碳原子链连接的石墨烯量子点的等离激元激发

基于含时密度泛函理论,研究碳原子链连接的石墨烯纳米结构的等离激元激发和等离激元激发诱导的电子输运。结果表明:随着链的增加,在低能共振区,体系的吸收光谱逐渐红移;当碳原子链较长时,体系在近红外、中红外光谱区都有较强的吸收。在红外光谱区,碳原子链连接的石墨烯纳米结构的等离激元共振模式还取决于碳原子链中原子数的奇偶性;在低能光谱区,强度较大的等离激元共振模式诱导的的电流强度也较大。     

石墨烯量子点二聚物的等离激元激发

基于含时密度泛函理论,研究了石墨烯量子点二聚物的等离激元激发.当2个石墨烯量子点靠近,若量子点间的间隙较大,通过电容性相互作用时,石墨烯量子点二聚物的低能等离激元共振模式随着间隙的减小发生红移.进一步减小间隙时,由于电子的隧穿,二聚物的等离激元共振模式发生了改变,杂化等离激元共振模式形成.杂化等离激元共振模式随着间隙的减小继续红移.石墨烯量子点二聚物等离激元共振模式的演化规律不依赖于石墨烯量子点的形状.     

石墨烯量子点的等离激元激发

基于含时密度泛函理论,研究石墨烯量子点的等离激元激发。和宏观大小的石墨烯相比,由于量子点的尺寸和量子受限效应,石墨烯量子点的等离激元具有一些不同的特征。在低能共振区,光谱线发生展宽和劈裂。石墨烯量子点的等离激元激发依赖于边界的构型。此外,对称性对于石墨烯量子点的等离激元激发也起着重要的作用。     

环形石墨烯纳米结构的等离激元激发

基于含时密度泛函理论,研究了环形石墨烯纳米结构的等离激元激发.在低能共振区,和同尺度大小的石墨烯纳米结构相比,环形石墨烯纳米结构光谱的主要吸收峰发生了红移;体系中有两种主要的等离激元共振模式:低能成键模式和高能反键模式.此外,环形石墨烯纳米结构的等离激元激发对体系尺度的大小也有一定的依赖性.     

石墨烯微米带THz SPPs的激发及场分布特性研究

表面等离激元可以突破衍射极限,具有强局域性,在传感、起偏、吸收、分束等方面具有广泛的应用前景.目前,太赫兹波段的表面等离激元器件研究大多是在远场光谱方面,其近场特性的研究有待更进一步深入.本文基于石墨烯微米带结构,研究了太赫兹表面等离激元的激发及场分布特性.本文设计了能够通过太赫兹波激发表面等离激元的石墨烯微米带结构,数值计算了其表面等离激元的场分布,并制备了石墨烯微米带器件,利用透射式太赫兹近场显微镜激发并测量了石墨烯微米带的表面等离激元,对共振失谐对等离激元场分布的影响进行了探究.研究结果为石墨烯表面等离激元器件在太赫兹生物传感、安全检测、高数据率通信等方面的应用提供了相关指导.     

石墨烯量子点对对苯二酚的检测

以柠檬酸为碳源,采用一步熔融法制备了石墨烯量子点,通过红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱对其光学性能进行表征,同时考察了石墨烯量子点耐光漂白能力和抗盐性. 该石墨烯量子点可应用于对苯二酚的检测,其荧光强度与对苯二酚浓度成良好的线性关系(R²=0.979),方法的检测限为3.1 nmol·L^-1, 线性范围为1.0×10^-7~5.0×10^-6 mol·L^-1.     

大能量振荡情况下储存环中电子束团的粒子稳态分布

本文为周期势场中的布朗运动对外力的非线性响应问题提供了一个稳态解.利用这个解求得了电子储存环中在大能量振荡情况下电子束团的粒子稳态分布,并且和小能量振荡的线性近似结果进行了比较.一、导言储存环中一个电子束团在辐射阻尼和量子激发的同时作用下达到稳态时的粒子分布状况,是电子储存环设计和研究的一个重要物理量,它决定了束团的自然长度和量子寿命.文献[1]和文献[2]在小能量振荡的线性近似下求得了一个电子束团中粒子的稳态分布和自然长度、自然能散等重要参量.     

