溶菌酶晶体生长过程中固腋流动体系的流体特性

在用批量法生长溶菌酶晶体的过程中，使用粒子图像测速技术观测晶体生长固／液体系的宏观速度场，使用长工作距离显微镜测定了晶体（110）面的法向生长速率和晶体周围溶液的局域速度场．实验结果表明，固／液体系的平均流速、最大流速以及单个晶体周围的局域流速均具有起伏特性．基于蛋白质晶体的对流一扩散模型，计算了有效浓度边界层厚度δeff,界面溶质浓度Gi以及特征速度V.计算结果表明，在实验条件下，溶菌酶的晶体生长过程主要由表面动力学控制，浮力对流在质量输运中的份量很小，但随着过饱和度的增加，质量传输的份额有增大趋势．计算结果还表明，浮力对流所产生的剪切力的量级为10^-21 N，远小于溶菌酶分子间的键力，因此浮力对流产生的剪切力不会对溶菌酶晶体生长产生很大影响．     

溶菌酶晶体生长过程中固/液流动体系的流体特性

在用批量法生长溶菌酶晶体的过程中, 使用粒子图像测速技术观测晶体生长固/液体系的宏观速度场, 使用长工作距离显微镜测定了晶体(110)面的法向生长速率和晶体周围溶液的局域速度场. 实验结果表明, 固/液体系的平均流速、最大流速以及单个晶体周围的局域流速均具有起伏特性. 基于蛋白质晶体的对流-扩散模型, 计算了有效浓度边界层厚度δ_eff, 界面溶质浓度C_I以及特征速度V. 计算结果表明, 在实验条件下, 溶菌酶的晶体生长过程主要由表面动力学控制, 浮力对流在质量输运中的份量很小, 但随着过饱和度的增加, 质量传输的份额有增大趋势. 计算结果还表明, 浮力对流所产生的剪切力的量级为10^-21 N, 远小于溶菌酶分子间的键力, 因此浮力对流产生的剪切力不会对溶菌酶晶体生长产生很大影响.     

弹性应变能对Ni_(75)Al_(17)Zn_8合金过渡有序行为影响的微观相场研究

微观相场模型研究了弹性应变能对Ni75Al17Zn8合金过渡有序行为的影响.结果表明:原子图像演化经历了:溶质原子簇聚+L10短程有序→L10长程有序化→L12相形成的过程,在形成L12相之前,先发生了基体到低有序度预析出L10相的一次转变,后发生L10→L12的二次转变行为;弹性应变能增大对L10短程有序化进程影响不大,却明显缩短溶质原子的簇聚时间,加快L10长程有序转变;同时,随弹性应变能增大,有助于二维平面L10相晶体取向的单一性,并增大Al,Zn原子的长程有序度,而温度增加,过渡有序相的有序度减小.     

低熔点难溶杂质对nf-f共晶凝固机制的影响

晶体的非小晶面(nf),小晶面(f)形成规律是结晶学研究领域的重要内容.由于结晶机制直接影响着材料的组织性能,因此能否实现小晶面生长向非小晶面生长转变一直是人们所关注的问题.现已发现,当熔体的过冷度足够大时可以导致晶体的小晶面-非小晶面转变.其它因素引起的这种转变尚未见过可靠的报道,本文发现低熔点难溶杂质可以引起非小晶面-小晶面共晶合金中小晶面相的生长机制发生改变.     

切向流动作用下定向凝固界面形貌周期性振荡研究

实时观察研究了切向流动作用下, 丁二腈(SCN)-2%(质量分数)H2O合金熔体固液界面形貌随抽拉速度的变化规律. 当抽拉速度较低时, 切向流动作用能够提高平界面的稳定性. 在中等抽拉速度区域内, 液固界面形态并非稳态, 而是随着抽拉速度的提高, 分别经历了“平界面-胞状界面”和“胞状界面-枝晶界面”两种周期性振荡过程. 分析表明, 振荡生长模式的形成主要有以下两个原因: (ⅰ) 流场对于界面的稳定作用与抽拉速度对界面的不稳定作用之间存在相互竞争, 这是振荡界面产生的驱动力; (ⅱ) 稳态溶质扩散场的建立需要一定的弛豫时间, 这促使界面形态总是以平衡位置为中心振荡生长, 而不能保持稳态生长. 随着抽拉速度的提高, 其对界面形貌的控制逐渐趋于主导地位, 界面发展成为稳态的枝晶生长.     

