基于氧化石墨烯-微纳光纤的微加热器制备及其性能研究

利用近红外光在微纳光纤传输时产生的强烈倏逝场效应将氧化石墨烯沉积在微纳光纤表面,组装成具有优异光热转换性能的氧化石墨烯-微纳光纤,得到一种新型的光驱动微加热器.通入较小功率的近红外光,微加热器能诱导各种液体(例如N,N-二甲基甲酰胺、去离子水)产生高温相变进而产生微泡,显示了良好的光热转换效应.结果表明,在N,N-二甲基甲酰胺中,微泡按一定周期循环生长,重复搅动液体.在微流芯片中,这些微泡可用于操控微纳米颗粒、微纳米线等.在去离子水中,产生的微泡结构稳定、不易破裂,可用于聚集微粒等.该微加热器具有制备简单、尺寸小、损耗低、激发功率小、效率高等优良特性,在微机电系统、微流控芯片等领域具有良好的应用前景.     

基于氧化石墨烯微加热器的微气泡研究

氧化石墨烯具有良好的光热转换效率,能在微纳米尺度的区域内形成热梯度场。利用氧化石墨烯沉积在微纳米光纤表面可组成微加热器,输入红外光（ASE宽带光源产生的光）,微加热器会加热周围液体,并在微纳米光纤上产生微热气泡和椭圆形微气泡,但两者产生的行为方式不同。结果表明,微热气泡直接形成于氧化石墨烯微加热器表面,而当微加热器置于气液交界面时,椭圆形微气泡则形成于微纳米光纤上。该研究结果加深了对微气泡物理行为的认识,对发展新兴的基于气泡的光热转化设备起到了推动作用。     

微纳光纤制备方法及高精度直径控制技术

微纳光纤具有小尺寸、强光场约束、大比例倏逝场、低传输损耗等特性,近年来获得广泛关注及应用研究,其中微纳光纤的制备精度是决定其导波特性及应用性能的关键因素.本文首先介绍玻璃微纳光纤的高温拉伸制备原理,接着重点介绍基于火焰加热手持式拉伸、火焰加热机械扫描拉伸、电加热机械扫描拉伸及激光加热机械扫描拉伸的微纳光纤实验制备方法,分析及比较了四种制备方法的优缺点.同时,简要介绍了聚合物微纳光纤的制备方法.然后,详细介绍了基于高阶模截止的直径反馈控制原理、控制技术及纳米级直径控制精度的制备系统,以及微纳光纤的在线直径测量方法.最后,简要总结微纳光纤制备方面的已有进展,并探讨进一步研究方向.     

微纳米光纤腐蚀动力学及其光学特性研究

本文利用氢氟酸腐蚀石英光纤的方法，制备出微纳米光纤，并通过实验及OptiFDTD软件研究微纳米光纤的光学特性。在实验中通过利用CCD与数据采集卡对氢氟酸腐蚀中的石英光纤进行实时监控来研究微纳米光纤的光功率损耗与直径的关系，发现微纳米光纤的光功率损耗与直径关系曲线大致符合玻尔兹曼函数模型。而通过OptiFDTD软件模拟微纳米光纤的波印廷矢量分布的结果，发现了随着微纳米光纤直径的减小，微纳米光纤的倏逝场会越来越大，而且当微纳米光纤直径与输入的光波波长相比拟时，光波几乎只沿着光纤的表面传播。实验结果表明微纳米光纤具有制备简单、尺寸小、倏逝场大等优良特性，在传感器等领域展示出诱人的应用前景。     

使用锥形光纤对纳米颗粒进行振荡式光捕获

提出了利用锥形光纤对纳米颗粒进行振荡捕获的光操控方法。通过火焰加热技术将单模光纤拉制成尖端直径为1μm的锥形光纤,并且通入功率为30 m W,波长为808 nm的输入激光,溶液中的直径为800 nm的二氧化硅纳米颗粒受到沿锥形光纤方向的光学梯度力而被捕获,在锥形光纤末端焦点附近产生周期振荡现象。颗粒的振荡周期约为0.8 s,振荡中心距离锥形光纤尖端约为4.4μm,颗粒振荡振幅约为1.45μm。该方法有望对微纳颗粒及生物细胞进行振荡式的动态研究。     

磁场作用下Fe_3O_4磁性液体薄膜形貌和热效应

利用化学共沉淀法制备纳米Fe3O4 微粒 ,并制成磁性液体 .研究磁性液体薄膜在不同磁场下的形貌变化 .用磁热重分析技术 (MTGA)研究纳米Fe3O4 微粒样品加热过程的相变 .初步测量在高频电磁场下纳米Fe3O4 微粒混合物的发热效应 .     

