从颗粒到粉末到纳米材料

众所周知，人们把肉眼可以看到的物质体系叫做宏观体系，把空间线度小于10^-9——10^-8m的原子、分子体系叫做微观体系。物质颗粒正介于宏观与微观之间，它是描述物料细分状态的个别物理单元，是由原子、分子构成的聚合体。它的大小不一，大如沙石、米粒、纸浆小如尘埃、烟灰、粘土，还有的甚至只能用高倍电子显微镜才能观察到。当然，     

有机化合物蒸汽的第二维里系数

第二维里系数是联系气体的宏观热力学性质与微观分子力学参量的一条有效途径。它不仅在实用上可表示真实气体的状态,而且在理论上还可以验证和发展分子作用势模型,确定分子力学参量,从而预测物质的其它宏观性质。因此,研究第二维里系数是一个既有实用意义又有理论意义的课题。我们建立了一套精密测定第二维里系数的设备(见图1)。其可测温度范围为60—120℃,恒温至±0.01℃,压力测视到±0.01毫米汞柱,真空度可达10~(-5)毫米汞柱。     

天然纤维素物质模板制备功能纳米材料研究进展

自然生物物质特殊的天然结构赋予其人工材料所难以比拟的优异功能,是构建人造功能纳米结构材料理想的模板物质.天然纤维素物质作为一种常见的天然高分子化合物,从宏观到分子层次的独特阶层结构及其在纳米层级上的多孔网状形貌可期赋予以其为模板而制备的有关人造材料独特的性质和功能.以纳米层级的精度和客体基质(无机和有机的)精确复制自然纤维素物质,能够最大限度地把其优异性能(如多孔隙结构和高内表面积)引入到相应的人造材料中去.应用表面溶胶-凝胶方法可以在纤维素物质的纳米纤维表面以纳米级别的厚度可控沉积金属氧化物凝胶薄膜,特定功能的客体物质能够进一步地表面组装于其上;继之以合适的方法去除纤维素模板成分即得到相应的具有纤维素物质阶层状结构和形貌的人造功能材料.本文简述了以此为基础设计和构建新型纳米结构材料(如金属氧化物及其复合纳米材料、聚合物纳米材料、硅和金属纳米材料等)的研究进展.以自然纤维素物质为模板或支架开发功能材料是一条获得新型功能纳米材料的简便、低成本和对环境友好的捷径.     

名词解释

【均衡补偿过剩状态】地震观测和重力观测的资料表明,地壳可以分成两层:上层是密度较小的硅铝层;下层是密度较大的硅镁层. 如果地壳在全球的厚度和组成物质都是一致的话,那末整个地球完全处于物质的“均衡状态’,地球表面就没有海陆之分,也没有高低之别,地球就成为一个圆球形,在地球上任何地点侧t到     

铁磁性

铁磁性是物质在凝聚相(晶态)的各种各样的极有趣味的物理性质之一。决定物质在铁磁状态下的特征的基础是其中的自发的平行排列着的原子磁矩,这种自发的平行排列是与外磁场无关的。单位体积中原子磁矩的向量总和——自发磁化强度 I_s—是物质在铁磁状态下的一个宏观特征量。在铁磁体中,不加外磁场而有 I_s(?)0的存在是晶体中     

石墨烯的组装和织构调控:碳功能材料的液相制备方法

石墨烯是sp2杂化碳质材料的基本结构单元,为构筑具有特定结构和功能的碳质材料带来新的契机.通过石墨烯/氧化石墨烯的液相组装和组装体织构的二次调控可以实现新颖碳功能材料的可控制备,这种液相制备方法实现了碳结构单元在溶液相直接自组装构建固相碳质材料.相比较而言,碳功能材料制备的经典方法,如固相炭化方法侧重于材料宏观尺度的结构和形态调控(如炭纤维),气相沉积方法长于在微观层面实现材料结构控制(如碳纳米管);而这种基于石墨烯自组装的液相制备方法架起了从微观到宏观的桥梁,实现了材料介观织构的精确构建.结合本课题组近年来的研究工作,本文对与石墨烯相关的液相结构组装和组装体织构调控方面的研究进展进行了简要评述和前景展望,并着重介绍了几种新颖的石墨烯基多孔碳功能材料.     

