具有皮秒量级开关窗口的光波导微环谐振器

提出一种可以产生皮秒量级开关窗口的光波导微环谐振器,对其设计与性能进行了分析和研究。采用多环层叠结构来设计微环谐振器的传输特性曲线,利用特性曲线的非线性特征,在正弦电压的作用下改变材料的折射率可获得一个较窄的开关窗口。采用耦合矩阵理论研究了系统的调制特性以及开关窗口特性,分析了开关窗口宽度和消光比与驱动电压的关系。研究结果表明,10 GHz驱动电压情况下,开关窗口宽度、消光比和插入损耗可以分别优于10 ps,40 dB和1 dB。只需要电的控制信号而无需高质量的光控制脉冲,且具有工作速率高、结构简单、消光比高、传输损耗小和工作电压低等特点。     

X射线微会聚透镜在大气颗粒物源解析中的应用

为了在实验室中对大气颗粒物进行源解析,建立了基于毛细管X射线微会聚透镜和实验室X射线光源的X射线荧光(XRF)谱仪。谱仪中所使用的毛细管X射线微会聚透镜的焦斑处功率密度增益为450,透镜焦斑大小为205μm。在X光源电压和电流分别为35 kV和70 mA的条件下,利用该谱仪对粒径为1~2μm的大气颗粒物源样品和受体样品进行了X射线荧光定量分析。利用化学质量平衡(CMB)模型对大气颗粒物样品进行了源解析,解析结果表明汽车尾气和建筑扬尘为受体样品的主要污染源,源解析结果较为理想。实验结果表明,毛细管X射线微会聚透镜在大气颗粒物源解析中具有潜在的应用价值。     

基于微弯效应的长周期光纤光栅的研究

用两个周期为600μm,齿宽为200μm的周期性刻槽板彼此错开从上下两面对单模光纤施压,在光纤中形成了微弯式长周期光纤光栅。由于齿宽小于二分之一周期,可产生更深的光纤微弯调制,获得更大的交流交叉耦合系数。通过测量两个光栅长度分别为6 cm和12 cm的微弯式长周期光纤光栅在不同压力下的透射谱,研究了峰值损耗、附加损耗、损耗谱半峰全宽与压力和光栅长度的关系。对于长12 cm的微弯式长周期光纤光栅,在第一饱和压力点峰值损耗达到19.2 dB,损耗谱半峰全宽(FWHM)为20 nm,附加损耗只有0.26 dB;经过三次过耦合得到34 dB的峰值损耗。然后用理论结合实验数据分析发现当光纤所受压力小于饱和压力时,光纤光栅交流交叉耦合系数与压力成正比。     

基于光波导光模光谱的固液界面受体配体反应动力学研究

为了探讨血管内皮细胞生长因子和其受体作用的动力学特征,在3-氨基3-乙氧基硅烷修饰的光波导传感器芯片表面通过戊二醛将血管内皮细胞生长因子固定,用光波导光模光谱法对溶液中的血管内皮细胞生长因子受体与固定化血管内皮细胞生长因子作用的反应动力学进行了研究。通过对不同浓度的受体分子的在线结合、解离的光波导光模光谱数据的分析,拟合出相应的结合、解离反应速率常数分别为6.86×105L.(mol.s)-1和1.15×10-3s-1。结果表明,非标记的光波导光模光谱法适用于高效、准确的受体配体作用反应动力学特征测量,所建立的基于光波导光模光谱技术的体外研究模型,是相关药物的开发和作用机理研究的方便快捷的平台。     

Microfluidic System for Synthesis of Trigonal Selenium Nanowires

<正>A microfluidic system was developed for the synthesis of trigonal selenium(t-Se) nanowires,which was composed of a glass microchip coupled with a poly(methyl methacrylate)(PMMA) microchip.In the glass microchip, amorphous selenium(a-Se) colloid was prepared by reducing selenious acid with an excess amount of hydrazine at a temperature of 100℃.In the coupled PMMA microchip,a-Se was transformed into more stable t-Se seeds via sonication at room temperature.The residence time of the reactants in both microchips was optimized by varying the dimension and length of the microchannel each.The t-Se nanowires were formed by anisotropic growth of selenium crystallite during sonication and aging under the assistance ofβ-cyclodextrin(β-CD).Various stages of the nanowires' growth were investigated.The as-synthesized products were characterized by powder X-Ray diffraction(XRD),Raman spectroscopy,scanning electron microscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM) and selected-area electron diffraction(SAED).     

