Co0.9Fe0.1合金膜中组分元素的原子自旋磁矩和轨道磁矩及其对宏观磁化强度的贡献

CoFe合金由于具有高饱和磁化强度、高居里温度和低矫顽力等特性备受人们关注, 研究合金中高饱和磁化强度的来源在实验上具有重要的意义. 利用X射线磁性圆二色性技术(XMCD)结合常规的磁测试手段对磁控溅射法制备的Co_0.9Fe_0.1合金薄膜进行研究, 利用加和定则得到Co的自旋(spin)磁矩和轨道(orbit)磁矩分别为1.58和0.31 mB, Fe的自旋磁矩和轨道磁矩分别为1.63和0.36 μ_B, , 由此得到合金的平均原子磁矩为1.90 μ_B, 这一结果与用SQUID磁强计测得的合金平均原子磁矩1.82 μ_B基本相符; Fe和Co对样品的磁化强度的贡献比例为10.5︰89.5, 总的自旋磁矩和轨道磁矩对磁化强度的贡献为83.4︰16.6; 把自旋磁矩和轨道磁矩分开则有m_Fe-spin︰m_Fe-orbit︰m_Co-spin︰m_Co-orbit = 8.6︰1.9︰74.8︰14.7.     

噻吩分子9a1+5b2轨道的电子动量谱学研究

报道了噻吩(C₄H₄S)分子9a₁+5b₂轨道的电子动量谱, 并采用不同大小的基组通过Hartree-Fock和密度泛函方法计算得到了C₄H₄S分子9a₁和5b₂轨道的动量谱, 实验结果与理论计算符合较好, 含有弥散和极化函数的大基组得到的结果与实验符合得更好.     

共边铜氧链化合物Ca0.85CuO2高压下的结构相变

类钙钛矿结构化合物Ca_0.85CuO₂具有很奇特的结构特点: 它既含一维的共边铜氧链, 又存在由于Ca原子周期性缺位而形成的调制结构. 采用金刚石压砧高压装置(DAC), 对Ca_0.85CuO₂的多晶粉末样品, 进行了0~32 GPa压力范围的高压能散X射线衍射实验. 实验结果首次表明, 在15 GPa压力附近, Ca_0.85CuO₂发生结构突变, 相变是可逆的.     

碳氮晶体的溶剂热制备

以无水C₃N₃Cl₃和Li₃N的苯溶液作为初始原料, 在压力为5~6 MPa, 温度为350℃条件下, 利用溶剂热的合成方法成功地制备出了碳氮晶体. X射线粉末衍射(XRD)确定出样品中主要晶相成分为α -C₃N₄及 β -C₃N₄, 晶格常数分别为a = 0.650 nm,c = 0.470 nm (α-C₃N₄); a = 0.644 nm, c = 0.246 nm (β-C₃N₄), 这与第一性原理的理论计算值十分吻合. X射线能谱(XPS)以及Fourier变换红外光谱(FTIR)证明了碳氮是以C—N和C == N共价键的形式存在, 氮碳元素的原子比为0.66. 对溶剂热法制备氮化碳晶体材料的动力学问题进行了初步的理论探讨.     

纳米Fe-In2O3颗粒膜的巨磁光Faraday效应

研究了射频溅射法制备的纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe-In₂O₃颗粒膜的巨磁光Faraday效应. 实验结果表明, 当Fe体积百分比为35%时, 颗粒膜样品的室温Faraday旋转角θ_F数值达到10⁵ (°)/cm数量级. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F随温度的变化关系表明, 当温度低于10 K时, θ_F数值随温度的下降而迅速增大, 在温度T = 4.2 K时Faraday旋转角θ_F达到10⁶ (°)/cm. 通过研究颗粒膜低场磁化率χ(T)与温度的关系以及不同温度下的磁滞回线, 证明当温度降低到临界温度T_P = 10 K时, 颗粒膜中发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F在温度低于 10 K时的迅速增大, 可能是由于纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品在处于“类自旋玻璃态”时存在sp-d交换作用造成的.     

用扩展X射线吸收精细结构谱研究大气颗粒物中铁的种态

大气颗粒物中元素的种态研究, 对于毒性评价、污染形成和污染来源的探索等有重要意义. 采用基于同步辐射的扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱研究了大气颗粒物中铁的种态. 对EXAFS谱进行回归分析, 在不破坏样品的情况下, 可定量计算混合物的化学组成. 配制了一系列混合参考样品, 以观察化学组成对EXAFS谱的影响, 证明该方法有好的精确性. 采集了上海市不同地区不同粒径的大气颗粒物样品, 将它们的EXAFS谱进行回归分析, 得到样品中铁的化学组成. 结果表明, 样品中铁主要由Fe₂O₃, Fe₃O₄和Fe₂(SO₄)₃组成, 它们的比例在不同样品中有一定差别, 初步考察了不同样品中这种组成的变化. 用质子激发X射线分析法测定了样品中的铁浓度, 观察到钢铁工业区的大气颗粒物样品比其他地区的样品不仅铁浓度高得多, 而且化学组成也有一定差别.     

