无机功能晶体材料的结晶过程研究

功能晶体材料作为光、声、电等转换的重要介质,已经被广泛应用于能源、信息、航空航天等高新技术领域,是目前国际材料科学与工程学科发展的热点和前沿课题.结晶过程是制备功能材料的核心环节,结晶习性直接影响材料的光、电、磁、催化等功能特性.在无机材料的结晶过程中,晶体组成在微观上经历了从自由态离子到结晶态固体的相变过程.可以借助晶体组成离子的电负性及基团微观对称性的变化,研究结晶过程中聚集体的形成和结构演变规律.利用分子振动光谱能够从分子尺度上揭示非线性光学晶体材料在水溶液结晶过程中结晶学结构的形成过程,克服了传统原位观测手段中缺乏对非长程有序结构的确定.利用结晶生长的化学键合理论从热力学和动力学两个方面指导大块晶体的生长实践,合理调控晶体的生长表/界面热力学和动力学.将结晶生长的化学键合理论应用到大尺寸晶体提拉生长参数的设计和优化,成功搭建了大尺寸晶体智能生长系统,并成功生长了φ2″蓝宝石晶体、φ3″YAG晶体和φ4″铌酸锂晶体.     

热激发态下介观压电石英晶体的量子涨落

利用阻尼谐振子量子化方法,将介观压电石英晶体等效电路量子化,根据热场动力学(TFD)理论,研究了介观压电石英晶体在热激发态下电流和电压的量子涨落.结果表明介观压电石英晶体中存在电流电压的量子涨落,量子涨落不仅和石英晶体等效电路的固有参数有关,而且还和激发量子数、压缩态的压缩度、压缩角及环境温度有关,且随温度的升高而增大,随时间按指数规律而衰减.     

人发中微量铜的压电频移分析法

报导了利用压电频移分析法测定人发中的铜,方法建立在Ｃｕ２ ＋ 与Ｉ－ 反应生成Ｉ２ ,利用压电石英晶体镀银电极对Ｉ２ 的灵敏吸附性,不经萃取而直接在反应体系中测定了９ ×１０ － ７ ～１ ×１０ － ５ ｍｏｌ／Ｌ的Ｃｕ２ ＋ ,方法的灵敏度高,共存离子干扰少,相对标准偏差≤４ ．７ ％ ,回收率为９６ ．３ ％ ～１０７ ．５ ％ ．     

吸收对对称性一维三元光子晶体能带的影响

利用复折射率及传输矩阵理论,研究了光子晶体的吸收对对称性一维三元光子晶体能带及透射峰的影响,研究表明:在反射波中,禁带的反射率随消光系数的增加而迅速降低,当k增加到0.005时,禁带边缘模糊,不存在明显的禁带;在透射波中,随着消光系数的增大,禁带边缘逐渐模糊,当k增加为0.003时,透射率降为0.35;光子晶体的消光系数对禁带内透射峰的透射率有着明显的影响,当k为0.001时,透射率下降到0.15,随着消光系数的增加,透射峰的半峰全宽随之增加,但对透射峰的中心波长没有影响.     

近红外光区一维光子晶体高反射镜的设计

研究设计了适用于近红外光区(1 000～2 000nm)且具有异质结构的一维光子晶体宽禁带高反射镜.选取TiO2和SiO2两种常见材料构造一维光子晶体的异质结构,采用传输矩阵的方法计算光子晶体的反射率;并通过数值模拟分析横磁波(TM)和横电波(TE)从空气介质中入射时光子晶体的反射谱.结果表明:设计的具有异质结构的一维光子晶体对TM波在0°～20°和TE波在0°～25°均有较高的反射率(大于0.999 98).设计的宽禁带高反射镜是为了适应可调红外气体激光器和半导体红外可调器谐振腔激光技术发展的需要,也可代替带宽窄、反射率低的传统反射镜应用于各种近红外光谱仪.     

介质层厚度变化对光子晶体传输特性的影响

光子晶体作为一种新型的材料,由于其独特的性能和广泛的应用前景,使得从1987年光子晶体概念提出到现在的短短十几年时间里,得到飞速的发展。本文主要比较了构成光子晶体的两种介质的厚度成比例变化时,光子晶体的传输特性。     

Nd3+∶Er3+∶YAlO3激光晶体中的能级结构

利用晶体场理论和不可约张量方法,采用中间态耦合及新的参数公式,对稀土离子能级精细结构及波函数进行理论计算,给出Er3 、Nd3 两种重要稀土离子精细结构能级位置. 实验上测定了的500～950 nm 吸收光谱,获得了与理论相一致的精细结构能级,并讨论了新波长激光的产生机制.     

光子晶体波导中的慢光研究

利用平面波展开法研究了二维光子晶体线缺陷波导中慢光的传输特性.本文探讨了缺陷波导中缺陷处椭圆形介质柱长短轴的变化对缺陷模式所产生的影响.分析表明,调节缺陷处椭圆形介质柱长短轴的尺寸能得到平坦的导模色散曲线图.可得到的群速度最大值低于0.072c,带边群速度最小值仅为0.002c,慢光模式为单模式,对光的局域更强,而且设计简单的慢光波导结构.     

纳米铜单晶拉伸力学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟了绝对零度时三种不同边界条件下纳米铜单晶的拉伸力学性能。计算结果发现：不同边界约束对钢单晶的内在原子运动和整体力学行为有明显影响;纳米杆、纳米薄膜良好的延性主要来源于位错运动;铜单晶块体的破坏源于内部孔洞的发展,破坏时延性较差;此外,纳米杆、纳米薄膜存在较大的表面张力。     

Structure Refinement of the Icosahedral AIPdMn Quasicrystal Using Quantitative CBED

The atomic structure of the pcrfect AIPdMn icosahedral phase has been studied on a single crystal specimen by quantitative convergent beam electron diffraction (QCBED) technique in combination with describing the shape of atomic surface by symmetry adapted series of surface harmonics. The spherical model was used as the starting model for the refinement. By fitting the calculated electron diffraction intensities to the experimental line scan profile, the coefficients in the surface harmonics expansion of the boundaries of atomic surface are refined. The refined parameters show that the fluctuations of the external boundary of atomic surface for Pd at n0 can be as large as 0.2 nm. The boundaries of atomic surfaces for Mn show little fluctuation. In the present model. the number of unphysically short interatomic distances is significantly reduced in comparison with the spherical model.