五磷酸钕晶体生长区界面的研究

在研究五磷酸钕晶体铁弹畴时,我们注意到该晶体的另一种缺陷——生长区界面。所谓生长区界面系指晶体在生长过程中,由晶体自身生长习性决定,受晶体各向异性生长速度所制约的生长面轨迹,该缺陷附近晶格畸变,严重影响器件性能,应用中要避开。我们用X射线形貌术观察和研究了这种缺陷     

弹性应变能对Ni75Al17Zn8合金过渡有序行为影响的微观相场研究

微观相场模型研究了弹性应变能对Ni₇₅Al₁₇Zn₈合金过渡有序行为的影响. 结果表明: 原子图像演化经历了: 溶质原子簇聚+L1₀短程有序→L1₀长程有序化→L12相形成的过程, 在形成L1₂相之前, 先发生了基体到低有序度预析出L1₀相的一次转变, 后发生L1₀→L1₂的二次转变行为; 弹性应变能增大对L1₀短程有序化进程影响不大, 却明显缩短溶质原子的簇聚时间, 加快L1₀长程有序转变; 同时, 随弹性应变能增大, 有助于二维平面L1₀相晶体取向的单一性, 并增大Al, Zn原子的长程有序度, 而温度增加, 过渡有序相的有序度减小.     

添加剂硼对合成Ib型宝石级金刚石单晶的影响

通过将一定比例的无定形硼粉加入到石墨-KOV触媒体系中, 在SPD6×1200型国产六面顶压机上利用温度梯度法成功合成出含硼Ib型宝石级金刚石单晶. 全面考察了添加剂硼对Ib型宝石级金刚石单晶的影响, 包括晶体的生长特点、晶体的形貌和氮含量. 通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)以及红外吸收光谱仪(IR)对合成出的含硼Ib型宝石级金刚石进行表征. 结果显示: 随着掺硼量的增加, 晶体的{111}面生长区域变宽, 而{100}变窄甚至消失; 当更多的硼原子进入金刚石晶格之中, 晶体颜色将变黑, 晶体缺陷增多, 晶体的氮含量也将下降. 本文的研究结果将促进含硼Ib型宝石级金刚石大单晶的技术开发和研究.     

CVD制备SiOx纳米线的各个生长阶段的直接实验证据

在纳米线的制备中, 气-液-固(VLS)生长机制得到了人们的广泛认可, 但该机制的很多细节还停留在模型阶段. 依托实验室自行设计的一台生长条件高度可控的高温化学气相沉积(CVD)系统, 采用较为简便的方法, 直接在Si片衬底上制备出了SiO_x纳米线. 通过严格控制实验参数, 用离位观测捕捉到了纳米线的催化、形核和长大的一系列过程及其相关细节, 并发现纳米线从细到粗的气-液-固(VLS)生长机制. 讨论了气-液-固(VLS)机制中气态Si原子的来源以及纳米线的催化、形核和长大过程中的纳米曲率效应和“纳米熟化”现象, 取得了对SiO_x纳米线VLS催化生长机制的理解的突破.     

纳米晶体材料的有效弹性模量与界面效应

纳米晶体材料的很多性质与界面效应有关，从材料的微观结构特点出发，研究界面对材料的有效弹性性质的影响，首先，将纳米晶体材料看作一种两相复合材料，基体是具有不规则原子结构的界面相，夹杂是具有理想晶格的晶粒相，用Mori-Tanaka方法给出了有效模量的表达式，进而用应变梯度弹性理论，通过对纳米晶体材料的代表性胞元的分析，考察了应变梯度对材料变形行为的影响，分析了界面效应影响材料性质的两种微观物理机制，其一是界面相不规则原子结构的软化效应，其二是界面附近边界层存在引起的硬化效应。     