法布里-珀罗谐振腔中石墨烯的等离激元光学性质

在法布里-珀罗谐振腔内可以实现电磁波和石墨烯中等离激元的耦合并形成等离极化激元.利用麦克斯韦方程结合边界条件得到了谐振腔中的电磁模式,研究了处于谐振腔中的石墨烯对腔模电磁波的影响,发现在太赫兹频段内,石墨烯的存在对腔模的影响较小.同时,利用麦克斯韦方程得到了谐振腔中石墨烯等离极化激元模式,发现谐振腔中石墨烯等离极化激元模式只能在谐振腔内以相对较大的波矢q存在.     

直线型稠环芳烃的分子结构及振动光谱的理论研究

直线型稠环芳烃是一类重要的多环芳烃（PAHs）,具有独特的线型结构和电子特性。利用密度泛函理论研究苯环数n=2～8的七种直线型稠环芳烃（萘、蒽、并四苯、并五苯、并六苯、并七苯、并八苯）的分子结构及振动光谱。在B3LYP/6-311++G(d,p)水平下对七种分子进行几何结构优化,获得振动频率、极化率、能量及热力学参数,分析红外光谱和拉曼光谱,并对振动频率进行辨别和归属,与实测结果一致。分析七种分子的前线分子轨道、分子静电势、Mulliken分布,获得HOMO-LUMO能隙、分子静电势分布和原子电荷分布等与分子微观性质密切相关的数据,为此类多环芳烃的光谱特征、电子结构、反应性以及光电性质的分析提供理论基础。     

吸附对石墨烯量子点电子结构和光学性质的影响

采用紧束缚近似方法研究了吸附对锯齿状六边形石墨烯量子点电子结构和光学性质的影响.研究表明,在吸附浓度为100％时,零能附近存在体态,边缘态被排斥到远离零能区域,且打开量子点能隙.进一步研究表明,零能附近的体态完全位于吸附原子上,边缘态则同时位于吸附原子和碳原子上.在量子点尺寸较小时,由于吸附原子的作用,导致量子点的能隙...     

非对称量子点中弱耦合极化子激发态的性质

采用线性组合算符和幺正变换方法,研究非对称量子点中弱耦合极化子的激发态性质．导出弱耦合极化子的第一内部激发态能量、激发能量和共振频率随量子点的横向和纵向有效受限长度的变化关系以及第一内部激发态能量与电子-声子耦合强度的变化关系．数值计算结果表明：第一内部激发态能量、激发能量和共振频率随量子点的横向和纵向有效受限长度的减小而迅速增大,表现出奇特的量子尺寸效应．     

基于石墨烯复合薄膜的等离激元传感研究进展

 做为由单层碳原子紧密堆积而成的六边形蜂窝状二维晶体,石墨烯具有高载流子迁移率、良好的生物兼容性和优异的化学稳定性。本文简要综述了石墨烯-金属纳米粒子复合薄膜在表面增强拉曼散射研究进展,以及石墨烯等离激元的激发方式和传感性能。在可见光波段,石墨烯和金属纳米粒子之间的耦合使复合薄膜具有强的光学吸收和局域电场增强,从而使复合薄膜可以作为高灵敏的表面增强拉曼基底。在中红外波段,除可以利用石墨烯微纳结构激发等离激元,还可以对介电基底进行微纳加工利用波导模式激发,使得石墨烯等离激元可能用于折射率传感。讨论了石墨烯基复合薄膜研究过程中面临的机遇和挑战,展望了其在表面增强拉曼和传感方面的应用前景。     

准一维量子线中电子的传导性

一条理想的量子线同一条无序量子线耦合在一起,理想链中能量为E的电子波函数,能被无序链中某些格点能量Vn,2在电子能量E附近的格点强烈散射.在Vn,2=E格点,能量为E的电子波函数能发生全反射,也就是"反共振效应".在无序度W较大时,随着W的增大,无序链中能够强烈影响周期链的格点数减少,这使得周期链中电子的局域长度增大,与数值计算结果一致.     

线性多烯类分子—角黄素的理论与实验光谱研究

本文应用显微共聚焦拉曼光谱和紫外-可见光谱研究线性多烯类分子角黄素的微观结构,并结合量子化学的密度泛函方法 B3LYP优化其几何构型和计算其光谱频率.实验与理论结果表明:角黄素分子是以碳碳单双键交替的共轭分子,紫外-可见吸收光谱带比一般π→π跃迁红移,具有很强的π电子离域能力,其拉曼光谱的碳碳单双键的和频和倍频的拉曼光谱强度可达到基频峰强的30%.     