生命信息科学概述

引言人类对客观世界的认识总是从简单到复杂;从宏观到微观;从局部到整体;从具体到抽象,科学的重点也随着人类对大自然认识的深化而转移。一、物理学革命: 传统的概念认为:看得见、摸得着的东西是物质,19世纪物理学家法拉第、麦克斯韦、赫兹使物理学导致了一场大革命,论证了无静止质量物质(以下简称能量物质)——电磁波是物质运动的一种形式,论证了每一种有静止质量物质(以下简称质量物质),都对     

用高压电子显微镜观察拉伸载荷下α-Ti中裂纹扩展的动态过程

高压电子显微镜使用的试样较厚,能更好地反映材料在实际使用中的状态。近年来,利用高压电子显微镜进行范性形变过程和裂纹扩展的动态观察,已经受到越来越广泛的重视,力图将材料的微观形变过程与宏观力学性能联系起来。     

物理常数的几个问题

物理常数是物理学中用到的、反映物质客体物理属性的、不变的或相对不变的数。它分为普通物理常数和基本物理常数。普通物理常数是描写宏观物质的普通物理性质的物理常数。例如,铁的密度7.86克/厘米~3、水的折射率1.33、铜的电阻率1.55×10~6欧姆/厘米。由于宏观物质的大量存在和物理性质的多样性,普通     

虫子也很美丽

<正>了解自然,需要细致入微的观察,如果你做不到仔细观察虫子,那么,就请你跟随摄影师的镜头,去认识这些美丽的小生灵吧。印度尼西亚摄影师尤迪·索维擅长利用超微距镜头,拍摄纤毛毕现的虫子,带给人们很强的视觉冲击力。尤迪表示:"要拍摄到漂亮的虫子照片,光有技术是不行的,还得有耐心和爱心,这样才能发现虫子之美,并用镜头把这种美感表现出来。"     

相变中的软模

《相变中的软模》一文介绍了物质相变研究中从静态研究到动态研究这一转变,特别是介绍了引起物质相变时“序参量”这一概念。“序参量”是一个重要概念,它联系了宏观现象与微观构象之间的关系,值得重视。     

从稳定孤子到混沌型格点孤子的宏观实验研究

近30年来,由于孤立子现象在物理学的几乎所有领域得到了广泛应用,孤立子的理论、实验和应用研究成为一个重要的热门研究课题.孤立子的直接宏观观察是人们一直感兴趣的重要问题.自从1984年吴君汝等在振动台上观察到了狭长槽内非传播流体孤子以来,振动台上的非线性体系的宏观实验给我们提供了一个很好的实验场所.宏观“单原子”格点体系的各种激发为Denardo等所观察到.文献[5]给出了受参数激励的颗粒体系中的局域结构.在微观系统,对双原子非线性格点系的研究揭示了更丰富的孤子结构.相应的参数激励下宏观双原子格点体系的各种模式也被观察到.     

用超冷原子实验求解理论物理的强关联Hubbard问题

量子物质的许多行为常常令理论物理学家头痛. 例如高温超导体, 其中的机理至今仍未被真正理解. 某些磁性金属(如锰-硅合金)的电阻随温度的升高按照T1.5的规律变化, 而不像一般金属那样遵从T2规律. 还有一种情况, 当中子被紧紧压挤在一起时, 其中的夸克会失去它们的全同性, 形成单一均质的流体——夸克-胶子等离子体. 宇宙学家认为, 这种等离子体最早形成于大爆炸之后的几微秒, 最近在美国Brookhaven的相对论重离子对撞机(RHIC)中. 也观察到了这种单一均质的等离子体. 上述这些量子物质有一个共同点: 即在组成这些物质的粒子之间有着很强的关联性. 对于弱关联的材料, 相对来说容易理解. 我们可以从无相互作用粒子出发(如理想气体), 渐进引入相互作用, 而后外推得到材料中粒子总体的运动行为. 然而对于强关联材料, 例如高温超导体, 不可能从“理想电子气”或“晶格振动之独立正则模式”的思路加以解释.     

