Au/Si扭转界面能各向异性研究

采用改进型嵌入原子法(modifiedembedded atom method,MEAM),计算了(001)Au/(111)Si、(011)Au/(111)Si、(111)Au/(111)Si、(001)Au/(001)Si、(011)Au/(001)Si、(111)Au/(001)Si六个扭转界面的界面能.结果表明,不论是对于(111)Si还是(001)Si基底,相同基底的界面均按照(111)Au/Si、(001)Au/Si、(011)Au/Si顺序依次增加;从界面能的最小化考虑,Au在(111)Si或(001)Si基底上的外延生长,Au(111)面为择优晶面,择优扭转角分别为θ=2.68°和θ=2.42°.     

ZnSe-Au杂化纳米晶的制备与表征

为研制新型ZnSe基杂化纳米晶,确定ZnSe-贵金属杂化纳米晶组元间的作用机制,制备出了ZnSe-Au杂化纳米晶.利用X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射电子显微镜(TEM)研究了杂化纳米晶的物相组成、形貌和生长机制.利用紫外可见分光光度计及荧光分光光度计对杂化纳米晶的光学性能进行了表征.结果表明:ZnSe-Au杂化纳米晶生长机制为异相形核、外延生长的机制;相对于单独的Au纳米颗粒,杂化纳米晶中Au的局域表面等离子共振吸收被显著红移.由于界面电子转移过程的存在,ZnSe的光致发光猝熄.     

催化剂及时间对氧化镓表面形貌及结构的影响

通过热蒸发法,使用Ga_2O_3粉末作为前驱材料分别在无催化剂Si(111)基底和镀金Si(111)基底上制备出Ga_2O_3纳米结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)以及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品的表面形貌进行表征.结果显示,生成的纳米结构为β-Ga_2O_3单晶,催化剂及制备时间对样品的形貌有显著的影响.最后我们研究了不同条件下Ga_2O_3的生长机理.不使用催化剂所生长的β-Ga_2O_3为VL生长机制,使用Au作为催化剂所生长的Ga_2O_3为VLS生长机制.     

粗糙化金纳米棒SERS探针用于生物成像研究

金纳米棒(AuNR)是制备近红外表面增强拉曼散射(SERS)探针最为经典的纳米材料,但存在拉曼信号增强能力弱等缺点.本研究通过在巯基-聚乙二醇修饰的AuNR表面原位还原、生长金纳米颗粒的方法,制备了一种新型的表面粗糙化金纳米棒(R-AuNR),并以此构建SERS纳米探针用于生物成像研究.金纳米颗粒的生长使Au NR表面生成了大量的纳米间隙(即"热点"区域),提高了AuNR表面粗糙度,因此其SERS增强能力显著提高.基于R-AuNR的SERS探针的灵敏度较基于Au NR的探针提高2～8倍,细胞与活体小鼠的成像实验表明R-AuNR SERS探针具有很好的生物成像能力.     

Au纳米晶在单晶硅(110)表面上的分形生长

利用水溶液法制备了Au纳米粒子水溶胶, 透射电镜观察, Au纳米粒子的平均粒径 为29 nm. 将此溶胶滴至干净的单晶硅(110)表面上, Au纳米粒子自组装形成分形结构. 通 过控制温度, 所得的分形结构表现出不同的形貌特点. 利用光学显微镜观察Au纳米粒子 的聚集分形生长过程, 用原子力显微镜对分形结构的表面形貌进行表征, 讨论了分形生 长机理.     

低钼高铁纳米晶Fe—Ni—Mo合金电沉积工艺的研究

探讨了工艺条件及电解液组成对Fe-Ni-Mo合金组成的影响,得到制备低Mo高Fe含量纳米晶Fe-Ni-Mo合金的电解液组成和工艺条件.通过SEM、XRD和EDS对合金的表面形貌、微观结构的分析,结果表明:合金表面平整,结构致密,无孔洞及裂纹,晶粒属于纳米晶,晶粒尺寸为8.8 nm(111).合金为FeNi置换固溶体,面心立方晶体结构,呈现很强的(111)晶面择优取向.     

金属Pt三个低指数晶面的表面能和弛豫第一性原理研究

采用基于密度泛函理论第一性原理从头计算(vienna ab-initio simulation package,VASP)软件包,优化了金属铂(Pt)的晶格常数a0,计算了Pt的3个低指数晶面(100)、(110)及(111)表面能和多层弛豫.结果表明,晶面弛豫前后表面能的相对大小均满足E(111)＜E(100)＜E(110).表面弛豫主要发生在第一、二层,3个晶面弛豫量相对大小为|△d(111)|＜|△d(100)|＜|△d(100))|,弛豫量随表面层数增加而振荡减小.(100)和(110)表面最外层向内收缩,(111)表面最外层向外膨胀.此外,从弛豫前后的电子态密度变化的较深层次对弛豫结果进行了分析.     

