钠纳米团簇的光吸收和体等离激元:理论分析

指出了体等离激元是一种重要的元激发,在固体里它不能与光波耦合所以无法用光波分波来研究,但是在团簇里由于边界的存在,情况不太一样.此外,光与物质之间的相互作用是非常根本的,但简单金属团簇在紫外光区的光吸收从未被实验研究过,尽管这方面的理论计算非常多.采用光倒空技术对N a20和N a92团簇进行了光吸收实验,覆盖了近紫外部分以及可见光范围(2.0~5.5 eV);实验还研究了其它一些团簇在近紫外范围内的吸收截面.在可见光部分N a20的实验数据与现有的数据非常吻合.除了表面等离激元在可见光区域很强的吸收峰外,还观察到紫外区域明显的光吸收.对吸收截面光谱进行洛伦兹拟合揭示了中心略高于4eV宽峰的存在,这个宽峰的频率与权重均与理论预测非常接近,被确定为纳米团簇"体等离激元"共振.这些吸收光谱是金属纳米团簇由光子激发的"体等离激元"集体电子态的首次实验观测与证实,这种实验现象只存在于有限体系.     

Au表面等离激元增强ZnO微米碟紫外发光研究

利用简单气相传输法制备ZnO微米碟,通过在其表面溅射一层Au纳米粒子,构建Au与ZnO的复合结构,详细探讨ZnO微米碟的紫外发光增强性能及Au表面等离激元与ZnO激子的耦合过程和耦合机制.研究结果表明,溅射Au纳米颗粒使室温下生长的ZnO微米碟的紫外发光增强了近10倍;Au与ZnO的复合结构中存在ZnO近带边发光增强和缺陷发光被抑制的2个物理过程;在Au与ZnO的耦合过程中,能量耦合与电子转移共同存在.     

Li4团簇光吸收谱的含时密度泛函理论研究

光吸收谱是识辨团簇异构体的重要工具,常被形象地比作团簇的"指纹".为了研究之前实验中Li_4团簇光吸收谱的测量对象,在密度泛函理论框架下,通过构型优化获得5种Li4团簇异构体,优化所得键长与之前理论研究结果符合较好,其中,平面菱形构型的基态能量最为稳定,同时理论预测了四面体构型(C2v)和长方形构型(D2h).基于含时密度泛函理论方法研究了5种Li4团簇异构体的光吸收谱,理论模拟结果表明,平面菱形构型与之前实验测量谱的符合程度最好,为实验的测量对象提供了有力的理论支撑.此外,通过选取2种有代表性的Li4团簇异构体,详细阐述了团簇中原子的空间延展与光吸收谱之间的量子尺寸效应.     

凹槽导体上的表面等离激元SPPs传输特性研究

紫外段的光波从空气里入射到导体上,除部分光被反射,导体同时也对光波进行了宽带吸收而产生溅射的表面等离激元SPPs, SPPs在导体表面产生了亚波长约束可形成强电场,其有超衍射、敏感传播面上的细微变化、磁响应增强等特色性能.文章采用Maxwell电磁场方程组,对紫外段光波在导体传播面上产生的等离激元SPPs机制、刻有一维周期凹槽导体上的微波段SPPs传输色散特性,进行了推导、计算,仿真出三维凹槽同轴波导的场分布,得出了在符合波矢匹配条件下,可把微波段的导行电磁波,通过波导的亚波长周期凹槽转化成SPPs传输.     

理论与实验相结合研究纳米SrB6光学性能

基于密度泛函理论的第一性原理,不仅能够对材料未知性能进行预测,而且当预测被实验部分证实时,可以用来对实验不易确定的性质进行推断。前期研究中由于受到测量设备的局限性,仅对纳米SrB _6在300～2 400 nm范围内的光吸收进行了研究,对其他波段的光吸收很难从实验角度测量。因此,以理论角度对所有波段的SrB _6光吸收进行计算,从中选出可见光及近红外区域数据,与实验可测结果进行比较,验证计算的准确性。在此基础上,预测其他波段的光吸收特性。     

纳米CuCl晶簇室温光吸收谱

实验测定了平均尺寸４．２ｎｍＣｕＣｌ晶簇的室这紫外和可见光吸收谱线，给出了Ｈｅ－Ｎｅ激光束辐照下的光吸收谱线，在３．１８７ｅＶ处有宽度０．６２ｍｅＶ的吸收尖峰。     

BO2团簇超卤素特性的实验和理论研究

超卤素团簇特殊的稳定性和物理化学性质使得它特别适合作为制造新型团簇组装型材料的基元.BO2团簇的电子亲和能达到了4.46eV,同时它的中性团簇差一个电子达到满壳层,具备了成为超卤素的条件.采用光电子能谱与密度泛函理论计算相结合的方法,研究了BO2与Na,Cu原子的相互作用,以及所形成的NaBO2团簇的水溶性.结果表明,在BO2与Na,Cu原子相互作用所形成的CuBO2和NaBO2团簇中,BO2仍然保持直线型结构并且表现出与卤素相似的性质,所形成团簇的电子特性也与卤盐类似.另一方面,NaBO2团簇的水溶性也与卤盐的溶解特性一致,刚开始以紧密离子对(CIP)形式存在,在结合了3个水分子以后,光电子能谱有了很明显的改变,对应着Na+与(OBO)-的溶剂隔离的离子对结构(SSIP)的出现.并且,在实验过程中,还出现了电子亲和能更大的Cu(BO2)2团簇(5.07eV),为了与超卤素相区别,我们定义其为长链二级超卤素,该团簇由3种元素组成,使得人们将其用于团簇组装型材料的制备过程时有了更大的自由度.     

