拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应

量子霍尔效应是一种可以在宏观尺度出现的量子现象,由二维电子系统在强磁场下所具有的独特拓扑性质所引起.长期以来人们一直希望能够实现不需外磁场的量子霍尔效应,以便将其应用于低能耗电学器件.磁性拓扑绝缘体薄膜可能具有的量子化的反常霍尔效应即是一种可以在零磁场下出现的量子霍尔效应.本文介绍了拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应的概念发展及量子反常霍尔效应如何在磁性掺杂拓扑绝缘体中实验实现,并探讨了量子反常霍尔效应在低能耗器件方面的应用前景.     

地衣芽孢杆菌R08吸附和还原钯(Pd2+)的研究

运用化学动力学和AAS,TEM,XRD及FTIR 等方法对失活的地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）R08菌体吸附和还原Pd2+的机理进行了探索研究.结果表明,在30℃及pH3.5条件下,800 mg·L-1（R08菌体）和 100 mg·L-1（Pd2+）作用 45 min,菌体对Pd2+的吸附速度常数k达最大值 5.97×10-2min-1,该反应的半衰期为 12min;相同条件下,R08菌体能将吸附的Pd2+还原为Pd0;R08菌体吸附Pd2+的主要部位是细胞壁;在酸性介质中,胞壁肽聚糖层部分多糖化合物的水解产物——醛糖很可能为电子供体,将 Pd2+原位还原为Pd0.     

低维磁性拓扑绝缘体与拓扑半金属

磁性与拓扑性之间复杂的相互作用引起了越来越多的关注.磁性拓扑材料展示了多种新奇的物理效应,有望应用于未来低功耗高速自旋电子学器件.本文从量子霍尔效应出发,回顾了磁性拓扑材料,包括陈绝缘体、反铁磁拓扑绝缘体、磁性外尔半金属及其他磁性拓扑态等在理论与实验上的进展,并详细介绍了我们课题组最近几年在磁性拓扑材料方面的理论工作.这些工作不仅增进了对磁性拓扑态分类的理解,也提供了实验上可能实现的材料体系.     

硅表面直接化学镀镍研究

演示了n-Si(100)不经预先活化处理, 可在碱性镀液中直接进行化学镀镍. 考察了镀液pH值和温度对镀层中金属颗粒尺寸的影响, 并运用能量耗散谱(EDS)分析了硅表面上化学镀层的元素组成. 发现温度的提高或镀液pH值的降低会使沉积层中的金属颗粒尺寸增大. 根据半导体电化学原理讨论了镍离子在硅表面还原的可能机理, 化学镀镍晶种的形成主要归因于在碱性溶液中Si表面上水分子捕获半导体电子而产生原子氢.     

磁性碳纳米管吸附/微波再生处理水中五氯苯酚

利用热分解法制备了磁性碳纳米管,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)进行了表征.研究表明,磁性碳纳米管纯度高且孔隙均匀,外径约为50 nm,比表面积为146.7 m2/g;同时加外磁场可以快速其分离.磁性碳纳米管应用于吸附/微波再生处理水中五氯苯酚,结果表明,磁性碳纳米管对五氯苯酚的吸附动力学符合Langergren模型,其平衡吸附量为30.5 mg/g;吸附等温线符合Freundlich模型.吸附饱和磁性碳纳米管经微波再生循环使用5次,再生率均高于100%,且磁性良好.     

磁性液体数值模拟研究进展

磁性液体(magneticfluid)是一种力学性能受磁场调控的磁流变智能材料,在医学与工业生产中有广泛应用.近年来,随着计算机性能的发展,数值模拟日益成为研究磁性液体力学行为细观机理的重要方法.本文综述并评价了磁性液体理论与数值模拟领域的最新研究进展,介绍了磁性液体在剪切、挤压和阀模式3种工作模式下的力学模型,对磁性液体的现有模拟方法进行了总结,讨论了磁性液体数值模拟的研究现状,并展望了数值模拟的发展前景.磁性液体的数值模拟亟待开展以下三方面研究:(1)建立涵盖多种微观相互作用的精细理论模型,研究颗粒表面包覆、添加剂等非磁性成分对磁流变效应的影响;(2)将不同数值模拟方法相结合,建立磁性液体的多尺度模型,进一步提高模拟精度,利用机器学习协调不同尺度的数值模拟,压缩计算量,已成为一种可行思路;(3)将力学模型与电、磁学模型相结合,发展多尺度、多物理场耦合的数值模拟方法,模拟磁性液体其他物理性能.最终为高性能磁性液体的研制及其应用研究提供技术和理论支撑.     

