确认了放电模式的转换及螺旋波放电模式的出现.发射光谱测量结果与Langmuir探针测量的电子密度数据一致,发现Ar原子和Ar离子的谱线强度与放电模式变化有着密切相关性.而通过对不同放电模式的ICCD测量,获得射频功率吸收因放电模式转变而变化的方式,认为放电模式转换时电子行为和能量传递方式也发生着变化.     

不同算法原子电荷下的~1J_(CH)理论计算

用一种计算直接键连原子核自旋耦合常数的半经验公式,结合量子化学计算得到的32种有机分子稳定几何构型的7种不同算法下的原子电荷,探究原子电荷算法的不同对1JCH理论计算的影响,拟合出基于7种原子电荷的耦合常数计算公式,并利用拟合公式对5种分子进行了检验.计算结果表明拟合的32种分子及检验的5种分子的耦合常数的计算值均与实验值较好的符合,拟合得到的基于7种原子电荷的计算公式均可以对其他分子体系的耦合常数进行预测.另外,计算结果同样显示原子电荷算法的不同对1JCH理论计算值有一定的影响却不显著,其中基于电荷均衡方法电荷(QEq)得出的耦合常数计算值与实验值的偏差较其它6种原子电荷的小,结果更可靠.     

二氧化钛纳米晶/石墨烯复合物的制备及其光催化性能 (cited: 1)

以氧化石墨和TiO₂溶胶为前驱物,结合絮凝与水热技术制备了TiO₂纳米晶/石墨烯复合物,表征了产物的结构、形貌、孔隙率、光谱吸收性质. 结果表明：TiO₂纳米晶的存在一定程度上阻止了石墨烯片层的重组,TiO₂纳米晶/石墨烯复合物较单纯TiO₂材料具有更强的吸光性能、对亚甲基蓝分子更强的吸附性能以及更高的电荷分离效率. 在紫外光和太阳光下,TiO₂纳米晶/石墨烯复合物对亚甲基蓝的光催化降解效率均高于P25和纯TiO₂.     

X射线CCD标定及模拟

 在北京同步辐射光源4B7B实验站上,采用透射光栅配X射线电荷耦合元件(CCD)的方法对单色光进行了检验,在优化高次谐波抑制方法后,开展了X射线CCD的灵敏度标定实验研究;在标定数据处理过程中,提出了等效曝光时间的概念,修正了快门开合造成的曝光时间误差。标定实验获得了100~1 500 eV能区CCD的灵敏度,补充了300~600 eV能区CCD灵敏度标定数据,验证了简化模型的正确性。     

介观金属双环系统中的持续电流和量子能谱

基于电荷的不连续性,对处于外磁场中的介观双环系统进行量子化.假设系统在电荷表象中具有变换的对称性,通过求解电流和Hamilton算符的本征值方程,给出介观金属环互感系统中的量子电流和能谱关系;分析和研究了介观金属环中量子电流和能谱的性质.结果表明,持续电流和量子能谱不仅与外磁场、介观双环参数有关,而且还明显地依赖于电荷的量子化性质.     

IgG1型单克隆抗体对照品的一级结构解析

对单克隆抗体药物对照品(IgG1型)进行了全面的结构表征。采用Exactive plus EMR质谱测定了去N糖前后抗体的精确分子量,并通过计算N糖含量得出其完整分子量为148 285.0～149 020.8,完整去糖后分子量为145 810.4,N糖含量为1.67%～2.15%。优化了全柱成像实时等电聚焦毛细管电泳(WCID-cIEF)检测方法,结果显示该抗体等电点分布在8.21～8.74之间,其中主成分等电点为8.61,相对含量为61.43%。继而使用离子交换色谱检测了电荷异质性,发现碱性峰含量为4.1%,酸性峰含量为23.9%,主峰含量为72.0%,与WCID-cIEF结果吻合,并证明了方法间良好的重现性。通过切糖前后的肽图分析,获得糖肽分布信息,识别出糖修饰位点及重轻链的互补决定区(CDR),甲硫氨酸(M)的氧化位点及氧化率,并通过抗体还原前后的肽图解析出二硫键连接。研究结果同时提示该抗体对照品无C末端糖化修饰现象。     

