自组装低维无机/有机异质结纳米材料

一维有机-无机异质结纳米材料因自身具有突出的光学和电学的性能而备受关注.在这种异质结材料内部,有机和无机的组分相互作用形成多个功能界面.这种新材料不仅保留了原来单组分的本征特性,还会通过界面强的作用产生新的特性,真正实现"1+12"的协同性能.认识和解释分子自组装的控调规律;通过分子结构的裁剪和作用力的调控实现小尺度低维分子聚集态异质结构的大面积、高有序组装;理解分子聚集态尺度下分子间弱相互作用产生的协同驱动机制和通过杂化/异质自组装优化原有功能,获得新结构的分子低维聚集态结构并在分子自组装体水平上研究结构变化导向的特殊性质,对基础科学研究的发展具有重大的科学意义.在本文中,我们主要讨论了制备异质结纳米材料的方法以及这些材料在电子和光学领域的应用.     

近场光学高密度存储研究进展

鉴于高存储容量和高传输率在未来数据存储方面的重要性 ,近场光学存储作为一种新的高密度存储手段 ,近年来受到很多关注 .近场光学存储主要有三种方案 :固体浸液透镜方案、探针型方案以及超分辨率的近场结构 .本文对这三种方案的实现方法以及最新的进展作了较详细的阐述 .     

基于二维纳米材料的电化学疾病传感器

疾病的早期诊断对人类健康具有重要意义,通过监测与疾病相对应的生物标志物的浓度异常是实现疾病检测的重要手段之一.近年来,由于具有独特的物理、化学、电催化等特性,以石墨烯为代表的二维纳米材料受到广泛关注.基于二维纳米材料的疾病传感器具有微型化、响应速度快、灵敏度高等优点,有望使传感器的开发和早期疾病检测进入一个新阶段.本文概括介绍了近几年基于二维纳米材料的电化学生物传感器的研究进展,并对基于二维纳米材料的疾病传感器的发展前景进行展望.     

低维量子材料的研究进展

许多新奇的量子效应可以在一些特殊的材料中被观察或者观测到,这一类材料是量子效应的载体,被称为量子材料。对量子材料的研究正在引领新的技术革命,是多个研究领域的前沿热点方向。由于低维材料中电子与电子之间的关联性和电子明显的限域效应,其中存在着丰富且奇妙的量子效应或者行为。文章主要从材料中的量子效应出发介绍了影响量子材料基本特性的几种机理,并着重介绍了几种低维量子材料(拓扑绝缘体、石墨烯、硅烯、锗烯)的发展历程、发展现状和目前所面临的挑战。     

表面化学修饰调控无机二维纳米材料的磁性及其应用

无机固体材料中的电子自旋态是决定其磁学行为的核心因素,同时也是实现高效磁能转化和灵敏磁响应的重要基础.近年来,由于具有新奇自旋结构和维度降低带来的新奇量子态,二维纳米材料,特别是单层和寡层无机二维材料,其磁学性能引起了广泛研究,极有希望应用于下一代自旋电子器件中.二维纳米材料具有极高比表面积使得表面态非常重要,因而化学修饰策略能应用于调制其本征物性.本文概述了近年来发展的利用表面化学修饰对无机二维纳米材料本征磁性调控的系列进展,并基于此将该类材料广泛应用于磁电阻、磁热效应等.     

近场微波显微镜在超导材料高通量表征中的应用与前景

"材料基因组计划"旨在缩短材料的研发周期,作为材料研发中不可或缺的实验环节,各种高通量合成和快速表征技术的发展也越来越受到重视.近场微波显微镜因具有微区扫描快速表征的能力,适用于组合材料的微波特性快速表征.本文针对超导材料的一些重要物理参量,分析了近场微波显微镜对高通量薄膜快速表征的个别案例.并以衰逝微波探针显微镜为例,介绍了该类仪器的构成、测量原理和数据分析方法,简要探讨了其应用于超导机理和电子学器件研究的前景.     

