纳米尺度的极化磁化理论

首先给出一种新的极化磁化方程,讨论纳米尺度的物质的极化、磁化、简并和相变,并给出适用于纳米尺度的极化磁化方程.然后研究电子自旋,讨论电子自旋的数学模式,指出电子的自旋是模不变的极矢量,电子的自旋是旋度矢量.最后把上述理论应用于二维纳米材料和石墨烯的研究和讨论.     

科技要闻

有机纳米光子学研究取得进展中国科学院化学研究所姚建年院士、赵永生研究员等研究发现,激子极化激元不仅可以沿着纳米材料的轴向进行长程低损耗的传播,而且能够像光波一样在光学平整端面进行反射,并相干形成     

低维纳米材料异常红外性能的局域电场诱发机理研究

低维纳米材料具有异常的红外性能,其本质与纳米材料的尺度、结构、与外场的相互作用等密切相关.本文利用电偶极子间相互作用近似计算了多粒子体系纳米粒子间的局域电场,表征了球形纳米粒子表面及附近局域电场随粒子半径R的变化,以及CO分子吸附于球形纳米粒子表面时的受力及分布情况.结果在一定程度上诠释了低维纳米材料异常红外性能的本质.     

纳米级二硫化钼的研发现状

1纳米科学与工程纳米级材料泛指10～500nm 的各种材料,有人将1～100nm 的材料称纳米材料,其临界尺寸通常10nm×1nm=10~(-9)m,大约是10个原子的尺度。由纳米颗粒组成的纳米相材料,在宏观上具有奇特的性能,包括特殊的机械、光学、化学和电子特性。例如纳米相晶体大多没有位错,因此纳米相金属强度特     

颗粒形状对金属—绝缘体复合介质光学性质的影响

研究了退极化因子对金属－绝缘体复合介质中的线性光学吸收和非线性极化度的影响．利用退耦近似和谱表式相结合的方法研究退极化因子对有效非线性响应的影响,结果显示线性吸收系数和有效非线性极化率与颗粒的形状（对应退极化因子）有很大依赖关系。     

复合纳米颗粒膜的有效极化率研究

应用复合二元颗粒材料的空间平均电场 、平均电位移 之间的关系及复合介质的非线性光学性质,表示出复合介质的有效介质函数 。假设在线性极限下第i组份的 为常数时,应用微扰理论,导出了复合介质的非线性有效极化率 ,该结果与MG近似理论和EMA近似理论比较应用范围更广。用该理论对Cu纳米颗粒嵌入（SiO2）基质中组成Cu-SiO2薄膜进行相应分析,其结果与Hamanaka的实验结果相吻合。     

基于MIM结构与金属纳米颗粒双调制的结构色制备

由于传统涂料易褪色且污染环境,如何发展新的染色技术已经成为环保领域的重要议题.随着光学领域的发展和纳米材料的进步,结构色凭借其无污染、纯度高等特性,有很好的应用前景.本文阐述了MIM结构和金属纳米颗粒对于结构色调制的光学原理,并将这两种方法结合,利用银、Al2O3、金几种材料制备了多层薄膜结构,通过改变薄膜厚度和表层金属颗粒的材料及形貌,提供了一种双调制模式下的结构色制备方法,同时根据这种体系的特殊光学性能,分析了这种体系的潜在应用.     

双金属核-壳纳米颗粒体系的非线性光学性质增强效应

研究了金/银和银/金核壳结构球形纳米颗粒复合体系的非线性光学性质.结果表明,可以通过改变颗粒的核壳结构组分、结构参数以及复合颗粒的体积分数等手段来获得有效三阶非线性极化率的增强.     