自动顶空固相微萃取气相色谱法同步分析水中17种有机物

采用自动顶空固相微萃取(HS-SPME)技术与气相色谱联用同步分析水中1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、1,3,5-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,2,3-三氯苯、六氯苯、硝基苯、对硝基甲苯、α-666、β-666、γ-666、δ-666、七氯、ρ,ρ′-DDE、ρ,ρ′-DDD、o,ρ′-DDT、ρ,ρ′-DDT17种有机物。方法的最低检出浓度为0.001~0.044μg/L,线性相关系数均大于0.999,相对标准偏差为1.4%~8.7%,加标回收率在81.3%~122.9%之间。     

磁性三维氮掺杂碳纳米材料对6种双酚类化合物的吸附性能及其在泡腾分散微萃取中的应用

采用简单高温煅烧法成功制备了磁性钴镍基氮掺杂三维碳纳米管与石墨烯复合材料(CoNi@NGC),将其作为吸附剂用于水体中6种双酚类化合物(BPs)的吸附性能和机理研究。将CoNi@NGC复合纳米材料用作萃取介质,运用酸碱泡腾片的CO₂强力分散作用,开发了泡腾反应强化的分散固相微萃取前处理方法,结合高效液相色谱-荧光检测(HPLC-FLD)快速定量饮料中痕量BPs。采用扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外光谱、氮气吸脱附、X射线光电子能谱和磁滞回线等技术手段对材料形貌结构进行表征,结果显示:该吸附剂成功实现氮元素的掺杂,且具有较大的比表面积(109.42 m²/g)、丰富的孔径及较强的磁性(17.98 emu/g)。吸附剂投加量、pH、温度、时间等因子优化试验表明:当pH=7,在初始质量浓度为5 mg/L的BPs混合溶液中投加5 mg CoNi@NGC, 298 K反应5 min,对双酚M(BPM)、双酚A(BPA)的吸附率分别高达99.01%和98.21%。作用90 min时对双酚Z(BPZ)、BPA、BPM的吸附率近100%。在吸附过程中,BPs与CoNi@NGC之间的整个吸附过程主要受氢键、静电作用和π-π共轭作用共同控制。整个吸附过程符合Freundlich吸附等温线模型和准二级动力学方程,吸附自发进行。进一步将CoNi@NGC作为萃取介质制备成磁性泡腾片,利用泡腾分散微萃取技术高效富集和提取6种盒装饮料中的BPs,优化了影响富集效果的泡腾片的存在与否、洗脱剂种类、洗脱时间、洗脱体积等关键因子,在最佳萃取条件下(pH=7,投加5 mg CoNi@NGC, 2 mL丙酮洗脱6 min),结合HPLC-FLD,新开发的泡腾分散微萃取方法提供的检出限为0.06~0.20 μg/L,定量限为0.20~0.66 μg/L,日内和日间精密度分别为1.44%~4.76%和1.69%~5.36%,在实际样品中不同水平下的加标回收率为82.4%~103.7%,在桃汁中检测到BPA和双酚B(BPB)分别为2.09 μg/L和1.37 μg/L。再生试验表明该吸附材料至少可以重复使用5次以上,显著降低了分析的试验成本。与其他方法相比,该方法具有灵敏度高、萃取速度快、环境友好等优点,在常规食品污染监测中具有较强的应用价值。     

石墨烯应用于样品前处理的研究进展

样品前处理技术在样品分析中发挥着越来越重要的作用,而对分析物的富集能力和对样品基体的净化程度主要取决于高效的样品前处理材料,所以发展高性能的样品前处理材料一直是该领域的前沿研究方向。近年来,各类先进材料已经被引入样品前处理领域,发展了多种高性能的萃取材料。由于独特的物理化学性质,石墨烯已在各个研究领域获得广泛关注,在样品前处理领域也发挥着重要作用。基于高的比表面积、大的π电子结构、优异的吸附性能、丰富的官能团和易于化学改性等优点,石墨烯和氧化石墨烯基萃取材料被成功应用于各种样品的前处理,对不同领域中多种类型分析物表现出优异的萃取性能。该论文总结和讨论了近3年来石墨烯材料(石墨烯、氧化石墨烯及其功能化材料)在柱固相萃取、分散固相萃取、磁性固相萃取、搅拌棒萃取、纤维固相微萃取和管内固相微萃取等方面的研究进展。基于多种萃取机理如π-π、静电、疏水、亲水、氢键等相互作用,石墨烯萃取材料能够高效萃取和选择性富集不同类别的目标分析物,如重金属离子、多环芳烃、塑化剂、雌激素、药物分子、农药残留、兽药残留等。基于新型石墨烯萃取材料的各种样品前处理技术与多种检测技术如色谱、质谱、原子吸收光谱等联用,广泛应用于环境监测、食品安全和生化分析等领域。最后,总结了石墨烯在样品前处理领域中存在的问题,并展望了未来的发展趋势。     

石墨烯嵌锂的拉曼成像

锂离子电池由于具有高能量密度,高循环寿命,低自放电率的优势,成为当前使用最为广泛的储能器件。层状材料是极为常用的负极材料,其微观嵌锂行为的研究对提高电池的能量密度和循环寿命有重要意义。本工作发展了一种新的平板微电池结构,可用于研究锂离子在各类二维层状纳米材料中的嵌锂行为。我们用机械剥离的单片少层石墨烯为正极,热蒸镀的锂金属为负极,构成石墨烯电池,用恒电压放电的方法进行嵌锂测试。采用拉曼成像技术收集石墨烯G峰信号的空间分布,实现对锂的嵌入过程的显微观测。发现了锂在石墨烯中沿层间扩散迁移,以及石墨烯断层对锂扩散的阻碍作用。这些结果有助于理解放电时锂在石墨烯电极中扩散过程,并且这项研究开发的平板微电池结构可用于多种材料的电化学过程中的微观过程表征,同时可实现与光学、电学、电子显微学等多种表征手段的兼容,具有较好的应用前景。