以催化活性调控为导向的金属纳米结构可控合成

概述了具有面心立方结构的金属纳米晶体的可控合成方法,阐述了合成过程中的关键控制参数。以课题组近年来的进展为例,重点讨论了金属纳米晶体的晶面调控方法.例如,通过表面修饰剂的选择,可以有选择性地获得具体不同低指数表面晶面的纳米晶体;通过晶体生长位点的活化,在晶种介导生长过程中可以形成具有高指数晶面的纳米晶体.由于表面晶面的种类决定了纳米晶体的表面原子排列方式,其调控赋予了材料在分子吸附与活化过程中的可控性,从而使得材料具有独特的催化性能.     

Ag表面对聚乙烯吡咯烷酮的吸附及纳米结构表面选择机制

为了查明Ag纳米线的选择形成机制以及与表面活性剂之间的相互作用，本文采用了基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了不同Ag晶面结构在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)体系中稳定性及吸附影响.结果表明：PVP分子体系严重影响不同Ag晶面结构的稳定性，对Ag(200)和Ag(111)晶面结构具有选择性.此外，随着PVP分子聚合度的增加，PVP与Ag(200)晶面的结合比Ag(111)更强，这有助于Ag(200)纳米结构的形成.本文从分子和原子的角度查明了长链PVP分子对Ag纳米结构的调控机制主要受PVP分子中的酮基氧与表面Ag原子之间的成键作用，以及PVP与Ag(200)表面之间的范德华力的影响.     

纳米银枝晶的电沉积及结构表征

采用恒电位电沉积法,选择十二烷基磺酸钠(SDS)为表面活性剂,在Ti基体上制备了具有树枝状结构的纳米银。X-射线衍射试验表明银纳米枝状体为单晶结构,属于面心立方晶系。运用扫描电镜对枝晶的形貌特征进行观察分析,通过高分辨透射电子显微术对枝晶的晶格结构进行表征,发现枝晶表面由{111}晶面组成,主干和分支互成60°分别沿110方向生长,枝晶的{111}晶面形成多次孪晶结构。树枝状晶体形态的产生符合分形生长机理。     

Modelling of strain induced magnetic anisotropy in Au additive FePt thin films

L1_0 ordering at low temperature and controlled grain size are prerequisites for the fabrication of magnetic recording media. This can be achieved by several methods such as addition, under layer or over layer of third element in FePt. In the present work, the kinetics of L10 ordering in the presence of immiscible element Au is investigated by varying the Au concentration at different annealing temperatures. The structural analysis shows that the Au additive not only promotes the ordering at low temperature but also supports the textured growth along(001) plane. The magnetic measurements supported by theoretical simulations using Monte Carlo predicts that the enhancement in coercivity attributed to induced strain anisotropy and weakening of inter-granular exchange coupling may be due to presence of Au at grain boundaries.     

Growth habit of polar crystals

Using coordination polyhedron rule, growth habit of polar crystals such as ZnO, ZnS and SiO₂ is investigated. It shows that the growth rates in the positive and negative polar axis directions are different. The theoretical growth habit of ZnO crystal is hexagonal prism and the growth rates of its various faces are: V_{0001} > V_{0111} >V_{0110} > V_{0111} > V_{0001}. The growth habit of ZnS crystal is tetrahedron and its growth rates of different crystal faces are: V_{111}>V_{001}>V_{001}=V_{100} = V_{010}>V_{111}. The growth rate relationship between positive and negative polar axis directions of SiO₂ crystal is V_[1120] > V_[1120]. These results are in agreement with the growth habits observed under hydrothermal conditions. The different growth rates between positive and negative polar axis directions cannot be explained by PBC theory.     

强磁场对半无限Al/Cu固液扩散偶凝固组织的影响

采用半无限Al/Cu扩散偶法,对磁场下Al-Cu合金凝固组织进行研究.结果表明:由于沿扩散方向Cu原子分数逐渐减小,凝固时,沿凝固方向依次生成α-Al胞/枝状晶等组织、Al-Al2Cu共晶组织和Al2Cu过共晶组织;在不同磁感应强度下(0～12 T),各组织发生了明显变化,胞状晶消失,枝晶粗化并发生偏转;共晶组织层间距与磁感应强度呈非线性关系,组织被扭曲;过共晶组织界面形貌变平整;Cu原子扩散距离缩短.利用XRD对α-Al枝晶区进行衍射分析,发现磁场下α-Al(100)晶面峰值强度变弱,(111)晶面变强.理论分析认为,强磁场对熔体流动的抑制作用和磁场下晶体的磁各向异性是导致上述现象的主要原因...     

