ZnO单晶的微区光致发光特性研究

ZnO单晶材料以其优良的综合性能在光电子器件方面掀起了研究热潮,因此对ZnO单晶的研究具有重要的理论和实践意义。采用激光辐照的方式,对ZnO单晶进行了光致发光(photoluminescence, PL)光谱实验,分析研究了ZnO单晶在不同温度(低温)和不同激光能量强度照射下其光致发光特性。研究结果表明,ZnO单晶内存在少量杂质及表面氧缺陷,这些结构对其发光特性有一定的影响;在低温条件下,ZnO单晶具有良好的发光特性,且随着温度的提高,发光光谱峰的位置会向长波长方向移动,但强度会减小;当激光光源的强度增大,ZnO单晶的PL发射光谱的强度也会随之增大,且峰的位置和相对强度不变。结合拉曼(Raman)光谱实验,从分子及原子振动、转动类型验证了纤锌矿ZnO单晶的六方晶系结构;配合X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)技术,得出ZnO单晶良好的结晶特性以及晶轴取向。     

亮氨酸与异亮氨酸的低频集体振动的太赫兹光谱研究

太赫兹(THz)波是指频率在0.1～10 THz频段的电磁波。太赫兹光谱技术不同于以往的检测手段,可以用于检测氨基酸同分异构体,反映物质的分子结构和构型,对食品安全和药品药性控制有着重要的意义。亮氨酸与异亮氨酸属于同系的同分异构体,它们具有近似的分子结构,但物理化学性质有很大的差别。生物大分子的太赫兹吸收与其分子间氢键和分子内氢键的振动和转动能级相关的偶极跃迁有关,可以利用分子偶极跃迁进行生物分子的指纹识别。采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)和傅里叶红外光谱(FTIR),对亮氨酸和异亮氨酸进行了测量。在中红外波段亮氨酸与异亮氨酸的吸收光谱几乎完全重叠,而在太赫兹频波段可以观察到它们的光谱存在明显差异,因此太赫兹光谱能够作为快速准确鉴别这两种物质的方法。采用密度泛函理论(DFT)对亮氨酸和异亮氨酸的低频集体振动模式进行理论模拟,并对其太赫兹光谱进行研究和讨论。通过比较实验和理论结果,计算得到的峰位与实验结果可以互相印证。     

基于可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别方法

矿物颜料是古代壁画显色的物质基础,其可见光谱反映自身物质和物理属性。不同颜料对可见光吸收特性的差异导致光谱曲线形状不同,同一种颜料因粒径等级差异引起光谱曲线幅值的规律性变化。依据矿物颜料上述特性,提出一种基于可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别方法,通过光谱归一化方法实现不同粒径等级的同一颜料光谱曲线叠合,去除颜料粒径等级对光谱曲线幅值变化的影响,然后提取表征光谱曲线在各波段增减性和凹凸性的一阶与二阶导数特征,与光谱曲线组合得到颜料物质属性鉴别的光谱组合特征空间,以光谱角和欧式距离为基础构建评价指标,计算待鉴别颜料与数据库参考样本在光谱特征空间中的匹配误差(ME),实现颜料物质属性的鉴别。通过构建矿物颜料平均粒径大小和光谱反射率均值之间关系函数,实现颜料平均粒径大小的鉴别。基于构建的古代壁画常用颜料光谱数据库,以莫高窟壁画为对象,通过非接触式原位无损测量方法测量获得壁画颜料的可见光谱数据,对本文方法进行了验证,并以石绿和青金石颜料的鉴别结果为例,对古代壁画颜料使用技法、不同朝代颜料使用的差异性及原因进行了探讨。该方法将为更加全面深入研究和保护古代壁画提供有效的理论与方法支撑。     

Simple and universal method in designs of high-efficiency diffractive optical elements for spectrum separation and beam concentration

Diffractive optical elements(DOEs) with spectrum separation and beam concentration(SSBC) functions have important applications in solar cell systems. With the SSBC DOEs, the sunlight radiation is divided into several wave bands so as to be effectively absorbed by photovoltaic materials with different band gaps. A new method is proposed for designing high-efficiency SSBC DOEs, which is physically simple, numerically fast, and universally applicable. The SSBC DOEs are designed by the new design method, and their performances are analyzed by the Fresnel diffraction integral method.The new design method takes two advantages over the previous design method. Firstly, the optical focusing efficiency is heightened by up to 10%. Secondly, focal positions of all the designed wavelengths can be designated arbitrarily and independently. It is believed that the designed SSBC DOEs should have practical applications to solar cell systems.     

