在空间微重力条件下斑头雁血红蛋白晶体生长

为获得高质量的斑头雁血红蛋白晶体,在我国返回式卫星FSW-2上进行了两次蛋白质晶体生长实验。首次在1992年实验中生长出了小晶体;在进一步改进样品准备和精化结晶条件基础上,在1994年第2次实验中获得了适合于X射线分析的晶体。经收集X射线衍射数据和统计分析表明,空间微重力条件有利长出优于地面对照组的晶体,其衍射分辨率比地面高约0.06nm。在相同的晶体生长条件下,空间易生长出正交晶系的、c轴方向周期较长的血红蛋白晶体。     

微重力条件下的InxGa1-xSb晶体生长研究

InxGa1-xSb晶体是吸收波长可以在1.7–6.8μm范围内调控的三元半导体晶体,在红外探测、热光伏电池领域具有重要的应用前景,但由于其固液相线相距很远,容易形成成分偏析和结晶缺陷,且重力对流会增加晶体生长界面处物质输送的不均匀性,使得地面环境下难于生长高质量的InxGa1-xSb晶体.微重力环境由于抑制了自然对流,为晶体生长提供了良好条件,本文综述了微重力环境对InxGa1-xSb半导体晶体成分偏析和晶体缺陷的影响,并介绍了中国返回式微重力科学卫星实践十号上的InxGa1-xSb三元晶体的空间生长实验成果.     

微重力科学前沿

微重力科学是空间科学重要的组成部分,其前沿课题在一定程度上反映了人类认识自然的能力以及各国在该领域的研究状态。在微重力这种极端的物理条件下,孕育着物理、化学过程及材料制备中新现象、新规律的发现,以及在更高精度下实现对基本物理规律的检验与验证。本文介绍国内外微重力科学近年最重要的研究进展,并对其进行研判。     

Ⅲ-Ⅴ族半导体微重力生长研究进展

空间微重力环境为理解被地面重力场掩盖的晶体生长现象与规律、探索新的晶体制备工艺提供了独一无二的平台.我国学者在过去的30多年里进行了Ⅲ-Ⅴ族半导体晶体的空间生长研究,主要进展有:在微重力条件下得到了器件级的半绝缘GaAs,基于其制备的低噪声场效应晶体管和模拟开关集成电路性能明显超过地基器件;通过抑制熔体静压力的作用,实现了GaSb及InSb两种材料的非接触Bridgman生长,并大幅降低了材料的位错密度;深入研究了浮力对流、Marangoni对流及旋转磁场驱动的强制对流对组分微观偏析的影响规律;将垂直梯度凝固法应用于半导体合金生长,获得了组分均匀分布的GaInSb材料.本综述回顾了以上方面的研究进展,并对半导体空间材料科学的未来挑战进行了展望.     

界面动力学对微重力下溶液法晶体生长的生长界面和溶解界面稳定性的影响

用一个二维的数学模型研究微重力条件下溶液法晶体生长的晶体生长界面和溶解界面的稳定性以及界面动力学对界面稳定性的影响.研究表明,不管是否考虑界面动力学效应都存在稳定的晶体生长界面和溶解界面,其形状都是上部适当后倾的适当形状的曲面.计算了在各种情况下晶体生长稳定界面和溶解稳定界面的形状.界面动力学使晶体生长稳定界面的倾斜度变小,使溶解稳定界面的倾斜度略微变小.     

甲酸锂晶体生长动力学

本文介绍并讨论了在３１３．３５Ｋ和３０６．４６Ｋ情况下－水甲酸锂晶体不同晶面的生长速率与过饱和度之间关系的动力学数据，以及观察到的母液包藏情况．说明了测量的（Ｒ、σ）曲线能够用ＢＣＦ表面扩散模型──应用于溶液中的晶体生长加以解析．计算了不同阶段活化能的数值并跟在水溶液中生长的其它物质相比较．只有在过饱和度小于１％的情况下才能生长出无母液包藏的一水甲酸锂晶体．     

晶体生长温控仪的程控化改造

对提拉法晶体生长中所使用的温度控制仪器ＤＷＴ七０ 二精密温度自动控制仪进行程序化改造．改装后的程序化控制系统对本拉晶工艺适用,方便,降低了操作人员的劳动强度,改善了晶体的质量     

甲酸钠晶体生长及其性能

合成甲酸钠晶体，测定其在水中的溶解度。采用降温法从ｐＨ＝９的水溶液中生长出外形完整的大尺寸单晶，并对该晶体进行红外光谱，差示扫描量热测量、晶体透光率和晶体粉末倍频效应测试。还讨论了结构与性能的关系。     