关于纳米地质和纳米天文

纳米物质或毫微物质(1纳米=10~(-9)米),是自然界物质结构的一个层次,它们处在微观粒子和宏观物体交界的过渡区域,具有许多既不同于微观粒子、又不同于宏观物体的特性。纳米科学技术的发展,启发我们思考纳米地质和纳米天文问题。     

巨额投资石墨烯回报有望

去年．英国曼彻斯特大学的科学家因分离和发现石墨烯材料的神奇特性而获得2010年度诺贝尔物理学奖。一年后的今天．英国政府意识到这种物质——只有一个碳原子厚度的材料——的巨大潜力．用科学家和工程师们的话说．这种神奇材料可以更低的成本和更高的效率制造从触摸屏到塑料等材质。     

相图研究的现状及发展

一、相图研究的意义 相图是对一个物质体系相平衡进行图示的总称。它描述的是一个体系当相平衡时在给定状态条件下另一些热力学变量的变化轨迹,所提供的相平衡信息对人们研究物质世界具有重要意义。当今相图的广义概念,包括了物质相的热力学性质和相平衡研究的整个内容。相图研究的物质对象涉及各个工业和技术领域。在材料科学中,它是选择材料成分、制定处理工艺     

非接触化学机械抛光的材料去除模型

探讨了化学机械抛光中抛光垫和晶片处于非接触状态下的材料去除机理, 认为磨粒对材料的去除贡献主要是通过犁削作用而实现的. 并在此基础上发展了一个用来预测抛光垫和晶片处于非接触状态下材料去除率(MRR)的新模型. 通过与实验数据的比较, 该模型对非接触状态下MRR的变化有较好的预测效果. 模型的数值模拟表明: 晶片的相对速度u与流体黏度h是影响非接触状态下MRR的最主要的两个因素; 晶片所受载荷w_z的变化对MRR也有影响, 但影响的效果和相对速度与流体黏度相比不明显; 当磨粒半径r≤50 nm时, 可以忽略磨粒尺寸的变化对MRR的影响.     

全景摄像机的原理与进展

全景摄像机已经发展到高清、网络化。目前多见的是如下4种:鱼眼全景、多镜头拼接全景、反射式全景、双鱼眼全景。四种全景摄像机的发展与技术各有特点:鱼眼全景,最早出现,技术最成熟简单;多镜头拼接全景,可以实现超高像数图像,但是图像边缘融合、整体白平衡等有待改善;反射式全景,采用反射式光学,弥补了鱼眼全景四周图像解析度不高的缺点;双鱼眼全景,鱼眼和多镜头技术的结合,可实现水平垂直360度图像拍摄。     

量子尺寸效应导致的金属薄膜材料的奇异超导性质

我们在硅衬底上制备出了厚度在原子尺度上可控、宏观尺度上均匀的铅薄膜。我们观察到了随着厚度一个原子层一个原子层增加时薄膜超导转变温度的振荡现象。我们证明,这种振荡行为是量子尺寸效应的结果。在这种薄膜中,电子德布罗意波的干涉行为类同于光的法布里-玻罗干涉,会导致量子阱态的形成。量子阱态的形成改变了费米能级附近的电子态密度和电声子耦合强度,从而最后导致了超导转变温度的变化。我们的工作表明:通过精确控制这种厚度敏感的量子尺寸效应,可以调制材料的物理和化学性质。量子尺寸效应导致的金属薄膜材料的奇异超导性质@张…     

奋进中的单分子科学

<正>单分子作为物质世界中独立稳定的基本单元,是构造物质的基因,是最稳定的量子化单元,是调控生命过程的关键,具有丰富的科学内涵.单分子科学与技术是人类极限的挑战和各国竞争的制高点,其发展可广泛推广和应用到其他领域,可解决物理、化学和生命科学等领域存在的许多关键科学问题,具有重要意义.过去数十年间,得益于纳米尺度加工技术等实验方法的迅速发展,研究者已经在实验室成功构筑出模型器件,实现了对单个分子、团簇、超分子的物理化学性质的实验表征.基于此,一系列不同于宏观材料性质的新奇物理化学特性已经被报道.