利用团簇的各向异性实现Te 团簇薄膜的自组装

在实验观察到的Te团簇薄膜有序生长模式的基础上 ,用Monte Carlo方法模拟了具有各向异性的团簇在衬底上的生长行为 .发现由于团簇的各向异性 ,将导致团簇在局部范围内的平行取向排列 ,形成畴结构 .畴的大小L(t)与退火速率和衬底温度有关 ,并得到该体系下的一个熔点Tm.这一研究表明 ,可以利用团簇的各向异性实现和控制团簇薄膜的自组装     

CuCl团簇组装薄膜的荧光红移现象

利用气相蒸发技术成功的制备了两个ＣｕＣｌ团簇薄膜样品．ＣｕＣｌ团簇被沉积到单晶Ｓｉ和石英衬底上,然后覆盖一层ＮａＣｌ以防氧化．通过透射电镜和选区衍射观察得知,两个样品主要由ＣｕＣｌ纳米晶和少量的Ｃｕ聚集体构成,其中ＣｕＣｌ纳米晶的直径分别约为３ｎｍ和６ｎｍ;通过室温下测得的光吸收和荧光光谱,发现ＣｕＣｌ激子吸收峰并未出现,而荧光峰向低能方向移动,这可能是激子声子强相互作用引起的结果．在７７Ｋ温度观察到由激子声子耦合而展宽的荧光峰,其峰值近似与量子限制模型的计算结果一致,同时观察到来自陷阱态的宽峰．通过比较３００Ｋ温度下激子荧光峰的展宽和红移量,发现团簇尺寸小的薄膜样品（３ｎｍ）中激子声子相互作用更强,这与理论预测定性一致     

银纳米团簇与吡啶羧酸自组装构筑的聚集诱导发光水凝胶

金属纳米团簇由几个至几百个金属原子组成,通常尺寸在1～10nm。其中,银纳米簇(Silver Nanoclusters,Ag NCs)具有合成方法简单、荧光发射波长可调等优点,已成为纳米簇领域里发展前景最好的材料之一。Ag NCs的聚集诱导发光(AIE)现象可以通过超分子策略将Ag NCs与不同类型的小分子材料相结合来实现。通过吡啶二羧酸(2,6-DPA)诱导原子精确的银(9)纳米团簇(Ag9-NCs)自组装,在多重非共价键作用下,构筑了具有AIE特性的水凝胶,其荧光寿命提高了～574倍,荧光寿命达到1.88μs。透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的表征结果证明水凝胶由形状特殊的棱形纳米棒组成。红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)的结果证明水凝胶形成的主要驱动力是氢键和π-π堆积作用。这项工作的开展扩展了原子精确纳米团簇自组装行为的研究,为新型纳米团簇AIE凝胶体系的构筑提供了新的研究思路。     

Y沸石中组装CdSe纳米团簇的实验研究

采用离子交换方法，在Ｙ型沸石筛中首次组装了质量比分别为５％和１５％的ＣｄＳｅ纳米团簇，样品漫反射光谱和透射电镜形貌相的实验结果证实，该制备过程是成功可行的，并得到了分布均匀，尺寸比较单一的团簇材料，采用正电子湮没寿命谱对上述两种样品，Ｙ型沸石原粉和纯的ＣｄＳｅ粉末样品进行测量，得到了有关团簇生长过程及其微结构的有用信息。     

TiO2薄膜的自组装制备及表征

本实验通过水解酞酸四丁酯的方法得到了ＴｉＯ２超微粒胶体溶液，并在室温下将其淀积在表面磺酸基化的有机自组装单层上，制成透明的ＴｉＯ２薄膜，俄歇电子能谱，Ｘ－射线光电子能谱测定结果表明：ＴｉＯ２薄膜是均匀的，膜厚约为３０ｎｍ。     

铜团簇束在硅上碰撞沉积的薄膜形貌和方块电阻

用一种新型磁控溅射气体凝聚团簇源产生Cu_n~-(n是簇原子个数)团簇束,当团簇束分别在偏压V_α为0,1,3,5,10kV的电场中加速后,在真空中,沉积在室温下的P-si(111)衬底上,获得Cu/P-Si(111)薄膜样品。用AFM分析表明:当V_α(?)3kV时,团簇束成膜,膜表面的粗糙度比常规磁控溅射小,且随V_α增加,粗糙度减小。用四探针测薄膜方块电阻,经归一化后可知:团簇束沉积,当V_α(?)3kV时,薄膜方块电阻大于常规磁控溅射的方块电阻,当V_α(?)5kV时薄膜方块电阻已小于常规磁控溅射方块电阻;对于团簇束沉积,薄膜方块电阻随沉积偏压V_α的增加而减小。     

