形状和原子数对纳米晶粒铟热力学性质的影响

应用热力学和固体物理的理论,从微观角度得到纳米晶德拜温度的变化规律及热容与表面原子数、体内原子数、形状因子、温度等的关系.以铟纳米晶为例,研究了形状、原子数对纳米晶热容的影响.结果表明纳米晶德拜温度与原子相互作用和结构、原子数、形状有关.研究纳米晶热容时,表面效应和形状因子不能忽略.铟纳米晶的热容随温度升高而增大,其中表面热容受形状的影响较大,而体内热容与形状无关.在各种形状的纳米晶粒中,立方形纳米晶粒热容最大.表面热容和体内热容均随原子数增加而增大.     

形状和原子数对纳米金刚石表面性质的影响

研究了纳米金刚石的德拜温度、格林乃森参量、热容量、热膨账系数随原子数、形状的变化规律,探讨了原子数和形状对其热力学性质的影响.结果表明:①纳米金刚石的德拜温度随原子数增多而增大,在3种形状中,以立方体形的德拜温度为最大,而杆状为最小;②纳米金刚石的格林乃森参量和热膨胀系数均随原子数的增多而减小,在3种形状中,以立方体形的值为最小,而杆状的值为最大;③不同形状不同原子数的纳米金刚石的热容量均随温度升高而增大;④当原子数很大(即1/N趋于零)时,形状的影响消失,而且它的德拜温度、格林乃森参量、热容量、热膨胀系数分别趋于块状晶体的结果.     

线度和形状对纳米晶体弹性模量的影响

利用具有可变形状的直角平行六面体形的纳米晶模型,应用固体理论,求出纳米晶的弹性模量的表示式.以纳米金刚石为例,探讨线度和形状对纳米晶弹性模量的影响.结果表明:纳米金刚石的弹性模量随原子数的增多而增大.原子数较少时,变化较快,且3种形状的弹性模量的差别较大;原子数较多时则相反.当原子数趋于无穷大时,形状引起的差别消失,都趋于块状晶体的结果.3种形状中,杆状的弹性模量修正量最小,而立方状的最大.在对弹性模量的影响方面,温度、线度、形状这3种因素中,以线度和形状的影响更显著.     

晶体铟的德拜温度和格林乃森参量随温度变化规律研究

研究了原子相互作用势与晶体德拜温度的关系．考虑到原子作非简谐振动，得到了格林乃森参量随温度变化的规律．以晶体铟为例，探讨了晶体德拜温度随温度的变化规律，理论计算与实验基本符合．     

德拜温度不为常数时晶体的热力学函数

确定了晶体的德拜温度随温度变化的普适关系,导出了在此关系下晶体热力学函数的表达式.在此基础上,研究了铟的德拜温度和定压热容量随温度变化的规律.结果表明:理论计算与实验值基本一致.其中,在低温段和高温段理论值与实验值符合得较好,而中间段符合得稍差.     

金纳米微粒晶格畸变和结合能的尺寸形状效应

利用紧束缚分子动力学的方法,模拟了球形和立方体金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能. 研究表明,原子数为108, 256的立方体纳米微粒的稳定结构是非晶态,而其他尺寸的球形和立方体形微粒则是面心立方结构. 对于晶态结构,在一定的形状下,金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能随着微粒尺寸的减小而降低;而在微粒原子数一定时,球形金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能的变化量分别要小于立方体形微粒的相应变化量. 由于晶体-非晶转变对于最近邻原子间距的影响非常明显,因此最近邻原子间距可以作为晶态和非晶态纳米微粒的一个判据. 通过线性拟合模拟数据, 定量地给出了形状对于最邻近原子间距变化量的贡献为总变化量的2%,而对于结合能的贡献为总变化量的15%. 本文模拟的最近邻原子间距的数值与文献上报道的实验结果符合得很好.     

