物理化学的奠基者——奥斯特瓦尔德

奥斯特瓦尔德是物理化学的奠基者,为物理化学作出了卓越的贡献,因通过催化作用使氨氧化为硝酸并应用于工业生产而获得了1909年的诺贝尔化学奖.本文回顾了奥斯特瓦尔德的成长经历、科研态度和精神;并给出了对科学研究的启示.     

Nonmean-Field Model for Ostwald Ripening of Two-Dimensional Islands

A nonmean-field model for the ripening of two-dimensional islands is presented. In this model, the adatom sea is divided into many small cells that are the polygons of a Voronoi network. The chemical potentials of adatom seas surrounding different islands are different. Strain generated by lattice mismatch is introduced into the model.Computer simulation under periodic boundary conditions is carried out to describe the island ripening in two cases (with and without strain), and demonstrates that small islands may grow faster than large islands, which cannot occur in the mean-field model. The simulated results also show that including strain will slow down the evolution of average island size, and an explanation for this is given.     

银薄层控制金纳米四足体的重塑和等离激元调谐

探究了溶液中不同温度以及不同溶液成分(I^-的引入)对金纳米四足体(GNTPs)重塑过程的影响，表明了GNTPs的重塑机制为Ostwald熟化，即弱结合的表面Au原子在高凸曲率区域溶解和在凹区域重新沉积。这种重塑过程可以随时通过镀银薄层在几秒内阻止，GNTPs的形貌可以在最大程度上得到很好的稳定，从而也可以防止其光学性质的演变。在此基础上，通过紫外可见近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱和基于同步辐射的小角X射线散射(SAXS)进一步研究了GNTPs/Ag的稳定性，并通过表面增强拉曼散射(SERS)光谱证实了GNTPs/Ag的光学响应。     

莠灭净悬浮剂物理稳定性

通过颗粒平均粒径测定和形貌表征研究了分散剂种类和用量对莠灭净悬浮剂物理稳定性的影响。 结果表明,相同条件下,双子型分散剂马来松香聚氧丙烯-氧乙烯醚磺酸盐（SC-3）可以在农药颗粒表面形成双层吸附,产生双层屏蔽结构,有效阻隔了颗粒与水的接触,抑制了颗粒团聚和奥氏熟化引起的结晶长大。 其用量(质量分数)大于4.0%时,所制备的莠灭净悬浮剂热贮前后颗粒粒径及形貌基本不变,其结晶长大现象得到有效地抑制,体系物理稳定性较好。     

An application of half-terrace model to surface ripening of non-bulk GaAs layers

In order to predict the actual quantity of non-bulk GaAs layers after long-time homoepitaxy on GaAs （001） by theo- retical calculation, a half-terrace diffusion model based on thermodynamics is used to calculate the ripening time of GaAs layers to form a fiat morphology in annealing. To verify the accuracy of the calculation, real space scanning tunneling microscopy images of GaAs surface after different annealing times are obtained and the roughness of the GaAs surface is measured. The results suggest that the half terrace model is an accurate method with a relative error of about 4.1%.     

基于格子Boltzmann方法的二维气泡群熟化过程模拟

Ostwald熟化(ripening)是指局部热力学平衡状态下,颗粒/液滴/气泡系统为了减小界面能而自发地进行颗粒群尺度分布调整的过程,具有重要研究价值.针对目前数值模拟研究不充分的现状,本文采用格子Boltzmann方法,对相变速率主控的二维蒸气泡系统演化开展了数值模拟研究.模拟结果与本文推导的二维气泡群演化标度律符合较好,证实了格子Boltzmann方法对复杂相变-物质输运过程捕捉的准确性.研究同时表明,蒸气泡系统演化过程中物质输运为液相压力不平衡所驱动,并且在小气泡“溃灭”过程中水动力学作用会影响气泡群半径分布函数的局部细节;气-液状态方程参数对熟化过程的影响效果分析显示,气液两相比内能差是驱动相变的核心要素,此差异越大相变速率越快,该结论进一步诠释了化学势驱动熟化过程的物理图像.     

锰的硅化物薄膜在Si(100)-2×1表面生长的STM研究

锰的硅化物在微电子器件、自旋电子学器件等领域具有良好的应用前景, 了解锰的硅化物薄膜在硅表面的生长规律是其走向实际应用的关键步骤之一. 本文采用分子束外延方法在Si(100)-2× 1表面沉积了约4个原子层的锰薄膜, 并利用超高真空扫描隧道显微镜研究了该薄膜与硅衬底之间在250-750℃范围内的固相反应情况. 室温下沉积在硅衬底表面的锰原子与衬底不发生反应, 薄膜由无序的锰团簇构成; 当退火温度高于290℃时, 锰原子与衬底开始发生反应, 生成外形不规则的枝晶状锰硅化物和富锰的三维小岛; 325℃时, 衬底上开始形成平板状的MnSi小岛; 525℃时, 枝晶状锰硅化物完全消失, 出现平板状的MnSi_1.7大岛; 高于600℃时, 富锰的三维小岛和平板状的MnSi小岛全部消失, 仅剩下平板状的MnSi_1.7大岛. 这些结果说明退火温度决定了薄膜的形态和结构. 在大约600℃退火时岛的尺寸随着退火时间的延长而逐渐增大, 表明岛的生长遵从扩散限制的Ostwald熟化机理.     

单分散球状纳米金颗粒的合成*

综述了近年来单分散球状金纳米颗粒的合成研究进展。分析了球状单分散金纳米颗粒的应用前景,介绍了单分散球状金纳米颗粒的主要合成方法如种子生长、回流熟化、尺寸选择沉淀分级以及电泳法等,评述了各种方法的优缺点。最后提出了单分散球状金纳米颗粒合成的一些问题,并展望了单分散球状金纳米颗粒的研究和发展方向。     

利用Ostwald熟化作用合成空心碳纳米材料

以淀粉等易获得的生物质为碳前驱物, 亚铁盐为添加剂, 采用水热法制备了碳材料. 实验发现, 在反应过程中, 首先生成了被无定形碳包裹的铁氧化物纳米棒, 形成碳/铁氧化物的核/壳结构. 在进一步的反应中, 铁氧化物核自发溶解, 最终得到了空心的碳纳米棒. 讨论了铁氧化物自发溶解的原因, 认为空心碳纳米棒的形成是由Ostwald熟化现象造成的. 当以葡萄糖或环糊精为碳前驱物时, 得到的是空心碳球, 这可能与各种碳前驱物不同的表面活性剂作用有关.