颅面生长的控制理论

颅面生长的控制理论是颅面生长发育理论的重要组成部分。本文综述了颅面生长的遗传控制理论，功能基质假说和伺服系统理论等的基本内容，介绍了各种理论的特点和局限性，阐述了颅内生长控制理论从遗传到渐成影响的认识变化，并应用各种理论解释了颅面正常生长发育深入研究遗传的渐成因素对因素对颅面生长控制的作用。     

双掺(铜、铈)KNSBN晶体生长及高反射率自泵浦相位共轭的测量

钾钠铌酸锶钡(KNSBN)晶体是目前几种重要的光折变铁电晶体材料之一.KNSBN晶体不仅具有优异的光折变性能,而且与其它光折变晶体材料相比有许多优点,如:(1)易生长较大的单晶;(2)无孪晶,无90°畴,易极化、加工;(3)可以在较大固熔体范围内进行单晶生长,生长组分可调节;(4)易进行不同元素掺杂等.近些年来,人们对不同组分、不同元素掺杂     

基于晶格缺陷的谷极化三维弹性声子晶体的拓扑界面传播特性

晶格缺陷(包括旋错和位错等)广泛存在于各种材料,并呈现出优异的物理和力学性能.在经典波动体系,晶格缺陷态首先应用于二维光学系统,实现了晶格缺陷激发的谷极化界面态和束缚态.本文设计了一种三维弹性声子晶体,其单胞在第一布里渊区的K-H方向线性简并.打破单胞的镜像对称性,该三维弹性声子晶体沿第一布里渊区K-H方向的简并线打开而形成完全带隙,激发出谷极化量子霍尔效应.将晶格缺陷态引入具有谷极化量子霍尔效应的三维弹性声子晶体,晶格畸变导致单胞谷极化拓扑相反转而形成界面,实现了弹性波在三维弹性声子晶体的稳健界面传播.基于晶格缺陷的谷极化三维弹性声子晶体拓扑界面态的实现,突破了传统经典波动系统拓扑波导设计的局限性,为三维复杂拓扑波导器件设计提供了良好的技术支撑.     

微孔晶体的晶化

从宏观和微观角度简要总结了微孔晶体晶化过程及晶化机理的研究,包括微孔晶体的成核与晶体生长(宏观角度)、晶化机理的主要观点、结构导向效应、研究微孔晶体晶化的主要技术手段及最新的研究思路和策略(微观角度).借鉴于致密晶体晶化行为的研究,微孔晶体的晶化过程分为成核与晶体生长两个阶段.在成核阶段,提出了晶核可以从液相(液相成核)、固相(固相成核)或固液相(双相成核)中成核,后被统一为"通用"成核机制.在晶体生长阶段,研究主要集中于生长模式.受制于当前较低分辨率和灵敏度的表征手段以及合成体系的复杂度,人们对晶体的成核与生长机制的认识还存在着极大的争议.在微孔晶体的晶化过程及晶化机理研究中,一项重要的内容是通过特定的表征手段确认在晶化过程中生成的小结构单元,包括色谱、电喷雾质谱、原位和非原位核磁共振、紫外拉曼光谱等.结合实验数据和理论计算可以确定一些单靠实验数据不能确认的结构单元.在微孔晶体的晶化过程中,结构导向剂起到了极其关键的作用.本文简要总结了结构导向剂的种类和导向的典型结构.最后介绍了新近提出的"反向进化"法,该方法可用于研究在晶化的早期阶段生成的小结构单元及晶化起点的结构.     

高速摄像技术观测过饱和NaClO_4气溶胶结晶动力学过程

利用高速摄像系统与光学显微镜联用,观测了沉积在石英基底上的过饱和NaClO4气溶胶结晶时形貌变化的动力学过程.研究发现,过饱和NaClO4气溶胶在相对湿度(RH)为10%时才生成亚稳态的无水NaClO4晶体.生成亚稳态固相的过程按照先后顺序分为3个步骤:生成主茎、产生分枝和深度失水过程.其中晶体主茎保持均匀快速增长,在120ms内完成,一级分枝生长速度受晶体析出和液滴与环境平衡作用的共同制约,完成整个过程的时间是1200ms.伴随着一级分枝的增长,二级分枝的生长也在缓慢进行.相对于晶体主茎和分枝的生长,深度失水过程更为复杂和漫长.     