线度和非简谐效应对Ag纳米晶热力学性质的影响

应用固体物理和统计物理的理论,考虑原子作非简谐振动,从微观角度研究了Ag纳米晶的热膨胀系数、格林乃森常数、化学势等随温度的变化规律.结果表明:①在简谐近似下,Ag纳米晶不会有热膨胀,其格林乃森常数为零,非简谐效应导致热膨胀系数和格林乃森常数都随着温度升高而增大,但变化较慢.②球形Ag纳米晶的化学势大于平面块状晶体的化学势,且粒子线度愈小,两者相差愈大;其中,由界面弯曲引起的化学势修正μ′e随粒径的减小而增大,粒径较大时,μ′e将不变.③球形Ag纳米晶受温度的影响大于平面块状晶体,总化学势随温度升高而减小,但变化缓慢,由界面弯曲引起的化学势修正μ′e随温度升高而增大,且温度愈高,μ′e的变化速度愈快.④非简谐效应影响纳米晶热力学性质的本质在于它改变了原子的相互作用势形式和总相互作用能.     

德拜温度随压强变化时晶体铟热力学性质研究

确定了在低温时晶体德拜温度随温度和压强变化的规律．在此基础上得到了晶体热力学函数的表达式．对铟晶体作具体计算，得到了定容热容量和弹性模量随温度、压强的变化关系式．结果表明：当压强较低时，压强对定容热容量和弹性模量的影响非常小，可忽略不计；而当压强较高时，影响较大，其增加或衰减速度明显，且其弹性模量有最大值出现．     

18 CrNiWA钢中温转变组织

应用光学显微镜及电子显微镜对18 CrNiWA钢经不同温度奥氏体化及等温处理所得的组织进行了研究,发现该钢在整个中温转变温度范围内可同时存在块状铁素体及板条状铁素体(即贝氏体铁素体),这是两种不同类型的铁素体组织。提高等温温度或降低奥氏体化温度有利于块状铁素体形成;反之有利于贝氏体铁素体转变;并得出这种中温块状铁素体具有以下的相变特征:(1)无浮凸效应。(2)三维形态呈等抽状或不规则的外形,它是由高密度位错的块状亚结构所组成。(3)可同时在晶内和晶界形核。(4)能跨越原晶界或孪晶界而生长,并仍保留原奥氏体晶界的痕迹,但不继承孪晶组织。(5)形成温度较高时,得到无碳化物析出的块状铁素体包围着的岛状组织,后者含碳量远高于原始的平均成份;形成温度较低时,在块状铁素体中可析出单向或多向分布的碳化物。上述(1)～(4)四种相变特征与块状转变相类似。我们初步认为这种中温块状铁素体的形成是铁原子短程扩散的γ→α转变与碳原子长程扩散的综合结果。     

材料的电输运性质与电子高能级分布研究

讨论了孤立原子、块状材料、薄膜材料、纳米材料的电子高能态分布的特点及其产生这种特点的原因.指出,由于原子物理学学科分工的特点,没有讨论孤立原子的核外电子的能级分布与温度的关系(也无法讨论);而块状材料和薄膜材料的电子高能态之所以分布在表面上,是与其形状有关的,原因在于表面上存在着缺陷原子,而这些缺陷原子周围存在着悬空键,块状材料和薄膜材料的电子能态分布是连续的,这种连续性是由块状材料和薄膜材料单位体积里包含大量的原子造成的;纳米材料的电子能态是不连续的,这种不连续性是由于纳米颗粒本身包含有限的原子个数造成的.同时定性地解释了稳恒电流无趋肤效应而交流电和超导电流产生趋肤效应的物理原因.     

钇钡铜氧系统单相高T_c超导体的研究

采用固相反应法制样,使用两组初始原料BaO—CUO—Y_2O_3和BaO—Cu_2O—Y_2O_3合成出超导中点转变温度93.6K,零电阻温度92·OK,转变宽度△T_c=1.2K,起始抗磁转变温度92.9K单相陶瓷超导体.讨论了不同烧结条件与物相形成关系等问题.     