强磁场中射频溅射沉积Fe-Si-O薄膜的结构及磁性

研究了强磁场对射频溅射沉积Fe-Si-O薄膜的微结构和磁性能的影响. 在O2流量比小于1.0%、外加磁场低于1.0 T的溅射条件下, 得到了中孔型、相分离型和混合型3种典型的样品宏观形貌, 表明强磁场不但影响等离子体的分布而且影响溅射原子的角分布. 在O2流量比大于2.0%,外加磁场高于2.0 T的条件下制备的Fe-Si-O薄膜中, 经X射线衍射分析发现了强(110)取向的Fe3O4相；磁性测量发现垂直膜面方向上的剩磁和矫顽力大于平行膜面情况. 这些结果表明在薄膜沉积过程中, 强磁场不但使磁性薄膜取向, 而且在膜中诱导出了显著的垂直磁各向异性.     

医药磁性氧化铁纳米材料的研究和发展

以氧化铁纳米颗粒为代表的医药磁性纳米材料,近年来在医学健康领域得到越来越多的重视.作为唯一得到食品药品监督管理局(FDA)批准,可临床使用的无机功能纳米材料,氧化铁纳米颗粒在纳米生物医学的研究和应用中发挥着至关重要的作用.本文将聚焦于氧化铁纳米颗粒等医药磁性纳米材料,主要基于本实验室的相关研究工作,介绍该领域的研究和发展.主要从如下几个方面进行论述:医药磁性氧化铁纳米材料的制备、医药磁性氧化铁纳米材料的磁学性质、医药磁性氧化铁纳米材料的生物效应、医药磁性氧化铁纳米材料的组装和性质调控以及医药磁性纳米材料及技术的发展趋势.     

磁小体蛋白介导磁性纳米颗粒仿生合成

趋磁细菌磁小体是由生物膜包裹且呈链状排列的磁性纳米颗粒,磁小体通过生物矿化形成的磁性纳米颗粒具有规则的形状、均一的粒径及较高的结晶度,引起了研究者的广泛关注.磁小体膜由磷脂和脂肪酸组成,磁小体膜脂质囊泡实际上是一个控制磁性纳米颗粒精确合成的纳米反应器.磁小体膜内的一系列生物矿化蛋白控制着铁的转运、铁的氧化还原、磁性纳米颗粒的形核以及生长.目前,磁小体生物矿化的具体机制尚未明确且磁小体难以实现规模化生产,因此引发了人们对仿生合成磁小体的研究.体内研究显示,磁小体蛋白如Mms6、MamC、MmsF、MamG和MamD对磁小体的尺寸和形貌具有重要的调控作用,被认定为用于仿生合成磁小体的最好候选蛋白.一些工作已经对源于趋磁细菌的Mms6、MamC、MmsF等重组蛋白介导的磁性纳米颗粒的仿生合成进行了研究.这些研究不仅能够帮助我们更好地理解磁小体的生物矿化过程,而且能够制备出高质量的类磁小体磁性纳米颗粒.本文重点综述了几种重要的磁小体蛋白在介导磁性纳米颗粒仿生合成方面的研究进展,并对其未来发展进行了展望.     

天然磁靶向纳米药物载体磁小体研究进展

磁小体是一类存在于趋磁细菌体内,表面由脂质双分子层包裹,对磁场具有敏感性的纳米级单磁畴晶体.凭借其良好的生物相容性及表面可修饰等显著优势,可作为一种新型的天然磁性纳米载体应用于多种生物活性物质的固定负载,在靶向治疗方面有着广阔的应用前景.本文主要介绍了天然磁小体的来源及较人造磁性纳米颗粒的结构优势,概括了磁小体用作药物靶向载体的最新研究进展,并在此基础上探讨了磁小体载药研究中存在的问题及其发展前景.     