复合纳米颗粒膜的有效极化率研究

应用复合二元颗粒材料的空间平均电场、平均电位移之间的关系及复合介质的非线性光学性质,表示出复合介质的有效介质函数εe=F(ε_1,ε_2,f1).假设在线性极限下第I组份的ε_I(I=1,2)为常数时,应用微扰理论,导出了复合介质的非线性有效极化率x_e,该结果与MG近似理论和EMA近似理论比较应用范围更广.用该理论对Cu纳米颗粒嵌入(SiO_2)基质中组成Cu-SiO_2薄膜进行相应分析,其结果与Hamanaka的实验结果相吻合.     

金属纳米颗粒增强太阳能电池光吸收效应研究

采用Mie理论,对球形纳米金属颗粒进行数值计算,研究了金属纳米颗粒在发生表面等离激元共振时表现出的散射效应.改变金属材料类型或者颗粒尺寸大小,金属纳米球的散射效率均发生不同程度的变化.这一现象表明:金属纳米颗粒的散射效应受材料类型和尺寸大小的影响显著.计算结果表明,半径为100nm的Ag纳米颗粒在发生表面等离激元共振时,散射效率最高,吸收效应最弱.     

CaO颗粒铁水脱硫反应的模型

建立了CaO颗粒在铁水中脱硫反应的模型和喷吹O2渣再生反应的模型.对CaO颗粒在铁水中的反应经历进行了详细的描述.计算研究了颗粒尺寸、传质系数、铁水初始含硫量等参数对脱硫反应和渣再生反应的影响.     

Microfluidic sorting in an optical lattice

The response of a microscopic dielectric object to an applied light field can profoundly affect its kinetic motion. A classic example of this is an optical trap, which can hold a particle in a tightly focused light beam. Optical fields can also be used to arrange, guide or deflect particles in appropriate light-field geometries. Here we demonstrate an optical sorter for microscopic particles that exploits the interaction of particles-biological or otherwise-with an extended, interlinked, dynamically reconfigurable, three-dimensional optical lattice. The strength of this interaction with the lattice sites depends on the optical polarizability of the particles, giving tunable selection criteria. We demonstrate both sorting by size (of protein microcapsule drug delivery agents) and sorting by refractive index (of other colloidal particle streams). The sorting efficiency of this method approaches 100%, with values of 96% or more observed even for concentrated solutions with throughputs exceeding those reported for fluorescence-activated cell sorting. This powerful, non-invasive technique is suited to sorting and fractionation within integrated ('lab-on-a-chip') microfluidic systems, and can be applied in colloidal, molecular and biological research.     

Au-MgF2复合纳米颗粒薄膜有效介质理论的颗粒尺寸效应修正

在研究Au-MgF2复合纳米颗粒薄膜体系的光学行为时,Maxwell-Garnett理论及Bruggeman理论结果与实验结果之间存在一些差异,这些差异主要是由于Maxwell-Garnett理论及Bruggeman理论未考虑复合体系中金属纳米颗粒的尺寸效应。文章在考虑尺寸效应修正的基础上,得出了Maxwell-Garnett及Brugge-man理论结果;这些结果与实验值符合较好。     

基于动态光散射法测量量子点粒径的实验方法

动态光散射技术是进行纳米及亚微米颗粒粒径测量的一种有效方法.通过对量子点特性和动态光散射系统的分析,提出了一种基于动态光散射测量量子点粒径的实验方法,构建实验装置并进行测量与分析.通过CONTIN算法反演量子点粒径,并与电子显微镜和粒径公式得到的粒径数据进行比较,证明动态光散射法是测量量子点粒径的一种有效的方法,为量子点光学特性的快速分析提供了一种新的途径.     