层状半导体MoSe2/WSe2热学性能参数定量分析

利用键弛豫理论与局域键平均近似方法对过渡金属MoSe₂和WSe2的热学参数进行了定量分析,建立了热膨胀系数、晶格常数、热应变分别与温度的函数关系式,揭示了层状半导体材料热学参量的温度效应物理机制,并获得了块体MoSe2和WSe2的德拜温度分别为276,260 K.实验结果表明,热膨胀系数与德拜比热成正比,与原子结合能成反比;温度高于材料的德拜温度的1/3时,晶格常数、热应变与温度呈线性关系.     

层状半导体MoSe2/WSe2热学性能参数定量分析

利用键弛豫理论与局域键平均近似方法对过渡金属MoSe₂和WSe2的热学参数进行了定量分析,建立了热膨胀系数、晶格常数、热应变分别与温度的函数关系式,揭示了层状半导体材料热学参量的温度效应物理机制,并获得了块体MoSe2和WSe2的德拜温度分别为276,260 K.实验结果表明,热膨胀系数与德拜比热成正比,与原子结合能成反比;温度高于材料的德拜温度的1/3时,晶格常数、热应变与温度呈线性关系.     

Y-Ba-Cu氧化物超导体的磁学特性的研究

用Faraday磁天平研究了77K附近YBCO超导体的磁学性质,表明实验制得的样品类似于第Ⅱ类超导体,并且在转变温度以上遵循Curie-Weiss定律。该样品的T_o为87.4K,转变宽度为3.1K。样品的组成、烧结和冷却条件等对超导特性均有影响。     

钙钛矿La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3三层薄膜的磁输运性能

高温超导材料YBa2Cu4O8(YBCO)和铁磁材料La2／3Ca1／3MnO3(LCMO)形成的三层薄膜LCMO／YBCO／LCMO由对靶溅射技术制得．与YBCO单层薄膜相比，由于超导／铁磁系统中的磁性邻近效应，三层薄膜表现出较低的超导转变温度(Tc,ON)．与LCMO单层膜相比，三层薄膜的金属半导体转变温度(TMS)被提高并且强烈依赖于YBCO层的厚度．随中间层厚度的变化，磁电阻显示出非单调行为，长振荡周期被发现．结果表明，当YBCO处于正常态时两层LCMO膜之间存左着磁性自旋相互作用．     

Superconductivity in compressed lithium at 20 K

Superconductivity at high temperatures is expected in elements with low atomic numbers, based in part on conventional BCS (Bardeen-Cooper-Schrieffer) theory. For example, it has been predicted that when hydrogen is compressed to its dense metallic phase (at pressures exceeding 400 GPa), it will become superconducting with a transition temperature above room temperature. Such pressures are difficult to produce in a laboratory setting, so the predictions are not easily confirmed. Under normal conditions lithium is the lightest metal of all the elements, and may become superconducting at lower pressures; a tentative observation of a superconducting transition in Li has been previously reported. Here we show that Li becomes superconducting at pressures greater than 30 GPa, with a pressure-dependent transition temperature (T(c)) of 20 K at 48 GPa. This is the highest observed T(c) of any element; it confirms the expectation that elements with low atomic numbers will have high transition temperatures, and suggests that metallic hydrogen will have a very high T(c). Our results confirm that the earlier tentative claim of superconductivity in Li was correct.     

掺Si对Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O体材料的超导电性和微结构的影响

自从Maeda等人发现Bi-Sr-Ca-Cu-O材料的超导电性以来,Bi系体材料和薄膜材料的研究已取得了重大的进展。为了实际应用的需要,直接在Si或SiO_2衬底上制备Bi-Sr-Ca-Cu-O膜是很必要的,因此需要知道Si对Bi系材料超导电性的影响。本文报道了掺Si对Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O体材料的超导电性的影响的初步研究结果。     

强关联和自旋磁交换作用对高温超导体临界温度的影响

提出了一种可能的超导理论，该理论强调了格点上的强关联 自旋磁综合利用知雪导机制中的重要性。推出了铜氧化合物超导体的临界温度公式。结果表明，临界瀑 仅强烈地依赖于自旋磁相互作用和格点 的强关联相互作用，而且也依赖于掺杂浓度。