基于氧化石墨烯薄膜的温差电能量转换及其机理研究

通过基于氧化石墨烯(GO)薄膜的纳米流体系统将外部的温度梯度转换成电信号,从实验和数值模拟两个方面,系统地研究了不同条件下温差电能量转换的情况,探究了固体仿生纳米孔道在温差能上的应用.实验发现:温差发电的最大输出功率密度随着KCl浓度的增大而先上升后下降,随着温度梯度的增大而逐渐上升,随着膜厚的增大而逐渐下降.模拟研究表明,纳米孔道的离子选择性、溶液离子的扩散系数和膜电阻等直接影响最大输出功率密度与电解质浓度、温度梯度、膜厚的关系.该研究可为高性能温差电能量转换装置的结构设计提供参考.     

多芯光纤端面上对称耦合双环微腔气体传感特性研究

光纤传感具有耐高温、抗腐蚀、无需供电、灵敏度高和可集成等优点,在光纤端面上设计制备微纳传感结构是实现探针式光纤传感器的重要途径.本文以七芯光纤端面作为平台,在其上设计了微纳波导对称耦合的双环微腔光学系统.环形微腔与微纳波导间隔一定距离,实现倏逝波耦合,波导中的光耦合进入腔内激发其高品质因子回音壁共振.当外界气体刺激改变...     

磁场作用下Fe3O4磁性液体薄膜形貌和热效应

利用化学共沉淀法制备纳米Ｆｅ３Ｏ４微粒,并制成磁性液体。研究磁怀液体薄膜在不同磁场下的形貌变化。用磁热重分析技术（ＭＴＧＡ）研究纳米Ｆｅ３Ｏ４微粒样品加热过程的相变。初步测量在高频电磁场下纳米Ｆｅ３Ｏ４微粒混合物的发热效应。     

基于隐失场的基底纳米微粒的力学分析

针对光纤探针复合原子力显微镜(AFM)作用于纳米量级物体分析的操作,对纳米微粒、探针、基底之间作用力规律进行初步分析.指出纳米微粒所受的主要作用力为范德华力、毛细作用力、微观接触斥力、微观摩擦力和静电力等,通过纳米微粒受力分析并确定出微粒和探针之间距离的关系曲线,达到有利于控制纳米微粒精确操作的目的.     

第4届纳米光纤及应用国际学术研讨会

正第4届纳米光纤及应用国际学术研讨会(ONNA2016)经过组委会一年多的积极准备于2016年10月23~26日在浙江大学召开。此次会议的主题为"纳米光纤在量子光学、微纳光子学及光学传感等领域的应用"。作为光纤光学与纳米技术的完美结合,微纳光纤是近年来发展起来的光纤光学及微纳光子学等领域的前沿研究方向之一。与传统光纤相比,微纳光纤的直径通常接近或小于传输的光波长,而且纤芯包     

红外光激励的CNF复合微悬臂梁稳态响应特性

研究了红外光源激励下,以碳纳米管薄膜为吸光层的复合结构微悬臂梁的光热响应特性.建立了温度分布理论模型和光热挠曲理论模型,进而得到其一维温度分布与激光照射位置的关系.由光热挠曲模型,对碳纳米管薄膜的厚度进行了优化设计,最后计算得到微悬臂梁的挠曲量随激光功率线性增加,结果表明以碳纳米管薄膜作为吸光层的复合结构微悬臂梁使光热探测灵敏度提高了1.2倍.研究结果表明,该类碳纳米管薄膜为吸光层的复合结构微悬臂梁作为高灵敏度光热传感器的可能性.     

激光复合微纳探针近场光强影响因素仿真分析

通过建立镀膜光纤探针仿真模型,模拟锥形镀膜光纤探针针尖处剖面状态,实现对纳米微粒的非接触操作,以空气为操作环境,分析光纤探针镀膜厚度和光纤探针出射孔径的逐渐变化,找出其对近场光强的影响.同时对光纤探针发射激光照射AFM探针的角度变化、光纤探针与AFM探针之间距离的改变以及两者对AFM探针尖端场增强的影响规律做出了定量分析,通过仿真实验分析,进一步发现最大场增强因子,为完成纳米级物体操纵实验提供了参考.     