基于等离激元超表面的径向和角向偏振矢量光束的产生

为满足信息大容量和快速传输处理的需求,小型平面化集成光学器件正逐渐代替传统的大体积折射器件,可在亚波长尺度进行光波操控的超表面结构为微纳光子学器件设计和相关物理现象的研究提供了全新途径.该文设计了一种由正交纳米缝对组成的表面等离激元(surface plasmon polariton, SPP)超表面,实现了径向和角向偏振矢量涡旋光束的产生.利用惠更斯-菲涅尔原理从理论上推导出螺旋超表面中心区域的表面等离激元光场表达式,并利用时域有限差分法(FDTD)进行了模拟计算.实验搭建显微成像系统采集的SPP光强分布图样与FDTD模拟和理论计算结果吻合得很好,验证了利用该超表面获得径向和角向矢量涡旋光束的可行性.     

Al_(12)Pb团簇几何构形对其稳定性的影响

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)研究20面体Al12Pb团簇的几何构形和稳定性,计算了束缚能(BE)、电子亲合能、原子间平衡间距、最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)间的能隙和最高占据轨道(HOMO)电子构型.此外,还计算了团簇的原子相互作用能.结果表明:具有C5v对称性团簇Al12Pb的束缚能比具有Ih对称性团簇Al12Pb的束缚能更低,稳定性更好;计算数据与实验结果相符合.     

圆柱形金纳米线中表面等离激元的传输性质研究

从理论上研究了圆柱形金纳米线中, 可见光波长下(λ= 632. 8 nm) 表面等离激元模式的传输性质。通过求解麦克斯韦方程组, 得到圆柱形金纳米线中表面等离激元波导的传播常数, 进而得到表面等离激元模式的传输性质, 包括其传播长度及有效半径等。还发现了表面等离激元模式的传输性质受到模式结构以及介质介电常数的影响, 并且得到了表面等离激元传输距离和能量局域之间的普遍矛盾, 即能量局域越好传播距离越短。通过计算, 能够在特定的结构参数下获得较好的局域特性和传播长度, 例如, 当金属芯半径为 40 nm, 介质( SiO₂ ) 厚度为 40 nm时, HE₁₁ 模式的传播长度为 103. 6 μm, 有效半径 642nm。     

金红石与针铁矿光催化材料结构与性能的关联

以TiCl4为钛源,针铁矿（α-FeOOH）为载体,采用水解沉淀法制备了金红石（TiO2）与α—FeOOH光催化材料．应用x射线衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对样品的晶相组成、形貌、微结构进行了表征．结果表明,制备温度对样品的晶相组成、形貌、颗粒大小和结构有明显的影响．随着制备温度升高．样品中α-FeOOH相的含量逐渐减少并最终消失,而金红石相TiO2的含量逐渐增加并最终全部金红石相TiO2;样品的形貌由棒状变为管状;复合材料的结构实现负载型→复合型→溶蚀复合型转变．应用紫外和模拟可见光谱对样品光性能进行了测试．样品对可见光的吸收得到了增强．在室温下以甲基橙为降解对象,分别在紫外光和模拟可见光照射下对样品光催化活性进行了评估．复合型和溶蚀复合型结构样品的活性均得到了不同程度的提高,而负载型结构样品的活性没有明显变化：在紫外及可见光照射下,样品对甲基橙的光催化降解效果较好,溶蚀复合型结构样品的活性最高．这说明样品的性能与结构有良好的关联性．     

Synthesis of ZnWO4−x nanorods with oxygen vacancy for efficient photocatalytic degradation of tetracycline

Persistent organic pollutants (POPs) especially tetracycline pose a great threat to human health, and the photocatalytic degradation of tetracycline by ZnWO4 nanomaterials has drawn much attention. To improve the photo-response range and photoactivity, we prepared ZnWO4?x sample with oxygen vacancies by solvothermally treating Zn(NO3)3 and Na2WO4 in water/ethanol/PEG-400 mixture where ethanol could act as a reducing agent to selectively remove some oxygen atoms from ZnWO4. ZnWO4?x sample is composed of nanorods with length of ~50 nm and diameter of ~20 nm. Furthermore, ZnWO4?x nanorods are brown and exhibit the obviously broadened photoabsorption from ultraviolet (UV) to near infrared (NIR) region, compared with the tradition white ZnWO4 nanorod without oxygen vacancies and with UV absorption edge of 365 nm. Under the irradiation of UV or ultraviolet-visible-near infrared (UV–Vis–NIR) light, ZnWO4?x nanorods can photocatalytically degrade 91% or 78% tetracycline, higher than those (67% or 71%) by ZnWO4 nanorods. The enhanced photocatalytic efficiency can be attributed to the introduction of oxygen vacancies which have been found to reduce photogenerated electron-hole pair recombination and narrow band gap.     