空间环境与模拟微重力环境对高等植物试管苗的影响

在空间环境中,微重力是一个很重要的因素之一,但空间环境又不完全等同于微重力环境,它还同时存在宇宙辐射等其他因素。本文重点探索空间环境与模拟微重力环境对高等植物试管苗细胞亚显微结构的影响,以及同工酶变化和RAPD分子标记的初步结果。通过对高等植物的试管苗(月季、树莓、马铃薯、香石竹、人参果)分别进行的模拟微重力实验及空间飞行实验,发现模拟微重力条件与空间环境对植物试管苗的生长过程中细胞超微结构既有相同的作用,又有不同的作用。     

富勒烯晶体的液相生长和形貌

进行了不同条件下富勒烯晶体的液相生长，探讨了它的生长过程，分析了生长富质量晶体的条件，获得了宏观量级的单晶；用扫描电镜研究了所出现的各种形貌，并用透射电镜分析了晶体的结构，有完整无缺陷的单晶生成。     

一类流场作用下晶体生长模型解的适定性

晶体在形核时。熔体内存在的温度和浓度起伏有助于扩大“近程有序”结构的范围,进而促进形核。研究熔体中有对流作用时三维非稳态晶体生长的温度起伏和浓度起伏数学模型．有助于从本质上认识这一自然现象。证明了稳定流场的作用下晶体生长数学模型解的适定性。     

一水甲酸锂钠晶体的培养和pH值对晶体生长的影响

本文介绍一水甲酸锂钠单晶体的生长条件．测定了甲酸锂、甲酸钠、水三组分相图．确定了甲酸锂与甲酸钠克分子比等于１：１的水溶液为适宜的培养液组成配比．还测定了一水甲酸锂钠在水中的溶解度曲线．实验表明，ｐＨ值对一水甲酸锂钠晶形的影响是明显的．ｐＨ＞７时，能使溶液稳定，容易获得优质的单晶体．     

关于增长空间理论的探讨

一定的经济结构形成特定的积累空间，进而形成特定的增长空间。反之，特定的增长空间也会影响经济结构的形成。了解经济增长内在制约关系，可以使政府改进对经济管理的方式，使政府从总量与结构统一的角度对经济增长进行有效调节；同时启发人们重新认识经济增长的边界，为促进经济的优化增长奠定基础。     

用于空间半导体区熔生长仿真系统的数学模型

本文提出一个晶体区熔生长的数学模型,可以根据炉管上十个热电偶的温度值计算出试样中的温场,再进一步计算出熔区位置、熔区宽度、生长界面的形状、生长速率和生长界面处的温度梯度等.材料科学家根据上述参数,可实时监控晶体的生长.     

圆盘状晶体生长问题的摄动分析

圆盘状晶体生长是自由晶体生长中典型的生长模式,在其生长过程中顶部和底部的生长速度缓慢,而边缘部分由于热扩散机制的作用而生长速度较快,容易形成花样.由于边缘界面上存在小扰动的作用,从而表现为数学模型的边界条件中出现一个小参数.通过用摄动方法对边界条件中含有小参数的问题进行分析,将其转化为较容易求解的问题,然后用数学物理的方法求出这些问题的解,最后对解的形式进行分析,得到了与实验相符的结果,即固相中的温度场呈现出指数型振荡衰减.     

硼铝硅系透明玻璃陶瓷晶相生长的分形动力学

通过熔融法结合两步热处理制度制备了硼铝硅系透明玻璃陶瓷.基于R.Kopelman等人对分形结构中扩散控制反应速率的研究结果,探讨了硼铝硅系透明玻璃陶瓷中晶相生长的分形动力学.结果表明,用分形结构扩散控制反应动力学理论来分析硼铝硅系透明玻璃陶瓷的晶化过程是行之有效的,通过实验数据拟合得出分形子谱维数dS=1.269.     

超高温氧化物晶体及其生长技术

超高温氧化物晶体,比如钇稳定氧化锆、氧化镁、氧化铀以及部分稀土氧化物等,熔点往往高达2 300℃以上。它们在激光、超导、核燃料等领域具有重要应用,但在生长方法、坩埚材料、温度监测、温场控制等方面面临多重挑战。本文总结了目前少数几种超高温氧化物晶体生长研究进展,分析了各种生长技术的优缺点,探讨了超高温氧化物晶体生长的前景。