核壳结构Au@Pt纳米颗粒的合成与表征

在预先制备的Au胶体溶液中, 以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂用氢气还原K₂PtC_l6 合成了以Au为核心, 以Pt为壳层的“核@壳”结构(Au@Pt)纳米颗粒. 对样品进行了UV-Vis表征, 结果显示, Au胶体特有的表面等离激元吸收峰强度随着K₂PtC_l6还原量的提高而递减; TEM检测表明, 胶体溶液中金属纳米颗粒的尺寸由于PtCl₆^2-的还原(生成Pt原子)而明显增大, 预示着Pt原子在Au胶粒表面沉积形成了厚度均匀的壳层. 样品的XPS检测结果也清楚地揭示, 随着样品中Pt比例的提高, Au谱峰的强度减弱; 并且当Pt:Au原子比增加至2:1时, Au谱峰完全消失, 表明在颗粒表层形成了完整的Pt壳层, 即此时的金属颗粒具有Au@Pt纳米结构.     

几种有机多硫化物的摩擦膜和热膜的XANES分析

采用X射线吸收精细结构光谱(XANES)对烷基、苄基以及两种酰基有机多硫化物与钢表面反应生成的摩擦膜和热膜的化学特征进行了分析. 结果表明, 热氧化条件下, 4种多硫化物与钢表面反应生成的热膜的主要成分是FeSO₄, 酰基多硫化物BOOS形成的热膜的次表面和本体中还含有少量烷基二硫化物. 生成的摩擦膜中, 多硫化物的结构不同呈现出不同的特征, 其中烷基多硫化物最外层表面以烷基二硫化物为主, 苄基多硫化物最外层表面以FeSO₄为主, 两者摩擦膜的次表面主要是FeSO₄, FeS₂和亚砜的混合物, 本体是FeSO₄; 而两种酰基多硫化物摩擦膜的最外层表面都是以烷基二硫化物为主, 次表面和本体主要是FeS₂.     

C60 · 2CHBr3的制备和振动谱

用溶液法制备出C₆₀ · 2CHBr₃多晶粉末. 用Raman散射光谱和红外吸收光谱对C₆₀ · 2CHBr₃振动谱进行了研究. Raman散射光谱观察到C₆₀分子A_g振动模式的红移(4~5 cm^-1), H_g(1)模式基本不变. 对模式红移的进一步分析表明C₆₀分子可能从H原子上获得少量电子. 在红外吸收谱中, C₆₀分子F_1u振动模式的峰位在CHBr₃掺杂前后没有变化. 但CHBr₃的红外吸收谱线发生了显著变化. C-Br键伸缩振动红移约4 cm^-1, C-H扭曲振动的红外吸收明显减弱, C-H伸缩振动完全消失. 这些结果表明CHBr₃与C₆₀分子间存在不可忽略的相互作用, 并且最强的作用发生在H原子与C₆₀分子之间. 这些作用的存在除了引起本文所报道的振动谱的变化外, 还将引起电子态的变化. 从而可为阐明C₆₀ · 2CHBr₃在场效应下的117 K超导转变机理提供重要的线索.     

化学镀工艺制备Mn-Zn铁氧体薄膜的结构和 57Fe背散射穆斯堡尔谱研究

用水溶液化学镀工艺制备了不同膜厚, 不同Zn含量的Mn_1-xZn_xFe₂O₄铁氧体薄膜. XRD衍射图像表明, 通过化学镀工艺制备的薄膜样品呈现单一的尖晶石结构, 是没有杂相和择优取向的多晶Mn-Zn铁氧体薄膜. SEM照片显示结晶良好的柱状晶垂直于玻璃基底生长. ⁵⁷Fe背散射穆斯堡尔谱的测量表明, 化学镀工艺制得的Mn_1-xZn_xFe₂O₄铁氧体纳米晶薄膜的阳离子分布不同于块体材料; 其占据四面体A位的Fe³⁺离子数目远高于块体材料, 并由此导致薄膜样品的M_s明显地小于相应成分的块体值; 随着Zn含量的增加, Zn²⁺对于A位表现出强烈的化学亲和性而优先占据A位, 致使Fe³⁺不断地从四面体A位向八面体B位迁移; 对于Mn_0.5Zn_0.5Fe₂O₄的样品, 随着薄膜厚度的增加, B位的Fe³⁺数目增加, 磁矩不再平行于薄膜平面排列并且磁矩与薄膜平面的夹角逐渐增大. 宏观磁性测量结果表明, 当x = 0.5 时, 用水溶液化学镀工艺制备的Mn_1-xZn_xFe₂O₄的饱和磁化强度值最大, 为419.6 kA/m; 而矫顽力则最小, 为3.7 kA/m.     