葡聚糖磁性毫微粒制备中有效粒径的研究

<正>磁性高分子微球可结合抗体和其它生物特性分子,如细胞、酶、毒素、激素、生长因子、核酸、药物和放射性同位素等,广泛用于生物医学研究和临床实践.葡聚糖包埋氧化铁制备的磁性毫微粒既能通过其活性基团连接具有生物活性的物质,又能通过热运动保持其在溶液中的稳定性,并能够在磁场中不被永久磁化.葡聚糖磁性毫微粒由葡聚糖、三氯化铁和二氯化铁水溶液在碱性条件下共沉淀而形成,用激光光散射系统测定其有效粒径.(1)葡聚糖浓度的影响:葡聚糖在磁性粒子形成过程中起着隔离作用,随着葡聚糖浓     

基于磁性纳米材料的肿瘤磁热疗研究进展

磁热疗是一种新型的肿瘤物理治疗方法,是肿瘤纳米医学范畴的重要研究内容之一,相对于传统的肿瘤热疗,具有低毒、可控等优势,已被证明其在临床肿瘤治疗中具有巨大应用潜力.然而当前纳米氧化铁热疗剂磁热转换效率低、纳米靶向递送效率不足,以及磁场发生设备的限制等问题,严重制约了肿瘤治疗效果.随着纳米材料合成技术的快速发展以及人们对于磁性纳米材料生物学效应的深入理解,以四氧化三铁为代表的磁性纳米材料作为可介导外场的新型智能材料在肿瘤磁热疗应用方面取得了长足的发展.鉴于此,本文围绕如何提高肿瘤磁热疗效,从磁性纳米材料的产热机制、优化磁热剂转换效率、提高磁纳米制剂的肿瘤靶向性、肿瘤磁热疗应用以及磁场发生设备等方面展开讨论,综述了基于磁性纳米材料的肿瘤磁热疗最新研究进展.     

种子层对FeCoNd薄膜的磁性影响研究

采用磁控共溅射方法制备了不同种子层的(Fe10Co90)80Nd20磁性薄膜,研究了种子层对结构和磁性的影响.结果表明,对于相同厚度的薄膜样品,Ta为种子层的样品没有面内各向异性,矫顽力(Hc)达91Oe(1Oe=79.58A/m),表面磁畴为条纹畴结构,具有弱的垂直各向异性;Cu为种子的样品,Hc为30Oe,样品具有面内磁各向异性,各向异性场为60Oe,磁谱测量显示自然共振频率为2.7GHz.对样品进行真空磁场热处理后静态磁测量结果表明,Ta为种子层的样品的磁性及磁畴结构都没有明显变化;Cu为种子层的样品的Hc随退火温度的升高先减小后增大,表面磁畴由制备态的局域条纹畴变为连续的条纹畴结构.     

量子反常霍尔效应研究进展

量子反常霍尔效应是一种不需要外加磁场的量子霍尔效应.它不但为手征量子霍尔态的理解和应用提供了一个理想的研究平台,还可以用于构建多种新奇拓扑量子物态.本文回顾了近年来量子反常霍尔效应实验方面的研究进展,包括对磁性掺杂拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应相关机理的深入研究、基于量子反常霍尔绝缘体的各种异质结构的制备及性质研究,以及可能具有更高工作温度的量子反常霍尔效应材料体系的探索等.这些研究进展对量子反常霍尔效应的未来发展方向和凝聚态物理的发展具有重要的启示作用.     

强磁场在介入医学中的应用

强磁场技术被越来越多地应用于介入治疗中.强磁场介入技术,即通过体外可变磁场遥控操纵位于体内带有磁性物质(药物或导管或支架等)来实现介入诊疗的大型集成化医疗技术.通过该技术可以实现在定向精准给药和快速定位治疗,这给治疗带来了极大的便利,也提高了治疗效率.用于心脏血管治疗的心脏介入磁导航系统是近年来兴起的新型介入导航系统,其通过外源性磁场指引下的遥控操纵技术,可完全避免传统手工操作引起的心脏穿孔等严重并发症,大幅缩短培训周期、减少X射线辐射,通过互联网系统更可实现远程介入诊疗和专家系统.磁性纳米颗粒由于其本征的磁性,既可以作为药物载体在强磁场作用下定向施药,又可以用作MRI的T2显影剂,作为介入治疗的辅助手段.通过类似核壳结构的精巧纳米结构挂载其余影像学显影剂,可以制备磁性纳米颗粒多重显影剂.本文将详细介绍近年来使用磁性纳米颗粒制备MRI用T1-T2联合显影剂以及MRI和PET/SPECT联合显影剂的研究进展.此外,基于磁共振成像的介入治疗技术以其独特的优势在医学介入治疗领域得到广泛关注.相应的技术手段大体上可以分为这样的几个方面:电磁非兼容介入治疗,即将治疗器械放置在远离磁共振的区域进行手术,之后将病人移入成像区成像观测;电磁兼容介入治疗,即应用电磁兼容材料制造手术器械,将手术装置和驱动装置都设计成电磁兼容模式;电磁驱动介入治疗,即利用磁共振梯度或者射频磁场的力学驱动特性来驱动手术器械,实现驱动和治疗全部自动化.     