增强GaAs/AlGaAs量子点太阳能电池的设计

随着石油等能源带来的环境污染问题越来越严重,人们对开发清洁、可再生的太阳能的需求也越来越迫切。针对这种现状,设计了一个表面等离激元量子点太阳能电池,它是通过在常规4周期GaAs/AlGaAs量子点太阳能电池的顶端和底端分别引入金属光栅、反射层构成。结果表明,该电池能通过顶端的金属光栅来激发表面等离激元增强透射光,并结合底端的反射作用实现了吸收率的大幅度提升,最大吸收率高达91.44%,同时其量子效率在波长566.9 nm处显示出最大值35.7%。     

三嗪类盘状分子的合成与性能研究

设计合成了以三嗪核为中心,3条π-π共轭席夫碱为手臂及九条烷氧基链分布于周边的新型杂核盘状分子.采用偏光显微镜(POM)、差热分析(DSC)、MS(Materials studios)等方法对这类物质的液晶性能进行了研究.考察了周边烷氧基链的长度,手臂的共轭长度及手臂上所含连接基团的极性大小对这类化合物液晶性质的影响.结果表明:所合成的化合物能形成室温柱相液晶,增加周边烷氧基链的长度使液晶相变的范围扩大;去除极性较大的酯基连接基团及适当缩短手臂的共轭长度后使得化合物熔点大大降低;UV,PL,CV测试结果进一步证明了它们是一类潜在的电子传输半导体材料.     

多支LO声子作用对量子点中强耦合极化子基态能量的影响

本文采用线性组合算符和幺正变换方法研究了量子点中极化子的性质,得到了极化子的基态能量.考虑多支LO声子之间相互作用时,研究了多支LO-声子对量子点中极化子基态能量的影响.结果表明：极化子的基态能量随量子点受限长度的增大而减小;量子点受限长度随振动频率λ的增大而减小.在不同的量子点受限长度下,极化子的基态能量随量子点振动频率的减小而增大.考虑多声子相互作用时,基态能量的附加能量等于电子与多支声子耦合.     

一种基于石墨烯基丝网印刷电极的免标记DNA生物传感器

作者基于色胺功能化的石墨烯修饰的丝网印刷电极构建了一种新型的快速、便携、低成本的免标记电化学生物传感器,用于检测目标DNA单链.研究使用还原氧化石墨烯和色胺通过π-π作用结合,使用戊二醛将其固定到电极表面,并连接氨基修饰的单链DNA探针,制成传感器.运用XPS、拉曼光谱、荧光光谱、高分辨率透射电镜、原子力显微镜等手段表征其组成、形貌以及相互作用.电化学阻抗谱用于表征传感器的测试性能等.本课题构建的DNA生物传感器具有高灵敏度和特异性,检出限低达10~(-11) mol/L,线性区间为10~(-7)～10~(-11) mol/L.     

尿素还原法制备碳量子点

将富勒烯C_(60)和C_(70)分别在空气气氛中350℃下煅烧,然后采用尿素还原法在温和(90℃)条件下制备得到碳量子点;以透射电子显微镜、粉末X-射线衍射、拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱等对碳量子点的组成和形貌进行表征,通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对其光学性能进行研究;并推测碳量子点的形成机制.结果表明,在激发光波长为320nm时,两种碳量子点的荧光最大发射峰波长位于450nm附近,相对荧光量子产率分别为23.24%和27.55%,推测其形成机制为尿素对空气气氛中煅烧过的富勒烯表面氧化位点的还原.该结果为温和条件下合成碳量子点提供了一种新的思路.     

基于表面等离激元的量子相干效应的理论研究

起源于金属中自由电子集体振荡的表面等离激元,具有超小的光学模式体积和亚波长局域的近场增益,为纳米尺度上研究光和物质相互作用带来新的机遇．共振的纳米金属结构的近场区域,具有各向异性的珀塞尔系数,并且可以为量子体系提供近场激发．我们理论上演示了基于表面等离激元结构的单分子共振荧光、原子布居数的本征量子拍频及其在表面等离激元结构中的纳米尺度上的实现、表面等离激元诱导的各向异性珀塞尔系数导致的亚波长尺度自发辐射谱线的变化．这些结果在超紧凑的有源量子器件中有潜在应用．