电解质溶液受热破裂降膜的Marangoni效应

采用高精度红外热像仪, 实验研究了电解质Na₂SO₄-H₂O溶液受热破裂降膜的Marangoni效应. 结果表明, 降膜的流向和径向都存在分别由液膜表面温度和浓度分布不均引发的热和溶质Marangoni效应, 并对降膜的传热过程产生了不同的影响. 引入Marangoni数(Ma)和溶液浓度(c₀)参数, 提出了受热破裂降膜Nusselt数(Nu)的关联式.     

含氢a-Si:H/SiO2多层膜的蓝光发射及其发光机理研究

在等离子体增强化学气相淀积(PECVD)系统中, 采用a-Si:H层淀积与原位等离子体氧化相结合逐层生长的方法成功制备了一个系列的不同a-Si:H子层厚度的含氢a-Si:H/SiO₂多层膜, 在室温下用肉眼观察到了较强的光致蓝光发射, 与此同时还观察到其发光峰峰位和吸收边随a-Si:H子层厚度的减小而逐渐蓝移. 对a-Si:H/SiO₂多层膜的蓝光发射机制及氢的作用进行了分析和讨论.     

Mn(NO3)2·6H2O水溶液结构的X射线衍射研究

X射线衍射和中子衍射法被广泛地用来研究电解质水溶液结构,提供离子-离子、离子- 水、水-水相互作用信息.尽管这方面工作已经涉及到某些极端条件,诸如过冷和超临界条件下结构研究,但大多数局限在单原子离子水溶液.Caminiti及其合作者报道了21℃Mn(NO_3)_2·10H_2O溶液的X射线衍射和Raman光谱研究,由相互作用模型Mn(H_2O)_(6-x)(ONO_2)_X获得了与实验一致的结果.Mn-O距离被测定为0.219nm,水分子配位数为5.4,x为0.6.本     

氧化物粒子弥散强化的合金中界面对高温氦脆的抑制机理研究

探讨了在 0.5T_m(T_m为材料熔点)温度附近一种氧化物粒子弥散强化的铁基合金中惰性气体离子辐照引起的组织结构变化. 实验利用高能²⁰Ne离子辐照材料样品至3个剂量水平. 借助透射电子显微镜发现, 即使在最高辐照剂量, 材料的晶界处也没有发生空洞的加速生长, 显著区别于相同辐照条件下传统铁基合金的组织结构变化. 这个特点反映出氧化物粒子弥散强化合金具有在高温和高氦产生率的苛刻环境中(诸如在聚变堆内部)使用的潜力. 晶界处空洞生长的抑制效应可归因于材料晶粒内部高密度的氧化物纳米颗粒的界面对惰性气体原子的有效俘获和对辐照缺陷的回复作用.     

溴化对系列1,8,15,22-四(2,4-二特丁基苯氧基)酞菁的性能影响

合成了系列具有不同中心原子M的1,8,15,22-四(2,4-二特丁基苯氧基)酞菁(M₁=(H)₂, M₂=Pd, M₃=Cu, M₄=Zn, M₅=Pb). 分别对它们进行了在1,1,2-三氯乙烷与水的混合液及纯1,1,2-三氯乙烷中的溴化研究. 详细考察了溶剂、溴的量及时间对溴化反应速度和深度的影响. 对比研究了溴化前后酞菁在溶液及薄膜的最大吸收变化情况, 发现溴化后两者的最大吸收都红移, 但前者的幅度更大. TG数据表明随着溴原子的增多, 酞菁的热分解温度相应降低. 最后, 利用GC/MS检测了酞菁铅在1,1,2-三氯乙烷中溴化分解产物, 从价电子结构的角度讨论了酞菁溴化分解问题.     

飞秒强场中NO2的解离

分别利用810, 405和270 nm飞秒激光对NO₂的解离和电离现象进行了实验研究. 结果表明在3种波长下NO₂⁺/NO⁺比率与场强无关, 而与波长有关, 即长波长有利于产生母体离子, 较短波长易产生碎片离子; 碎片离子来源于场致电离产生的母体离子进一步解离; 实验中所有碎片离子峰形都显示解离过程释放出很小的平动能. 和激光强度相比, 激光波长在多原子分子强场电离解离过程中更为重要.     