黄素体系电子转移过程光谱研究

黄素类物质在生物体内广泛存在,是许多电子转移反应的活性中心,也是电子传递链的重要组成部分。其受到光照激发后引起的电子转移,是许多生命过程的基础与起始步骤。特别地,一种名为隐花色素的黄素蛋白在光激发后经一系列电子转移形成自旋相关自由基对,被认为是最有可能的生物磁敏物质,更使黄素体系电子转移过程的动力学,特别是自旋动力学过程倍受关注。对黄素电子转移过程及相关机理进行研究,有助于厘清多种生命过程的化学机理与影响因素。为此,科学界综合运用了多种仪器与测试手段,其中主要包括紫外-可见光谱,荧光光谱,瞬态吸收光谱,光化学诱导动态核极化（Photo-CIDNP）技术等。通过多年的研究,对黄素在生物体内的作用机理与电子转移过程的认识经历了由浅入深,不断深入的过程。紫外-可见光谱（UV-Vis）主要用于研究黄素系统中的电子激发,自旋动力学和电子转移。结合理论计算,UV-Vis还可以识别电子转移中涉及的基团并进行定量分析。荧光光谱可以识别电子受激发的物质,在反应过程中观察黄素和半醌中间体的产生和消耗,并确定其氧化还原和质子化状态。瞬态吸收光谱适于观测反应过程中出现的短寿命物种,其中飞秒泵浦探测技术的引入大大提高了观测的时间分辨率,并且可以通过光谱特征区分单重态和三重态的自由基对。光化学诱导动态核极化核磁共振（NMR）可以直接观察电子-核自旋动力学过程。磁场依赖性photo-CIDNP NMR揭示了控制单重态与三重态互变的因素,并提出了生物地磁导航可能依赖的化学机制。腔吸收与单分子光谱的运用,从技术上提高了实验装置的灵敏度并降低检测限。主要介绍黄素体系电子转移过程研究所运用的各种光谱手段与取得的成果,并展望其未来。     

密立根油滴实验问题三则

密立根油滴实验在教学上依然存在诸多问题,比如元电荷的测量值偏差较大、元电荷的“目标函数法”求解方法问题以及油滴仪上紫外灯的使用等,若处理不好,会影响教学效果.本文认为元电荷的测量值偏差较大与显微镜分划板的准确性有关,也与实验者没有对油滴像调焦有关.“目标函数法”求解元电荷精度较高,本文对此用法进行了梳理,澄清了难点.紫外灯不能仅仅做为改变油滴电量的手段,本文从初始带有一个元电荷的油滴开始,通过测量每次电离之后的平衡电压,用电压的比值可以直观地证明电量量子化.     

二维范德瓦尔斯异质结构的制备与物性研究

二维范德瓦尔斯材料(可简称二维材料)已发展成为备受瞩目的材料大家族,而由其衍生的二维范德瓦尔斯异质结构的集成、性能及应用是现今凝聚态物理和材料科学领域的研究热点之一.二维范德瓦尔斯异质结构为探索丰富多彩的物理效应和新奇的物理现象,以及构建新型的自旋电子学器件提供了灵活而广阔的平台.本文从二维材料的转移技术着手,介绍二维范德瓦尔斯异质结构的构筑、性能及应用.首先,依据湿法转移和干法转移的分类,详细介绍二维范德瓦尔斯异质结构的制备技术,内容包括转移技术的通用设备、常用转移方法的具体操作步骤、三维操纵二维材料的方法、异质界面清洁.随后介绍二维范德瓦尔斯异质结构的性能和应用,重点介绍二维磁性范德瓦尔斯异质结构,并列举在二维范德瓦尔斯磁隧道结和摩尔超晶格领域的应用.因此,二维材料转移技术的发展和优化将进一步助力二维范德瓦尔斯异质结构在基础科学研究和实际应用上取得突破性的成果.