基于激光散射法的气溶胶颗粒测量系统的接收参数分析

大型民用客机座舱空气中的颗粒污染物直接影响乘客健康和安全,需要采用有效的气溶胶检测系统及时发现空气品质的好坏,光散射式颗粒计数器是常用的检测设备.在光散射气溶胶颗粒粒径和计数浓度测量方法中,测量结果一般受被测粒子折射率影响.为了提高对客机座舱环境气溶胶粒径的测量精度,根据Mie理论和光通量计算公式,对大气中5种常见气溶胶粒子——水、硫酸、硫酸铵、炭黑和金属以及标准粒子聚苯乙烯（PSL）粒子,在不同接收方向角θ和接收孔径半角β值下的散射光通量F与粒径D关系曲线（F-D曲线）进行了全面系统的计算模拟,并模拟采用PSL标准粒子标定,计算并比较了3种接收参数下粒径模拟测量结果与理论值的误差情况.通过对大量模拟结果的比较分析,发现θ为40°和β为45°的接收参数下,5种粒子的F-D曲线较为接近且单调性较好,表明折射率对5种粒子测量结果的影响都较小.     

球磨过程中粉末的行为变化

在不同的球径、转速、球料比和球磨介质等条件下,对多种微细粉末（Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ,Ｍｏ,Ｃ,ＷＣ和ＴｉＣ）进行了一系列球磨试验．结果发现,采用高转速、大球料比、合适的球径以及湿磨状态可以改善球磨效果．另外,单质粉末的晶体结构类型是决定其球磨难易程度的一个重要因素．对于金属碳化物,则主要归因于其脆性的影响．此外,还探讨了单质铁粉在球磨过程中粒度与时间的数学关系．     

NiFe2O4尖晶石粉体球磨制度

研究了球磨参数对NiFe2O4尖晶石粉料的颗粒粒径的影响·通过计算确定了试验所需钢球尺寸,在此基础上,进行正交试验选择合适的参数·试验结果表明,球磨时间是影响粒径的主要因素,而研磨体级配对粒径分布范围有较大影响·确定合适的球磨参数为:球磨时间36h;研磨体级配35∶40∶25;料球比1∶2;球磨介质的体积分数为75%·     

金属微粒与电极碰撞恢复系数的理论和实验研究

金属微粒是降低气体绝缘金属封闭输电线路(GIL,gas insulated transmission lines)绝缘强度的关键因素之一,研究金属微粒与电极的碰撞恢复系数可为微粒陷阱等金属微粒抑制措施提供理论基础。基于弹塑性变形理论,给出了法向恢复系数和切向恢复系数计算公式,并通过碰撞恢复系数测量平台研究了微粒材质特性、微粒直径以及碰撞速度对碰撞恢复系数的影响规律,实验测量结果验证了理论计算公式的可靠性。理论计算和实验测量表明:按金属材质铝、铜、钢的顺序,法向碰撞恢复系数逐渐减小,切向碰撞恢复系数逐渐增大;法向碰撞恢复系数和切向碰撞恢复系数均与微粒直径呈负相关;同一斜碰撞角度下,法向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加而减小,切向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加先减小后增加,并且不同斜碰撞角度下的法向碰撞恢复系数或切向碰撞恢复系数变化规律类似。文中关于碰撞恢复系数的计算方法可为微粒陷阱等工程设计提供理论支撑。     

固化/稳定化重金属污染土力学及浸出特性试验研究

为解决传统固化剂在固化/稳定化法处理重金属复合污染土和重度污染土方面存在的不足,研发了一种新型固化剂。以人工制备的Pb、Cd、Cu复合重金属污染土壤为研究对象,开展了室内无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验。在此基础上分析了固化体力学特性、浸出特性等随养护龄期、污染土粒径、重金属污染水平的变化规律。以某金矿区三处重金属污染土壤为治理对象,开展了相关测试,验证了新型固化剂对于重金属污染土的固化效果。研究表明：新型固化剂对于复合重金属污染土和重度污染土的效果较好;固化体无侧限抗压强度随养护龄期的增加而增大,随重金属污染水平、污染土粒径的增加而降低,固化体强度达17.35-33.45 MPa,均能满足固废填埋标准及建筑材料强度要求;重金属浸出浓度随养护龄期的增加而降低,随着污染土粒径和污染水平的增加而增加,浸出浓度均远低于（<0.1%）浸出安全标准限值,固化率>99.99%。所研发的高效重金属污染土固化剂,可用于重金属污染场地的固化修复及资源化利用。