基底材料对嵌入型Fe_3O_4纳米颗粒的应变场影响

埋嵌型纳米颗粒在生长的过程中会受到周围基质材料对其施加的应力作用,应力的大小不仅会对纳米颗粒的晶格结构和物理性能产生影响,还与纳米颗粒的尺寸大小息息相关.因此,研究埋嵌在不同薄膜材料中的纳米颗粒生长过程中的应变场分布对于调控纳米颗粒的物理性能有着重要的意义.该文利用脉冲激光沉积和快速退火技术成功地制备了分别镶嵌在非晶氧化铝薄膜、非晶氧化镥薄膜和非晶二氧化硅薄膜中的Fe_3O_4纳米颗粒,并利用透射电子显微镜观察这些球形纳米颗粒.为了研究纳米颗粒的尺寸与应力大小之间的关系,采用有限元算法分别模拟仿真了这些纳米颗粒的应变场分布,并对结果进行了系统的分析.研究发现:Fe_3O_4纳米颗粒在不同薄膜材料生长过程中均受到非均匀偏应变作用,而且纳米颗粒的尺寸及应变场分布与纳米颗粒周围基质材料的杨氏模量和泊松比密切相关.在不同基质材料中生长的纳米颗粒所受到的应变场分布也有所不同,这为调控纳米颗粒的晶格结构和形貌以及物理性能提供了一个新思路.     

光阱中多个金纳米棒的双光子荧光效应及热熔合过程

本文利用单束、波长对应金纳米棒长轴表面等离子共振的飞秒脉冲激光对多个长度为40 nm,直径为10 nm的金纳米棒颗粒进行了光捕获,系统研究了金纳米棒颗粒在共振激光作用下的双光子荧光及光致热熔合效应.实验结果表明,在光阱捕获过程中金纳米棒颗粒会激发出明显的双光子荧光.当多个金纳米棒被光力捕获在光斑中心时,金纳米棒发生热熔化并熔合成大尺寸的金纳米团簇.利用这种单光束光镊熔合技术,我们在玻璃衬底上制备了二维有序的金纳米团簇阵列.这一研究对利用金纳米棒颗粒来制备微纳光子结构及多功能光子器件等具有重要的指导意义.     

基于光栅耦合悬空薄膜波导的折射率传感器

提出了一种纳米光栅耦合悬空薄膜波导液体折射率传感器件设计方案.纳米光栅位于悬空薄膜波导上表面,被分析液体位于波导下表面.这种薄膜波导将光栅和被分析液体分离开的传感方案,避免了液体与纳米光栅的接触导致其衍射效率下降的问题,同时增加了被分析液体与波导的接触面积,从而增强器件的传感性能.本文首先采用数值模拟方法分析器件各个参数对其传感性能的影响.分析表明,当波导模式越靠近瑞利反常波长时,器件灵敏度越高.然后实验采用3D双光子光刻技术在悬空氮化硅薄膜波导上制备光刻胶纳米光栅.最后通过自搭建光纤光谱测试系统对器件传感性能进行表征,验证了设计方案的可行性.     

亲油性ZnS纳米微粒的合成

纳米微粒具有小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应等一系列普通材料所不具备的特性,因而引起科技工作者的广泛重视,成为材料科学研究的热点.制备纳米微粒的方法很多,但由于纳米微粒的小尺寸效应及表面效应,通常制备的无机纳米微粒极易团聚,而且无机纳米微粒的非油溶性使其在摩     

TiO2纳米晶薄膜电极的瞬态光电流特性

采用TiCl4水解法制备TiO2纳米微粒,并研究这种微粒形成的纳米晶薄膜电极的瞬态光电流特性.利用能带模型和循环伏安特性讨论TiO2纳米晶薄膜电极光生电荷的产生及转移动力学规律.     

TiO_2纳米晶薄膜电极的瞬态光电流特性

采用 Ti Cl4 水解法制备 Ti O2 纳米微粒 ,并研究这种微粒形成的纳米晶薄膜电极的瞬态光电流特性 .利用能带模型和循环伏安特性讨论 Ti O2 纳米晶薄膜电极光生电荷的产生及转移动力学规律 .     

微乳液法制备纳米材料的研究进展

综述了微乳液法制备纳米材料的基本原理和影响因素,回顾了微乳液在金属、金属卤化物、金属硫化物、金属碳酸盐、金属和非金属氧化物等纳米微粒制备中的应用,展望了这一领域的发展方向.