Ni／Cr多层膜的磁各向异性

利用振动样品磁强计和铁磁共振仪研究了Ｎｉ／Ｃｒ多摹 磁各向异性。     

光子晶体及其应用研究

对光子晶体的性质和应用,如光局域化或光子晶体波导,甚至于是沿着一个很尖锐的弯曲的光子晶体波导能力,以及光子晶体激光器,进行了讨论.在这一技术领域,有许多基础方面的特点被认为是正确的,但却没有给出严格的证明.这是由于下列两方面的原因,第一是这个新领域发展的非常迅速,第二是由于在光子晶体中分析电磁波是很困难的,除了使用计算机去得到定量结果外,没有别的选择.板型的光子晶体(带有一个周期性空洞系统的高折射率板片),对高集成的光电路器件来说,也许是最佳结构.     

高应变率拉伸下纳米空洞的成核与早期生长

利用分子动力学方法研究了单晶铜中纳米空洞的成核与早期生长过程.研究结果表明：高应变率拉伸作用下,在缺陷原子或空位密集区首先启动（111）-[211],（111）-[211],（111）-[211],（111）-[211]4个滑移系的位错.空洞在特定滑移系层错交叠,即（111）-[211]和（111）-[211]滑移系的层错交叠以及（111）-[211]和（111）-[211]滑移系的层错交叠形成的空穴串处成核.这些空穴串分别沿[011]和[011]方向,与加载方向垂直.相对于其他的滑移系交叠,这种滑移系交叠形成的空穴串的截面积最大.此后,空洞通过发射位错长大,形状类似长条形;伴随其他类型位错的生长,空洞逐渐演化为柱形-椭球形-类球形.对于含双空洞的单晶铜体系,受已存空洞周围应力分布的影响,多个滑移体系同时启动,空洞在3个滑移系的层错交汇点的空穴处成核,其形状受交汇处位错线运动方向的影响,类似扁三角形,并在位错的滑移和攀移作用下逐渐演化为类球形.我们根据畸变场计算了3个层错面交叠处的空穴体积,发现108个不同交叠构型中,只有4种构型的交叠引起的空穴体积最大,空洞成核容易,其他情况不能使空洞成核.     

化学还原法制备金纳米棒及其光学性质研究

在十六烷基三甲基溴化铵和十四烷基二甲基苄基氯化铵形成的双分子层胶体溶液中，利用种子生长的方法，控制硝酸银添加物制备纵横比不同金纳米棒．在表面活性剂作用下，金种沿着[100]方向生长，其它方向受限生长，形成各向异性的纳米结构．根据实验结果，利用时域有限差分方法模拟金纳米棒的生长，选择折射率为1．33，探索金纳米棒光学吸收谱，较好符合了实验结果．     

从不同的方向检测NaCl单晶体结构的研究

利用X衍射仪,研究(100),(110),(111)晶面的NaCl单晶,对其特征谱线做了分析,得出各个晶体的晶面间距.发现(100)晶面很好的切割了NaCl离子晶体,并对各个晶面的NaCl单晶特征峰的进行了比较,分析了衍射峰不同的原因.     

Optical properties of silver nanoplates synthesized by photoinduced method

Silver nanoplates were synthesized in aqueous solution by photoinduced chemical reduction method with tungsten lamp as light source. The growth process was analyzed and characterized. The linear absorption spectra showed that, along with the growth process, the surface plasmon resonance of silver seed nanoparticles at 395 nm decreased gradually, while a new plasmon band at 740 nm corresponding to silver nanoplates appeared and increased gradually. Z-scan technique was used to explore the nonlinear optical properties of silver nanoplates. The results displayed that with the reaction time increases from 0 h to 24 h, the value of nonlinear absorption (NLA) coefficient and the value of nonlinear refraction (NLR) index of the products increased from 0 to 3.167 cm/GW and from 0.64×10^?4 to 6.83×10^?4 cm²/GW, respectively.     

有限平面波的线性组合的楔形基函数逼近

在用楔形基函数逼近本身就是楔形函数或者它们的线性组合时，可以把被逼近函数看作沿着固定方向传播的波. 首先利用非线性最小二乘法和人工神经网络估计出楔形基函数的方向，然后用所得到的方向作为楔形基函数的方向重构被逼近函数，并给出了算例.