化学气相沉积(CVD)是大尺度二维材料生长的有效方法, 但CVD过程不可避免地会产生高密度的空位缺陷, 影响材料的光电性能。本文利用碱金属卤盐辅助CVD法直接在p型Si(111)衬底上生长了毫米尺度和原子层厚的WS2。通过在钨源中掺入饱和ErCl3粉末, 得到Er掺杂WS2薄膜(WS2(Er))。结合光学显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱、能量色散X射线光谱、光致发光和拉曼光谱等技术对材料进行表征, 结果表明, 相比纯WS2, WS2(Er)薄膜的荧光强度获得数量级增长, 且中心波长大幅红移。荧光测试表明, 相比SiO2衬底上的WS2, 在Si衬底上生长的WS2的荧光特性出现了明显的电荷转移效应。基于SiO2衬底上的WS2和WS2(Er)场效应晶体管器件的光电测试结果表明, WS2(Er)场效应晶体管的光响应度为4.015 A/W, 外量子效率为784%, 均是同等条件下纯WS2器件的2 000倍以上。本工作对稀土掺杂二维材料的研究具有一定的参考意义。

WS2由于其优异的物理和光电性质引起了广泛关注。本研究基于第一性原理计算方法, 探索了本征单层WS2及不同浓度W原子替位钇(Y)掺杂WS2的电子结构和光学特性。结果表明本征单层WS2为带隙1.814 eV的直接带隙半导体。进行4%浓度(原子数分数)的Y原子掺杂后, 带隙减小为1.508 eV, 依旧保持着直接带隙的特性, 随着Y掺杂浓度的不断增大, 掺杂WS2带隙进一步减小, 当浓度达到25%时, 能带结构转变为0.658 eV的间接带隙, WS2表现出磁性。适量浓度的掺杂可以提高材料的导电性能, 且掺杂浓度增大时, 体系依旧保持着透明性并且在红外光和可见光区对光子的吸收能力、材料的介电性能都有着显著提高。本文为WS2二维材料相关光电器件的研究提供了理论依据。

锡二硫族化合物可以通过改变硫和硒的含量来连续调控三元合金材料的带隙、载流子浓度等物理化学性质, 在电子和光电子器件应用上具有巨大的潜力。本文采用化学气相沉积(CVD)技术可控地制备了不同元素组分的SnSxSe2-x(x=0, 0.2, 0.5, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.0)单晶纳米片。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、能量色散X射线光谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)以及拉曼光谱等手段对SnSxSe2-x纳米片进行了综合表征。结果表明本方法成功实现了元素百分比可调的SnSxSe2-x单晶纳米片的可控制备。重点研究了依赖于元素百分比的SnSxSe2-x的拉曼特征谱, 实验结果与基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算得到的SnSxSe2-x的拉曼仿真谱高度吻合, 理论计算结果较好地诠释了实验拉曼光谱发生变化的原因。本研究提供了一种元素百分比可调的三元SnSxSe2-x单晶纳米片的可控制备方法,同时对锡二硫族化合物的明确、无损识别提供了方案。

为了增强光敏剂光动力治疗白血病的效果，研究由肿瘤靶向性分子叶酸(FA)修饰、壳聚糖纳米粒子(CS-NP)包裹 Fe-TiO2形成的复合纳米颗粒 FA-CS@Fe-TiO2对 HL60细胞的光催化灭活作用。通过溶胶 -凝胶法、两步法以及表面修饰等方法制备了 FA-CS@Fe-TiO2纳米颗粒，并利用 X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱等分析手段对纳米颗粒进行了表征。使用 CCK-8法、活性氧含量分析法对复合纳米颗粒 FA-CS@Fe-TiO2光催化灭活 HL60细胞的作用机理进行了分析。细胞试验结果表明，在非光照条件下，壳聚糖(CS)本身对细胞的生长无明显抑制作用，且在低质量浓度(5 μg/mL)时对细胞生长有一定的促进作用。相比 Fe-TiO2和 FA-CS@ Fe-TiO2纳米材料， CS@Fe-TiO2的毒性要明显降低，即使在 160 μg/mL的高质量浓度作用下， CS@Fe-TiO2(3:2)作用后的 HL60细胞相对存活率仍可高达 85%，说明 CS的包裹能提高 Fe-TiO2的生物相容性。光动力疗法(PDT)试验表明， FA的修饰可以显著提高 HL60细胞对复合纳米颗粒的摄取，增强复合纳米颗粒对 HL60细胞的灭活效率， FA-CS@Fe-TiO2的最高 PDT灭活效率为 78.75%。该研究为光动力疗法治疗白血病肿瘤细胞的临床应用提供了参考。