金霉素链霉菌废菌丝体吸附金(Au3+)特性的表征

以金霉素发酵生产中的金霉素链霉菌废菌丝体为生物吸附剂,研究了该菌体吸附金离子的特性.结果表明,该菌体吸附金离子的最适pH值为3.5,其吸附作用是一种快速而非依赖温度的过程.在起始Au3+浓度(100mg·L-1)与菌体浓度(2g·L-1)之比为50mg/g,pH3.5和30℃条件下,吸附45min,菌体对Au3+的吸附量为45.6mg·g-1吸附率达91.2%.菌体所吸附的金可被解吸附.透射电子显微镜观察结果表明,该菌体能将Au3+还原成金颗粒,并形成不同形状和大小的金晶体.X射线光电子能谱分析证明,Au3+能被菌体还原成Au0.     

非晶态CoFeNiNbSiB溅射薄膜的磁性

含Nb的钴基非晶合金薄膜具有很高的磁导率,优良的频率特性、极低的磁致伸缩系数、较高的晶化温度、损耗低、耐磨损和耐腐蚀等优良特性,是制作薄膜磁头和薄膜电感的理想材料,但制备态的非晶膜存在很大的内应力,加上内部结构各向异性以及表面形貌不平产生的表面各向异性,使得制备态样品膜磁性并不优良,经过磁场热处理后提高了磁导率,降低了磁损耗,磁性能得到较大的改善。 我们系统研究了磁场热处理前后样品膜在不同磁化条件下磁性能的变化,并对其机理进行了讨论。     

运用磁性搞发明

大约在两千多年前的春秋战国时期,我们的祖先就发现了磁石,并且认识了磁石的吸铁性和指极性,运用指极性发明了我国古代四大发明之一的指南针。现在,我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫作磁性,具有磁性的物体叫作磁体。一个磁体具有两个磁极,N极、S极。磁极间存在着“同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引”的特点。     

塔北雅克拉油田储层岩石的磁性与矿物学特征及其意义

近10年来,为了检验与烃微渗漏相关的次生磁性蚀变作用存在的可能性,许多研究人员对地表含烃样品及已知油气井钻孔岩芯及岩屑样品进行了综合磁学、岩石学、矿物学及地球化学研究。结果表明,在含烃样品中普遍存在低矫顽力(饱和磁场位于0.3～0.4T范围)的自生磁铁矿,有的还在储层岩石与近地表土壤中发现了呈次生形貌特征的球状磁铁矿颗粒。     

化学镀镍层对直接生长碳纳米管薄膜强流脉冲发射稳定性的影响

采用酞菁铁高温热解方法分别在镀镍和不镀镍硅基底上生长了碳纳米管(carbon nanotube, CNT)薄膜. 镍镀层采用化学镀方法制备. 为了研究有镍层和无镍层CNT (Si-CNT和Ni-CNT)薄膜阴极的强流脉冲发射稳定性, 在相同的主Marx电压下采用二极结构对2种阴极进行重复发射实验. 当峰值脉冲电压在1.62~1.66 MV(对应场强为11.57~11.85 V/μm)时, Si-CNT和Ni-CNT阴极首次发射的电流峰值分别为109.4和180.5 A. 通过比较2种阴极的归一化电流, 可明显发现2种阴极发射稳定性的差异. Si-CNT和Ni-CNT的峰值发射电流由100%衰减到50%所经历的发射次数分别约为3和11次.