[110], [112], [111]晶向钨纳米线拉伸微结构演变

采用嵌入原子势,使用分子动力学方法,模拟研究了[110]、[112]和[111]三个晶向钨纳米线的拉伸弛豫过程的微观破坏机理.并引入共近邻分析方法、配位数及中心对称参数法来分析它的结构和形状的演化过程.结果表明:不同晶向的纳米线拉伸时具有不同的力学性能,[111]晶向具有最大的弹性模量、屈服应变、屈服强度与断裂应变,其次是[110]晶向,最后是[112]晶向.晶向对弹性模量的影响较小,但对屈服应变、屈服强度、断裂应变影响较大.模拟结果还表明:这三个晶向均具有弹性、损伤、屈服及颈缩断裂四个阶段,且发现[112]晶向具有强化阶段,即应力随应变的增加而增加,重新恢复承载能力,但其断裂应变最小.并给出了这三种不同晶向拉伸断裂的机理.     

纳米铜单晶拉伸力学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟了绝对零度时三种不同边界条件下纳米铜单晶的拉伸力学性能。计算结果发现：不同边界约束对钢单晶的内在原子运动和整体力学行为有明显影响;纳米杆、纳米薄膜良好的延性主要来源于位错运动;铜单晶块体的破坏源于内部孔洞的发展,破坏时延性较差;此外,纳米杆、纳米薄膜存在较大的表面张力。     

制备参数对ZnO纳米线阵列特性的影响

针对目前水热法制备ZnO纳米线生长机制及成核过程中存在的一些模糊问题,利用水热法制备了一维ZnO纳米线阵列,研究了ZnO纳米线生长过程中反应液浓度、生长时间、反应压力、退火条件等实验参数对ZnO纳米线阵列的形貌、微结构及光电特性的影响,讨论了纳米线生长的成核机制及生长机理.研究结果对制备高质量一维ZnO半导体纳米线阵列并将其应用于微纳及光电子器件领域都有一定的参考价值.     

TiO2-assisted GaN-nanowire-based stable ultraviolet photoelectrochemical detection

Ultraviolet photodetection plays an important role in optical communication and chemical- and bio- related sensing applications. Gallium nitride (GaN) nanowires-based photoelectrochemical-type photodetectors, which operate particularly in acqueous conditions, have been attracted extensive interest because of their low cost, fast photoresponse, and excellent responsivity. However, GaN nanowires, which have a large surface-to-volume ratio, suffer suffered from instability in photoelectrochemical environments because of photocorrosion. In this study, the structural and photoelectrochemical properties of GaN nanowires with improved photoresponse and chemical stability obtained by coating the nanowire surface with an ultrathin TiO₂ protective layer were investigated. The photocurrent density of TiO₂-coated GaN nanowires changed minimally over a relatively long operation time of 2000 s under 365-nm illumination. Meanwhile, the attenuation coefficient of the photocurrent density could be reduced to 49%, whereas it is as high as 85% in uncoated GaN nanowires. Furthermore, the photoelectrochemical behavior of the nanowires was investigated through electrochemical impedance spectroscopy measurements. The results shed light on the construction of long-term-stable GaN-nanowire-based photoelectrochemical-type photodetectors.     

The influence of the surface migration of gold on the growth of silicon nanowires

Interest in nanowires continues to grow, fuelled in part by applications in nanotechnology. The ability to engineer nanowire properties makes them especially promising in nanoelectronics. Most silicon nanowires are grown using the vapour-liquid-solid (VLS) mechanism, in which the nanowire grows from a gold/silicon catalyst droplet during silicon chemical vapour deposition. Despite over 40 years of study, many aspects of VLS growth are not well understood. For example, in the conventional picture the catalyst droplet does not change during growth, and the nanowire sidewalls consist of clean silicon facets. Here we demonstrate that these assumptions are false for silicon nanowires grown on Si(111) under conditions where all of the experimental parameters (surface structure, gas cleanliness, and background contaminants) are carefully controlled. We show that gold diffusion during growth determines the length, shape, and sidewall properties of the nanowires. Gold from the catalyst droplets wets the nanowire sidewalls, eventually consuming the droplets and terminating VLS growth. Gold diffusion from the smaller droplets to the larger ones (Ostwald ripening) leads to nanowire diameters that change during growth. These results show that the silicon nanowire growth is fundamentally limited by gold diffusion: smooth, arbitrarily long nanowires cannot be grown without eliminating gold migration.     