用全息相衬干涉显微术定量研究晶-液界面的溶质边界层

一、引言 溶液生长晶体,在晶-液界面附近,有关质量输运的真实行为,至今还是一个有待研究的课题。近几年有不少文献报道,采用全息干涉术研究晶体周围的浓度场分布或测量浓度边界层的厚度。然而这些研究均是在自然对流的状态下,进行总体分析。而对输运的重要地带——边界层内的溶质分布,或在强迫对流状态下,层内的变化规律未见报道。另外对检测方法的准确度也未见讨论。     

冷冻浓缩过程冰晶夹带溶质浓度分布模拟

针对冷冻浓缩过程冰晶夹带造成该技术推广使用受限制的问题,采用国内外描述相变微观结构的相场模型,将体系视为水和溶质二元系统,建立冷冻浓缩过程冰晶生长的数学模型,耦合溶质场,从微观上模拟冰晶形貌演变,分析冰晶夹带溶质浓度分布规律.探讨模拟结晶时间、过冷度及模拟初始温度对冰晶夹带浓度分布的影响.结果表明:模拟结果与实验相符合.随着模拟结晶时间的延长,冰晶固液界面的溶质浓度增大,造成溶质夹带增加;过冷度小,溶质扩散率大,冰晶中溶质浓度小,过冷度越大,溶质向液相中扩散越不充分,冰晶中溶质浓度越大;模拟初始温度高,冰晶浓度分布小,模拟初始温度低时,其溶质浓度增大.适当控制这3种因素将减少冰晶的夹带率,降低冷冻浓缩过程的可溶性固形物损失.     

基于水准数据的芦山7.0级地震震间期和同震位移场特征

利用1985~2010年跨龙门山断裂带南段的精密水准观测,并消除2008年汶川地震同震变形的影响,获取了龙门山断裂带南段震间期的地壳垂直形变场.结果表明,双石-大川断裂(龙门山前山断裂)和新开店断裂(大邑断裂南段)之间的芦山地块处于正、负垂直形变梯度带相交的区域,说明该区域在芦山地震前25年内已闭锁.根据2010~2013年穿过震区的水准观测数据,同时消除震前近3年的地壳垂直变形,得到了芦山地震同震垂向位移.同震位移场揭示距离震中最近的达多35水准点最大同震位移达到198.4 mm(相对马雅165基),西北盘(上盘)相对东南盘(下盘)向上运动,显示发震断层以逆冲错动为主.对比芦山地震垂向同震变形和震间期变形,可发现该地震符合弹性回跳学说,芦山地块震间期积累的弹性应变能(位移亏损)在震时得到弹性回跳释放.     

1987年10月7日太阳耀斑单色像、速度场和向量磁场的同时性观测研究

一、观测资料 1987年10月7日太阳活动区NOAA/USAF 4862(N 33,E 16)在0050—0111UT间发生了一个小耀斑,极大在0055UT附近,视面积S_d=27。北京天文台的太阳磁场望远镜对这个耀斑进行了色球单色像和速度场(用Hβ谱线),以及光球单色像、纵向和横向磁场(用Fel 5324谱线)的同时性观测,取得了高质量的观测资料(见表1)。虽然这是一个亚耀斑,但在第22太阳活动周初期对它取得包括单色系、速度场和向量磁场的同时性观测,仍是十     

高速摄像技术观测过饱和NaClO4气溶胶结晶动力学过程

利用高速摄像系统与光学显微镜联用, 观测了沉积在石英基底上的过饱和NaClO₄气溶胶结晶时形貌变化的动力学过程. 研究发现, 过饱和NaClO₄气溶胶在相对湿度(RH)为10%时才生成亚稳态的无水NaClO₄晶体. 生成亚稳态固相的过程按照先后顺序分为3个步骤: 生成主茎、产生分枝和深度失水过程. 其中晶体主茎保持均匀快速增长, 在120 ms内完成, 一级分枝生长速度受晶体析出和液滴与环境平衡作用的共同制约, 完成整个过程的时间是1200 ms. 伴随着一级分枝的增长, 二级分枝的生长也在缓慢进行. 相对于晶体主茎和分枝的生长, 深度失水过程更为复杂和漫长.