C60-C70混合团簇的基态结构及其融化行为

采用Girifalco势和遗传算法优化计算了(C60)13-n(C70)n(n=0～13)混合团簇的基态结构，结果表明，它们都是二十面体；应用标准的蒙特卡罗方法对(C60)2(C70)11混合团簇的融化行为进行了研究，结果显示，当T=801K时，团簇开始融化，经过一较长的温度区间才达到完全融化．     

含氟聚氨酯大分子单体自组装薄膜的制备及摩擦性能

用己二酸和乙二醇在一定的条件下通过酯化和缩聚两步反应合成聚己二酸乙二醇酯（PEA）,测所得聚酯二元醇的酸酯（Av）和羟值（Qv）,得到合成聚氨酯大分子单体的原料.聚己二酸乙二醇酯（PEA）与等量的甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI-100）反应,加入十三氟-1-辛醇封端,得到含氟聚氨酯大分子单体（FPUOH）.利用分子自组装技术在玻璃基片表面制备含氟聚氨酯薄膜,对其进行结构表征和性能测试.亲水性测试结果表明,自组装薄膜与水的接触角为76.8°,证明了自组装薄膜制备的成功.微摩擦测试结果表明,含氟聚氨酯大分子自组装薄膜修饰的基底具有很好的减摩润滑效果,当载荷为400mN时,自组装薄膜的稳定摩擦系数达到0.09,适合作为轻载荷下的润滑防护保护膜.     

一种基于DNA自组装模型求解最大团问题的算法

基于tiles理论模型和已有DNA自组装模型,结合最大团问题给出基于DNA自组装模型的算法设计,得到具体设计初始分子、规则分子和检测分子所需的DAE块种类.在此基础上采用荧光标记和凝胶电泳生物操作提出了一种求解最大团问题算法.该算法设计tiles的种类为Θ(n2+|E|),其生物操作复杂性为Θ(1).此算法降低了实验的复杂度,而且保证了实验的易操作性和结果的准确性。     

Si团簇的结构特性研究

采用由M．Menon等人的非正交紧束缚模型，结合遗传算法和分子动力学方法，对n=2-20的中小尺寸Si团簇的结构进行了优化，计算了团簇的束缚能Eb、平均配位数CN，裂化能Efrag，总能的二阶差分△2E，HOMO和LUMO的能隙Eg，得出了随着团簇尺寸的增加，构型发生了近球形-长椭球形-近球形的转变、n=4，7，10等团簇具有较强稳定性，团簇中原子之间共价键性结合占支配地位等主要结论。所得的主要结论与已有的从头计算和实验结果相一致。     

Au/席夫碱自组装单层膜的电化学行为

用交流阻抗技术对Au／席夫碱自组装单层膜的电化学行为进行研究的结果表明，酸性较强时，席夫碱单分子膜的膜电容随酸性的增强而增大；实验还表明，Au／席夫碱自组装单层膜可与Cu^2 发生作用，其速度随Cu^2 浓度的变化而不同，为深入研究膜的结构、席夫碱络合物的生物活性等打下了必要的基础。     

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.     

Ⅱ～Ⅵ族半导体团簇的第一性原理研究

本文介绍了Ⅱ～Ⅵ族半导体团簇或量子点CdSe、CdS、HgTe、CdTe目前国内外理论方面的研究进展,主要阐述了应用第一性原理方法对这几种团簇研究情况,如在原子数小于22时基态结构的特点及结合能和能隙对尺寸的变化关系等。并指出CdSe、CdS、HgTe、CdTe等团簇潜在的应用价值。     

单晶硅表面制备稀土改性碳纳米管自组装复合薄膜的摩擦磨损性能

在单晶硅表面制备稀土改性碳纳米管自组装复合薄膜,采用接触角测定仪、扫描电子显微镜以及x射线光电子能谱仪分析表征薄膜的组成和结构,在UMT-2MT型摩擦磨损试验机上评价薄膜的摩擦磨损性能.结果表明:稀土改性碳纳米管可以组装到氧化的硅烷化表面而形成碳纳米管复合薄膜;复合薄膜表现出优异的摩擦磨损性能,在给定的试验条件下,其摩擦系数约为0.10～0.12,并随载荷和滑动速度增加而减小,具有较好的耐磨性能及摩擦稳定性,在微机械表面改性中显示出潜在的应用前景.     