多频多色光谱角色散束匀滑新方案

典型的光谱角色散技术中,由于光束带宽受限于高效三倍频,因而无法通过增大带宽来进一步改善焦斑均匀性.结合对四色打靶方案和多级相位调制技术的综合分析,提出了多频、多色光谱角色散束匀滑新方案.该方案能在保持高效三倍频基础上,获得带宽有所加宽,光谱包络近似连续的光源,且在远场匀滑上具有更为独特的优势.结果表明,采用束匀滑新方案后,虽然焦斑会有所增大,但其均匀性却得到明显改善;与典型的束匀滑方案相比,该方案能更为有效地抑制热斑,且达到最佳匀滑效果所需的时间有所减短.此外,通过对阵列光栅中子光栅刻线方向的自由组合可以实现多维光谱角色散的效果.     

ICRH带状双天线的间距对等离子体耦合特性的影响

采用能量一次吸收假设、等离子体平板模型和三维天线模型数值模拟离子回旋共振加热时带状双天线与等离子体的耦合过程,得到天线的辐射功率、等离子体的吸收功率密度分布随天线间距变化的关系.通过对比分析,得出结论:在一定实验条件下,当带状双天线同相馈电时,天线间距越小,离子回旋共振加热效果越好.     

单壁碳纳米管的快速、高效提纯方法研究

本文采用改进的流化床装置对碳纳米管进行空气氧化处理、浓盐酸浸泡处理、空气氧化、浓盐酸浸泡组合处理, 利用扫描电镜和拉曼光谱方法检测了四种处理方法对碳纳米管提纯的效果, 结果发现, 在873 K经空气氧化30分钟, 再用浓盐酸浸泡10分钟, 这种组合处理方法下, 得到的单壁碳管纯度最高, 产率最大。     

一维光子晶体斜入射波包的带隙结构

对波包的任意傅里叶分量进行坐标变换后,利用转移矩阵法推导出波包斜入射情形下一维光子晶体的色散关系表达式,利用色散关系曲线分析得出波包斜入射的第一带隙结构,与以往平面波的第一带隙结构不同,波包的带隙宽度小于平面波的带隙宽度,并且在位置上前者带隙包含在后者内部.比较了一维光子晶体分别在波包入射与平面波入射情形下带隙位置和宽度,分析了波包中心入射角的变化以及波包的角分布范围的变化对带隙结构的影响,得到了一维光子晶体对波包斜入射的带隙结构的基本特征,确定了计算波包带隙能够近似当作平面波处理的条件.研究表明,波包的带隙结构受入射角大小和波包角分布范围的影响.入射角越小,波包入射的带隙结构越接近平面波;波包的角分布范围越小,光子晶体对波包的带隙宽度和位置越接近平面波.     

Theoretical study of the electronic structure of LiNa and LiNa<Superscript>+</Superscript> molecules

Adiabatic potential energy, spectroscopic constants, dipole moments, and vibrational levels of the lowest electronic states of the alkali dimer LiNa molecule dissociating into Na (3s, 3p, 4s, 3d, and 4p) + Li (2s, 2p, 3s, and 3p) in ^1,3Σ, ^1,3Π, and ^1,3Δ symmetries are presented. Adiabatic results are also reported for ²Σ, ²Π, and ²Δ electronic states of the molecular ion LiNa⁺ dissociating into Li (2s, 2p, 3s, and 3p) + Na⁺ and Li⁺  + Na(3s, 3p, 4s, 3d, and 4p). We use an ab initio approach involving a non-empirical pseudopotential for the Li (1s²) and Na (1s²2s²2p⁶) cores and core valence correlation correction. A very good agreement is obtained for some lowest states of the LiNa and LiNa⁺ molecules for spectroscopic constants with the available theoretical works. The existence of numerous avoided crossings between electronic states of ²Σ and ²Π symmetries is related to the charge transfer process between the two ionic systems Li⁺Na and LiNa⁺.     

基于荧光光谱技术研究食用豆油的生物效应

采用FLS900荧光光谱仪对食用豆油的老鼠全血溶液与正常全血溶液进行了荧光光谱对比分析,得到了食用豆油以及正常老鼠血液的光谱特征差异.实验结果表明,当采用407nm的激光激励全血溶液时,会发出峰值分别位于515nm、556nm和610nm处的荧光.食用豆油的血液荧光强度比正常血液的荧光强度小,其荧光偏振度也小于正常血液的偏振度.分析认为长期食用豆油导致血细胞表面积变小,即发光面积变小,引起荧光强度减小;体积变小,使得分子的旋转能力增强,发射荧光记忆入射光的能力减弱,去偏效果明显增强,因而荧光偏振度变小.研究结果表明,长期食用豆油后能有效使人体血液粘度减小,改善血液循环,为食用油的营养价值分析及指导人们正确食用油脂提供参考.