压电反射光谱电化学研究聚邻苯二胺中梯形与线型链结构间的相互转化

联用紫外可见反射光谱电化学与电化学石英晶体微天平(EQCM)方法, 结合傅里叶变换红外(FTIR)反射光谱表征, 研究了酸性和碱性水溶液中金电极上恒电位(0.8 V vs SCE)聚合所得聚邻苯二胺(PoPD)中线型类聚苯胺链结构和梯形吩嗪环链结构间的相互转化. 聚合介质分别为含0.20 mol·L^−1 H₂SO₄(PoPD₁膜)或0.40 mol·L^−1 NaOH(PoPD₂膜)的0.20 mol·L^−1 Na₂SO₄ + 0.10 mol·L^−1邻苯二胺水溶液. 实验结果表明, 线型结构可向梯形结构转化, 但逆转较难. 通过PoPD₂新鲜膜在0.10 mol·L^−1 H₂SO₄中0.6 V vs SCE电位附近的氨基氧化峰电量和EQCM测得的PoPD₂膜质量求得PoPD₂新鲜膜中线型类聚苯胺链结构占19%摩尔分数(相对于邻苯二胺单元总摩尔数), 与该膜的甲醛结合(羰氨反应)实验结果一致. PoPD₂膜通过40圈电位环扫(0.2~0.8 V vs SCE)处理可经由分子内环化反应全部转变成梯形吩嗪环链结构. 而PoPD₁由梯形吩嗪环链结构组成, 共轭程度更高而更稳定, 经−0.4~0.1 V vs SCE区间40圈电位环扫处理后也仅有约2.5%摩尔分数的梯形吩嗪环链结构能转变为线型类聚苯胺链结构.     

GaN掺Cr材料的局域电子结构和磁性

运用原子团模型研究了稀磁半导体GaN掺Cr的局域电子结构和磁性, 计算采用基于密度泛函理论的离散变分方法. 计算结果表明Cr原子的磁矩随掺杂浓度有明显的变化, 变化趋势和实验结果吻合. 在包含两个Cr原子的体系中, Cr原子之间是铁磁性偶合, 每个Cr原子的磁矩与相同浓度下掺杂一个Cr原子的磁矩相近. 对于不同的掺杂浓度, Cr原子与最近邻N原子之间均为反铁磁偶合, Cr原子的3d电子与N原子的2p电子之间有很强的杂化, 这与晶体的能带计算方法得到的结果一致.     

非磁性金属隔离层Bi, Ag和Cu对多层膜性能的影响

采用磁控溅射方法制备了Ta/NiFe/Bi(Ag, Cu)/FeMn/Ta和Ta/NiFe_Ⅰ/FeMn/Bi(Ag, Cu)/NiFe_Ⅱ/Ta多层膜. 通过X射线衍射研究了薄膜样品Ta/NiFe/Bi(Ag, Cu)/FeMn/Ta的织构. 在NiFe_Ⅰ/FeMn界面沉积大量的Cu也不会影响FeMn层的(111)织构. 与此相反, 在NiFe_Ⅰ/FeMn界面沉积少量的Bi和Ag, FeMn层的织构就会受到破坏. 研究发现, 这与隔离层原子的晶体结构和晶格常数有关. 在Ta/NiFe_Ⅰ/ FeMn/Bi(Ag, Cu)/NiFe_Ⅱ/Ta多层膜中, 研究了反铁磁薄膜FeMn与铁磁薄膜NiFe_Ⅰ和NiFe_Ⅱ间的交换耦合场H_ex1和H_ex2相对于非磁金属隔离层Bi, Ag和Cu厚度的变化关系. 实验结果表明, 随着非磁金属隔离层厚度的增加, Hex1的大小基本不变, 保持在10.35～11.15 kA/m之间. 交换偏置场H_ex2随着Bi, Ag和Cu厚度的增加急剧下降并趋于平滑. 当Bi, Ag和Cu的厚度分别为0.6, 1.2和0.6 nm时, 交换偏置场Hex2下降为0.87, 0.56和0.079 kA/m. 此后, 随着隔离层厚度的增加交换偏置场H_ex2基本不变     

DNA电子结构和磁性研究

用自旋极化的MS-Xa方法研究了DNA碱基中折叠构型的六环N2C4原子簇的电子态密度、自旋能级劈裂及原子磁矩. 研究发现, 在系统的基态(-7.01635´10³ eV)附近, 至少还存在着4个亚稳态: -7.01626´10³, -7.01616´10³, -7.01606´10³和-7.01597´10³ eV. 它们的电子结构不尽相同, 呈现出不同的物理性质. 结果表明, 该原子簇在基态时呈现出具有弱反铁磁性的金属性质, 而在第一亚稳态时, 该原子簇呈现出具有亚铁磁性的半金属性质. 在费米面附近, 折叠构型的六环N₂C₄原子簇的电子态密度分布与某些磁性半导体的电子态密度分布非常相似.