各向异性材料中反平面剪切型裂纹对应力波散射的非局部理论解

利用非局部理论求解了各向异性材料中反平面剪切型裂纹对应力波散射的问题.利用富立叶变换,使问题的求解转换为对一对以裂纹面上位移分布为变量的对偶积分方程的求解;为了求解对偶积分方程,裂纹面上的位移直接展开成雅可比多项式形式.与经典理论的解相比,裂纹尖端处不再有应力奇异性出现,非局部弹性解的应力在裂纹尖端处是一有限值,从而可以利用最大应力假设作为断裂准则.     

不同地基条件对核岛厂房结构地震响应的影响

以某CPR1000堆型反应堆厂房的集中质量简化模型为研究对象,基于Super FLUSH软件平台,考虑结构-地基动力相互作用(SSI),并采用弹性模量模拟岩性地基线弹性特征,等效线性模拟土质地基非线性特性.建立不同地基条件的核岛厂房结构响应分析模型,从而分析不同地基条件对核岛厂房结构地震响应的影响.该模型计算结果表明:随着地基条件的变化,尤其是从岩性地基到土质地基,核岛结构响应变化明显.     

Assembly of CdS Nanowires from Solution Using Oriented Nanofibers

This paper presents an universal assembly approach,based on the oriented nanofibers,for the formation of large-scale ordered nanowire arrays.First,CdS NWs solution is dripped onto the substrate surface.Second,before the CdS NWs solution evaporates,the oriented nanofibers slides along the substrate surface to assemble the CdS nanowires.The mechanism involving ordered alignment of nanowires on the substrate surface was investigated based on our experimental results.The resulting nanowires arrays can be further used for the creation of massive nanoelectronic-device arrays.     

水平集中荷载作用下两层弹性半空间的基本解

将Muki提出的半无限弹性体作用一水平荷载时的基本解应用于每一层,根据两层弹性半空间模型的自由边界条件和各层之间的位移和应力连续条件,利用Hankel变换推导出水平集中荷载作用下两层弹性半空间的基本解,得到了内部任意一点的位移场和应力场,从而为研究层状地基中水平受荷的单桩和群桩的工作性态提供了有力的工具.文中给出了数值计算实例,并将其与Mindlin解以及Davies&Banerjee的计算结果进行了比较.     

空间网架结构边界约束对网架温度应力的影响

结合边界约束条件对网架温度应力的影响来控制网架结构边界条件的选型。分析了网架结构在弹性约束、固定和强迫位移条件下的总刚度矩阵处理方法；介绍了网架结构在均匀温度场变化下，由于杆件不能自由的热胀冷缩而产生了温度应力，同时阐述了它的分析方法。并且根据有限元理论和Visual Basic6.0编程语言编制了温度应力分析程序，针对具体的工程实例来探讨温度应力在边界的切线与法线方向约束条件分别选取固定、弹性、放松三种情况进行五种组合的条件下杆件温度应力的变化规律，从而确定了网架的边界形式。     

铜纳米线拉伸断裂过程的原子尺度分子动力学模拟

基于经典力学势函数的分子动力学模拟方法研究铜纳米线的拉伸断裂过程,并分析断裂前应力、应变和位错行为的关系及断裂后的形貌演化.结果表明:纳米线两端的锥形结构可阻塞位错运动,从而提高其断裂强度;断裂后断口处尖锐的尖端结构形貌会发生自发的回缩和钝化,该过程是尖端上储存的弹性能和的高能结构(如孤立原子、孪晶界和表面弯折等)的自我修复,最终在表面上形成许多能量较低的(111)小平面所致;其物理机理是在温度激活下的能量最小化过程.     

细胞色素C在纳米银线阵列传感器上的电化学研究

在自制的多孔阳极氧化铝模板辅助下,用直流电解法在玻碳电极表面成功生长了大面积的纳米银线阵列。高分辨扫描电镜照片显示,银纳米线阵列均匀有序,单根纳米线的直径约40 nm,这与所用氧化铝模板的平均孔径(40 nm)相当吻合。将银纳米线阵列传感器用于细胞色素C的电化学研究,灵敏度大大提高,检测限达到0.1 mg/mL。     

ZnO纳米线PL光谱性质改善的研究

采用CVD方法在管式炉中生长了ZnO纳米线, 并通过SEM、TEM和PL光谱仪表征了其形貌、结构及光谱性质。利用Au表面等离激元共振与材料的相互作用, 在ZnO纳米线表面镀上Au膜, 发现其对ZnO纳米线的PL光谱有明显的改善, 纳米线本征发光增强20倍左右, 缺陷发光有显著的减弱。通过高温退火, 结果显示ZnO纳米线的本征发光和缺陷发光之间存在很强的竞争, 在入射光功率一定的条件下, 高温退火后ZnO纳米线的本征发光明显地减弱, 缺陷发光显著地增强。对退火后的ZnO纳米线镀上Au膜, 发现其本征发光增强了30倍左右。这些结果比现有的报道有显著提高。     

利用非局部理论分析功能梯度材料中两平行裂纹的动态性能

利用非局部理论求解了功能梯度材料中两平行裂纹对反平面简谐波散射的动态断裂问题.经傅立叶变换,问题的求解可以转换为对两对以裂纹面张开位移为变量的对偶积分方程的求解,为了求解对偶积分方程,把裂纹面张开位移直接展开成雅可比多项式形式.与经典理论的解相比,裂纹尖端处不再有应力奇异性出现.     