自组装低维无机/有机异质结纳米材料简

一维有机-无机异质结纳米材料因自身具有突出的光学和电学的性能而备受关注. 在这种异质结材料内部,有机和无机的组分相互作用形成多个功能界面. 这种新材料不仅保留了原来单组分的本征特性,还会通过界面强的作用产生新的特性,真正实现“1+1>2”的协同性能. 认识和解释分子自组装的控调规律;通过分子结构的裁剪和作用力的调控实现小尺度低维分子聚集态异质结构的大面积、高有序组装;理解分子聚集态尺度下分子间弱相互作用产生的协同驱动机制和通过杂化/异质自组装优化原有功能,获得新结构的分子低维聚集态结构并在分子自组装体水平上研究结构变化导向的特殊性质,对基础科学研究的发展具有重大的科学意义. 在本文中,我们主要讨论了制备异质结纳米材料的方法以及这些材料在电子和光学领域的应用.     

主族层状低维半导体的偏振光探测器

偏振探测在成像、遥感和生物检测等领域具有非常广泛的应用.为了契合光电领域高度集成化的发展目标,偏振光探测器的器件结构需要跳出复杂的检偏器与探测器分离式结构模型,开发新型探测路线.对偏振光天然敏感的主族层状低维半导体可实现直接偏振光探测,实现探测结构的简化.基于Ⅳ族锗系和锡系的低对称性层状半导体在短波近红外具有较高的光响应以及偏振灵敏度,并且基于二维GeSe的偏振光探测器已经实现对近红外实物的二维式扫描偏振成像.基于Ⅴ族锑系和铋系的层状半导体在可见光波段具有较宽的光谱响应以及低的探测噪声,也已实现偏振成像.基于该两类主族层状低维半导体的偏振成像为未来偏振图像传感技术提供了一种简洁可行的思路.     

硅基低维发光材料的研究进展

20世纪90年代,作为硅基光电子学的一个主导发展方向,硅基低维发光材料的研究取得了一系列重要进展。一方面,硅基超晶格、量子阱以及多孔硅的研究不断深化,具有潜在的发展优势。另一方面,由各种成膜技术形成的各种纳米晶硅薄膜、硅基纳米微粒以及由自组织生长方法制备的硅基量子点的研究崭露头角,亦呈现出良好的发展势头。本文综合评述了各类硅基低维材料在发光特性方面的研究进展。     

低维系统Peierls分步相变理论

一、引言 最近以来,人们对高T_c超导的实验和理论探索表明:高T_c超导机制与准二维母体材料(如La_2CuO_4)的Peierls失稳性密切相关。然而,另一方面的事实是经典的Peierls相变理论在解释La_2CuO_4电阻率反常,光电子谱及其电子结构的能带计算结果时碰到了无可逾越的困难。因此,准确认识低维系统Peierls失稳性的物理特征无疑会对目前高T_c超导机制的研究提供有益的启示。     

多自由度Hamilton系统的Birkhoff低维环面

考察平面上原点O的某邻域U上保面积的C~l(l≥3)微分同胚f:U→R~2,满足f(O)=O,且f在原点处的导映射Df(O)有一对纯虚根e~(±iω_0),ω_0≠2πm/n,即原点是f的椭圆型不动点,在通常情况下可将f写成f=B C,其中B限制在每个圆周p~2 q~2=2τ上等干旋转一个角度ω(τ)=ω_0 ω_1 …,C代表高阶项.显然每个圆周p~2 q~2=2τ都是B的不变圆周.通常f不能把每个圆周都保留下来,但是根据著名的KAM定理,大量使得ω(τ)满足Diophantine条件的不变圆周并不破裂,它们经过高阶项C的摄动后只是稍微变形.然而在通常情况下,使得ω(τ)为有理数的圆周经过提动后一般会破裂,从而产生f的有限多对周期点,其中一半是双曲的,一半是椭圆的,如Birkhoff不动点定理所示.对于那些椭圆型周期点附近的情况可以重复上面的论述而得到一个无限嵌套的自相似结构,从而形成一个复杂的图象.     

具有低维正则奇流形的偏微分方程

关于Fuchs型偏微分方程,即已有许多工作,(1)式中A,Q均为及之m次多项式,系数在(t,x)∈C~(1 n)={(t,x),x=(x_1,…,x_n)}中原点附近解析。Kashiwara与Oshima称(1)式为具有正则奇流形t=0,其余维数为1。Malgfange对具有正则奇点的Fuchs常微分方程     

咪唑取代的三苯甲基自由基的合成表征及其光学性质

有机发光自由基材料是一类新型的发光材料,从分子轨道的电子排布来看,其发光是区别于传统材料的双线态激子发光.目前具有发光性质的有机自由基材料种类较少,并且大部分分子稳定性差、荧光量子产率低.本文以稳定性较差、荧光量子产率较低的三(2,4,6-三氯代苯基)甲基自由基(TTM)为骨架,在分子外围引入咪唑基团,得到两种改良的发光自由基TTM-Imz2和TTM-Imz3,详细表征了两者的光物理性质和稳定性,并应用于有机电致发光器件(OLEDs).结果表明,两者溶液中的荧光量子产率及稳定性相比于TTM均有大幅提升,并实现了波长较短的橙光发射,其中以TTM-Imz3制备的橙光OLED的最大外量子效率达到2.9%.     