用平均原子模型计算钠等离子体的吸收系数

由于辐射吸收系数是决定辐射在物质中传播情况的一个重要物理量 ,因而很早就引起了科学家们的关注 .最初 ,吸收系统的研究主要局限于天体方面 .到 2 0世纪 6 0年代 ,由于激光的问世 ,在实验室里能产生热密等离子体 ,现已扩展到多种领域 ,比如Ｘ光激光、惯性约束聚变等研究 尽管计算热密等离子体的吸收系数非常重要 ,但人们至今仍无法对其精确计算[1] ,这是因为在很多种等离子体中辐射能级间的跃迁线数多达数亿 ,为此人们尝试着各种近似方法 .由于Ｎａ常被用作示踪元素而被引入强激光产生的等离子体中 ,以达到诊断激光等离子体状态的目的 ,…     

溶胶-凝胶-水热法制备Na0.5Bi0.5TiO3单晶纳米棒的研究

采用溶胶-凝胶-水热法在一定条件下合成单晶Na0.5Bi0.5TiO3纳米棒.该方法能够很好地控制产物的组分,避免高温晶化过程中Na或Bi离子的挥发.利用XRD、SEM、TEM和紫外/可见吸收光谱等分别对产物的物相、形貌、微结构以及光吸收等性质进行表征.结果表明获得的产物为三方相钙钛矿结构,NBT纳米棒与NBT粗晶材料...     

LaB6 电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理的分子动力学方法系统地计算了温度为313 K时laB₆基态的电子结构、态密度和光学性质. 能带结构分析表明laB₆ 属于导体, 其价带主要由B 的2p 态电子构成, 导带主要由La 的 5d, 6s 态电子构成, 静态介电常数ε₁(0)=213.7, 折射率n(0)=14.803, 吸收系数在可见光范围内最小波谷为21585 cm^?1; 并利用计算的能带结构和态密度分析了laB₆ 的介电函数实部和虚部以及由它们派生出来的光学常数, 即折射率、反射谱、吸收谱、光电导率和能量损失函数等; 其理论透光率的计算得出, 在紫外和近红外透光率几乎为零的情况下, 对可见光仍有很高的透光率, 呈“吊铃型”. 研究结果为laB₆ 在窗用隔热材料方面的应用提供了理论依据.     

人体组织对激光辐射的吸收特性

研究人体组织对激光辐射的吸收特性,为医疗用激光的选择提供依据,方法以比尔定律为基础,研究了人体主要吸收成分水、蛋白质和色素对光的吸收,进而得到某些组织,如皮肤,动及脉壁和上发球角膜对激光的吸收特性。     

水的折射率与波长间函数关系的模型

分析了水的折射率的模型并将其化为与波长间函数的关系的公式，由原先对可见区提出的理论推导出了一个简单的三项非线性模型，在覆盖紫外到近红外（200－1100nm）有整个扩展波段上与实测数据吻合良好。     

TiO2-Ag2O复合纳米纤维烟气脱汞实验研究

使用静电纺丝法制备TiO。及TiO2-Ag2O纳米纤维,脱除模拟烟气中的汞元素．对纳米纤维进行了XRD,SEM,EDX,uV—Vis及BET检测．研究了不同光照条件下Ag。O的掺杂比和循环次数对脱汞的影响,分析了TiO2-Ag2O的脱汞机理．结果表明：TiO2-Ag2O纳米纤维为锐钛矿相,纤维直径在200nm左右．与纯TiO2相比,TiO2-Ag2O的吸光范围增大,对可见光的利用率提高,并且随着AgzO掺杂量的增加纤维对光的吸收也逐渐增强．TiO2-Ag2O纳米纤维在无光、可见光及紫外光下的脱汞率均达到95％以上．合成的复合纳米纤维脱汞性能稳定,到第8次循环时脱汞率仍保持在95％以上．TiO2—Ag2O脱汞的机理可为银与汞通过汞齐化作用形成银汞合金．     

水热法制备Eu3+掺杂TiO2光催化剂及其性能的研究

以硫酸钛为前驱物,采用水热法制备了系列Eu3+/TiO2复合纳米粉体,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等测试手段对催化剂进行初步表征,并以甲基橙溶液作为光催化探针反应,测定其紫外光光催化活性.结果表明,实验均得到晶化较好的锐钛矿型TiO2纳米粉体,稀土Eu3+的掺入能有效抑制纳米颗粒的增长,并引起晶格膨胀;紫外-可见漫反射吸收峰有红移现象,即有一定的可见光响应;稀土Eu3+的掺杂能有效提高TiO2纳米粉体的光催化活性,最佳掺杂摩尔比为1%.