利用自组装膜在模拟体液中诱导结晶的研究

研究了聚电解质自组装膜的制备,及该膜在模拟体液中诱导羟基磷灰石(HA)结晶的实验。利用紫外吸收仪检测到自组装膜膜厚的增长,扫描电镜显示了在普通洁净玻璃表面与装有薄膜的玻璃表面上诱导结晶时所形成的晶体形貌之不同。     

铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜的摩擦学特性

为研究铝金属薄膜上三氯十八硅烷(OTS)自组装分子膜的摩擦学特性,采用自组装的方法在铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜,分析了纳米尺度和毫牛尺度下载荷、滑动速度以及紫外照射对薄膜摩擦学特性的影响.结果表明:制备的OTS自组装分子膜具有疏水特性和良好的润滑性能.紫外照射5 min后,自组装分子膜摩擦力降低;紫外照射15 min时,自组装分子膜的网状结构受到破坏,减弱了润滑效果.在纳米尺度和毫牛尺度下,摩擦力随载荷和滑动速度的增大而增大;铝金属薄膜摩擦系数降低时,自组装分子膜磨损显著降低,摩擦副的耐久性略有提高.     

过渡金属Ag、Ir和Re搀杂硅半导体团簇的电子结构和性质的理论研究

半导体团簇由于其在微电子工业的应用倍受人们关注;而过渡金属搀杂在半导体Si和Ge材料形成不同于原来材料性质的新材料,因此引起了物理化学界的广泛关注和兴趣～([1-9])。 我们曾对Cr、Mo、W搀杂半导体团簇的电子结构性质进行系统的研究,并得到和总结出了一些有意义     

液态金属Cu凝固过程中晶体形核与生长及纳米团簇结构的演变特性

采用分子动力学方法和Quantum Sutton-Chen（Q-SC）多体势,对含有5万个液态金属铜（Cu）原子系统在凝固过程中的晶体成核与生长规律及纳米团簇微观结构转变特性进行了模拟跟踪研究.运用Honeycutt-Andersen（HA）键型指数法和新的原子团类型指数法（CTIM-2）分析了金属Cu原子的成键类型和原子团簇微观结构演变特性.结果发现：在以1.0×1013K/s速度冷却时,体系最终形成晶态与非晶态结构共存的混合结构,非晶转化温度约为673K,结晶起始温度为373K.在以4.0×1012K/s速度冷却时,结晶起始温度为673K,系统形成以1421和1422二种键型或由其构成的面心立方（fcc）（12000120）和六角密集（hcp）（1200066）基本原子团为主体的晶态结构,尤其是由1421键型构成的面心立方基本原子团在晶核生长和纳米团簇结构形成过程中占主导地位.形核和生长过程对凝固微观结构演变特性有重要的影响.     

利用密度泛函理论计算Li2BeN(N=1～12)团簇的最低能量结构及其电子性质

从第一性原理出发,利用密度泛函理论(DFT)计算了Li2BeN(N=1~12)团簇的最低能量结构及其电子性质.计算结果表明,Li2BeN(N=1~12)团簇最低能量结构的对称性与单一成分的铍团簇相比有所下降,能量二阶有限差分随团簇尺寸的增加出现了奇偶振荡现象.从结构稳定性上来看,N=9是Li2BeN(N=1~12)团簇的一个幻数.当N≥10时Li2BeN团簇已经开始具有部分固相的特点.同时发现了团簇中从Be到Li的电荷转移现象.     

MPTS/MPTES复合自组装薄膜的制备及摩擦磨损特性分析

采用分子自组装技术,在单晶硅表面制备3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPTES)薄膜以及MPTS/MPTES复合自组装薄膜,利用原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱仪（XPS）及接触角测定仪对MPTS/MPTES复合薄膜的结构进行分析,并采用DF PM型动/静摩擦系数精密测定仪评价其摩擦磨损性能.结果表明,与MPTS薄膜和MPTES薄膜相比,MPTS/MPTES复合薄膜具有优异的疏水性和摩擦磨损性能,其原因在于MPTS/MPTES复合薄膜的分子体积较大并具有可移动性和特殊的柔韧性,其基底附近呈现出类似于固体紧密排列的结构并具有一定的刚性和承载能力.