低维自旋电子材料的理论设计与调控

自旋电子器件利用电子的自旋进行信息的传递、处理与存储,是未来信息技术的重要载体.低维体系具有显著的量子耦合效应,是研究电荷/自旋相互作用机制、发展纳米自旋电子器件的重要载体.由于缺陷、杂质、界面以及边界效应等提供的冗余自由度,使得长程有序磁性体系的制备、维护和调控远无法达到器件化的基本条件,寻找具有高居里温度、高自旋极化率等特性的低维材料是目前面临的挑战.基于密度泛函理论、热动力学模拟等第一性原理方法的计算结果,应用合适的物理统计模型,可以加深对低维材料结构-机制-性能的认识,为自旋电子学材料的发展提供理论支持,并通过应力和电荷掺杂,对低维材料的磁性进行调控.     

低维碳材料水伏效应的传感应用

以碳纳米管和石墨烯为代表的低维碳材料在与液体作用时,表现出一系列新的生电效应,如波动生电、射流生电、液滴生电、蒸发生电、湿度生电等,这些现象被统称为水伏效应,并成为近年低维功能材料领域研究的新热点.这些发生在固-液界面或固-液-气界面的生电效应为基于新型能量转化原理的能量捕获技术开辟了新的方向,也为基于固-液界面的传感探测提供了新的途径.本文总结了水伏效应在流体运动、溶液浓度、湿度、温度等方面的传感应用潜力,旨在为新型界面自驱动传感器件和传感系统的开发提供借鉴.     

金属纳米颗粒等离激元耦合的研究及其对理解近场光学探测的意义

等离激元是与电磁场耦合的自由电子的集体振荡. 贵金属纳米颗粒的等离激元振荡频率位于或接近光频, 并且具有模式压缩、场增强等新颖的光学性质, 因此有广阔的应用前景, 当前备受关注. 在研究单个金属纳米颗粒的等离激元之后进一步研究两个甚至多个颗粒间等离激元的耦合可以更深入地揭示等离激元的基本性质, 是构筑具有实用功能的等离激元器件的重要基础.     

低维材料中的缺陷效应与电子态调控

低维材料具有大的比表面积、独特的电子结构和优异性能,在新能源、信息等领域具有重要的应用前景.低维材料所具有的特殊电子态可以突破传统半导体材料的尺寸极限,是后摩尔时代重要的候选材料.如何有效地调控低维材料电子结构以满足特定功能的需要是实现这一应用的关键.本文从一维纳米管和二维层状材料中的"缺陷效应"出发,对我们课题组在低...     

低维磁性拓扑绝缘体与拓扑半金属

磁性与拓扑性之间复杂的相互作用引起了越来越多的关注.磁性拓扑材料展示了多种新奇的物理效应,有望应用于未来低功耗高速自旋电子学器件.本文从量子霍尔效应出发,回顾了磁性拓扑材料,包括陈绝缘体、反铁磁拓扑绝缘体、磁性外尔半金属及其他磁性拓扑态等在理论与实验上的进展,并详细介绍了我们课题组最近几年在磁性拓扑材料方面的理论工作....     

电荷转移聚金属氧酸盐的合成、表征及非线性光学性质的研究

近年来,有关杂多酸的均相和异相催化研究非常活跃。大部分均相催化过程与光化学有关,有大量的文献报道了电荷转移聚金属氧酸盐(charge-transfer polyoxometalate,CTP)的光化学和光色性过程。但到目前为止,有关这类化合物的非线性光学性质尚未见诸文献。本文以H_4GeW_(12)O_(40)·nH_2O和N-甲基吡咯烷酮(NMP)为原料,合成了组成为(NMPH)_3HGeW_(12)O_(40)·CH_3CN·H_2O的电荷转移盐,并对其非线性光学性质进行了研究。