本文通过溶胶-凝胶法制备了BiFeO3@TiO2复合纳米颗粒, 利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、荧光发光光谱等对纳米颗粒进行表征。研究采用Cell Counting Kit-8(CCK-8)法分别检测了在暗室条件、光照条件以及不同强度的弱稳恒磁场作用下, 用终值质量浓度为50 μg/mL纳米颗粒处理HL60细胞活性, 试验结果表明: 在暗室条件下, 药物质量浓度为50 μg/mL,与HL60细胞共同孵育12 h后, BiFeO3@TiO2复合纳米颗粒随着TiO2外壳厚度增加, 细胞的暗室相对存活率从78%增加到85%; 在光照条件下, 有弱稳恒磁场作用的BiFeO3与TiO2质量比为1∶2的BiFeO3@TiO2复合纳米颗粒对HL60细胞的PDT灭活效率最高达到78%, 弱稳恒磁场环境增强了对HL60细胞的PDT灭活效率, 这为对弱稳恒磁场环境下的光动力疗法治疗白血病肿瘤细胞的临床应用提供了参考。

由于高能激光**破坏目标的瞬时性、反应的复杂性以及测试成本高昂, 使得通过实验评估激光**的毁伤威力具有很大难度, 因此, 通过数值模拟的方法对其毁伤威力进行建模仿真可以有效评估其攻防性能。在计算温度场时考虑了相变情况下材料导热率的变化以及材料熔化时熔化潜热对温度场的影响, 建立了相应的位移场、应力场数理模型并进行模拟。将多物理场模型整合到仿真系统中, 对激光**打击目标的过程进行了系统仿真, 模拟出不同工况下高能激光**对目标的毁伤效果。仿真结果表明, 激光辐照Al材料3.01 s时, 激光实时功率密度为0.930 8 W/cm2, 材料外壁面温度达到600℃, 内壁面温度为352.522℃, 此时材料表面刚刚达到熔化, 但其所受应力已使材料发生脆性断裂, 材料已被破坏。

通过简单的溶剂热法,在不添加任何表面活性剂的情况下,系统地研究吡啶、甘露醇、聚乙二醇和乙二醇四种溶剂对Bi2WO6辐射防护材料的影响。并利用XRD,SEM,TEM,HRTEM和DRS等分析技术对Bi2WO6晶体的组成、形貌、比表面积和禁带宽度等进行了表征。实验结果表明,溶剂对防护材料的形貌、光致发光性能和辐射防护性能有较大影响。选用吡啶作为溶剂,有利于材料形成不规则纳米球,提高其结晶度、光致发光强度及γ射线屏蔽率。该形貌下PS/Bi2WO6材料对155Eu和22Na混合点源的105.310 keV的γ射线屏蔽率达54.17%,已高于传统防护材料PbWO4。

在空气与氩气组成的混合气体放电中, 首次研究了由中心点和外层晕组成的单丝。 从照片中观察单丝结构, 发现混合气体中氩气所占的比例越重, 单丝的直径随之越小, 同时中心点和外层晕的亮度有明显的差异, 说明中心点和外层晕可能处于不同的等离子体状态。 实验对单丝结构进行了光学时空分辨测量, 研究了中心点和外层晕两层结构的微观特性。 利用发射光谱法, 详细地研究了该单丝结构的中心点和外层晕的等离子体参数随氩气含量的变化关系。 实验根据氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)谱线计算了中心点和外层晕的分子振动温度; 通过氮分子离子N+2(391.4 nm) 第一负带系谱线与氮分子N2(394.1nm)谱线强度比, 反映中心点和外层晕的电子平均能量随氩气含量的变化关系; 利用氩原子763.2 nm(2P6→1S5)和772.077 nm(2P2→1S3)两条谱线的相对强度比法, 估算了中心点和外层晕的电子激发温度。 结果表明: 中心点的光信号对应着第一个电流脉冲, 且其光信号较弱; 而外层晕的光信号同时对应着第一个和第二个电流脉冲, 且其光信号较强。 在相同的氩气含量条件下, 外层晕比中心点的分子振动温度、 电子平均能量以及电子激发温度均要高。 随着氩气含量从30%逐渐增大到50%, 中心点和外层晕的分子振动温度是逐渐减小的, 而电子平均能量和电子激发温度均是逐渐增大的。