抛物型偏微分方程一类边值问题解的性质

考虑在有界区域上非局部边界条件下椭圆型方程的特征值问题;以及一类抛物型偏微分方程的非线性方程的非局部边值问题解的存在唯一性、收敛性以及解的大时间性态.     

基于蒙特卡洛法的硅纳米线热导率研究

声子在纳米尺度下的输运需要考虑量子效应与边界效应,通过解析方法获得其传输特性比较困难,采用蒙特卡洛方法(Monte Carlo,MC)构建了声子在体态硅与硅纳米线结构中的输运模型,简化了边界散射的选择机制与处理方法.在15～1 000 K的温度范围内,对体态硅的热导率进行了模拟,验证了MC模型对本征散射处理方法的正确性,进而模拟了等效直径为22,37与56 nm的硅纳米线在15～315 K温度范围内的热导率,37和56 nm硅纳米线热导率与实验值符合较好,22 nm硅纳米线热导率比实验值偏大.分析认为随着等效半径的减小,声子色散曲线发生改变,迟豫时间减小,声子发生边界散射的频率增加,导致热阻增大.基于以上分析,通过对边界散射迟豫时间的修正,获得了与实验值较为一致的模拟结果.     

钛纳米线力学、热学和电子性质的结构与尺寸依赖性

为了研究金属纳米物理性质与结构和尺寸之间的关系,我们选择不同结构和生长序列的几个典型的超细Ti纳米线,即四边形、五边形和六边形序列,以及六边形序列的两个较大体系,以分别考察结构和尺寸效应.我们计算了Ti纳米线的角关联函数和振动谱,电子态密度用平面波赝势的密度泛函电子结构自洽场计算.采用分子动力学方法研究Ti纳米线的热力学融化行为.结果表明,Ti纳米线的振动性质和电子性质表现出渐进的尺寸演化和明显的结构关联;较小的纳米线的电子态密度是类似分子的离散谱,而当线的直径大于1*!nm时便表现为类似体材料的电子结构.Ti纳米线的融化行为既不同于团簇也不同样块体材料,表现出明显的结构和尺寸依赖性.对较大尺寸的纳米线,我们观察到从螺旋多壳的圆柱体到类似块体的结构相变.     

铁纳米管壁厚度对磁性的影晌

采用改进的溶胶凝胶还原法,利用阳极氧化铝模板（AAO）制备出了不同管壁厚度的Fe纳米管阵列,利用震动样品磁强计测量了平行和垂直于Fe纳米管阵列的磁滞回线,结果表明易磁化轴平行于纳米管的轴向方向,样品具有明显的磁各向异性．     

考虑界面应力时含椭圆孔正交异性材料的反平面问题研究

研究了远场作用反平面剪切载荷时含纳米椭圆孔正交异性材料问题。基于Gurtin-Murdoch表面/界面理论模型引入界面应力,利用复变弹性理论和保角映射方法,给出了考虑界面应力时含椭圆孔正交异性材料反平面问题的解析解答,获得了应力场的闭合解。研究表明:当椭圆孔在纳米量级时,正交异性材料内应力场受孔隙尺寸影响显著。随着椭圆孔尺寸的增大,界面效应对应力场的影响逐渐减弱,趋近于经典弹性理论的解答。界面效应对正交异性材料内应力场的影响随着材料弹性主方向比55/44的增大逐渐减弱。     

Au纳米耦合结构表面等离激元的EELS分析

应用透射电子显微镜中电子能量损失谱仪(TEM-EELS),对电子束激发的单晶Au纳米线耦合结构及单晶/多晶纳米薄膜的表面等离激元(SPs)特征进行分析.结果表明:直径约为10 nm的两单晶Au纳米线平行耦合时,单根纳米线和耦合结构中均存在位于2.4 eV 的SPs共振,耦合结构中SPs的纵模数增加;单晶及多晶Au纳米薄膜在1.4 eV附近存在SPs模式,相较于单晶薄膜,多晶Au纳米薄膜的SPs共振峰位出现明显红移.