Author Affiliations
Abstract
1 School of Future Technology and Henan Key Laboratory of Photovoltaic Materials, Henan University, Kaifeng 475004, China
2 Zhenjiang Mars Photoenergy Technology Co., Ltd, Zhenjiang 212011, China
The TiO2 with nanoparticles (NPs), nanowires (NWs), nanorods (NRs) and nanotubes (NTs) structures were prepared by using a in-situ hydrothermal technique, and then proposed as a photoanode for flexible dye-sensitized solar cell (FDSSC). The influences of the morphology of TiO2 on the photovoltaic performances of FDSSCs were investigated. Under rear illumination of 100 mW·cm?2, the power conversion efficiencies of FDSSCs achieved 6.96%, 7.36%, 7.65%, and 7.83% with the TiO2 photoanodes of NPs, NWs, NRs, and NTs and PEDOT counter electrode. The FDSSCs based on TiO2 NRs and NTs photoanodes have higher short circuit current densities and power conversion efficiencies than that of the others. The enhanced power conversion efficiency is responsible for their nanotubes and rod-shaped ordered structures, which are more beneficial to transmission of electron and hole in semiconductor compared to the TiO2 nanoparticles and nanowires disordered structure.
dye-sensitized solar cells photoanode TiO2 morphology Journal of Semiconductors
2024, 45(2): 022801
厦门大学公共卫生学院分子疫苗学与分子诊断学国家重点实验室 分子影像暨转化医学研究中心，福建 厦门 361102
由于具备组织散射少、穿透深度深、时空分辨率高等许多优势，近年来近红外二区（NIR-Ⅱ，1000~1700 nm）荧光成像在生物成像领域取得了显著的进展。基于花菁染料的有机荧光分子，具有荧光量子产率高、吸光系数高、合成过程相对简单、生物相容性好等优势，其在NIR-Ⅱ的荧光特性使其成为一类极具研究价值的分子探针，在医学应用方面展现出巨大的潜力。首先简要介绍了花菁染料的基本特性，其次对最近开发的近红外二区花菁染料在多种疾病（如肿瘤、炎症性疾病和损伤）应用中的最新研究进展进行总结，最后对其未来的发展方向与前景进行了展望。
医用光学 花菁染料 近红外二区 疾病应用
1 安徽理工大学材料科学与工程学院, 安徽 淮南 232001
2 哈尔滨工业大学化工与化学学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
工业染料的大规模生产和广泛应用给地球生态带来了相当大的影响, 对水环境污染非常严重, 而传统色谱和光谱工具难以检测到微弱的光谱和化学信息, 因此开发便携快速的检测技术至关重要。 表面增强拉曼光谱（SERS）是一种与纳米技术相结合的新型分析技术, 可以实现单分子量级化学物质的检测, 但潜力容易受到SERS 基底的增强能力、 稳定性等普适性问题限制。 研究提出了一种简单而通用的策略, 制备了一种基于疏水性有机半导体双(二氰基亚甲基)-封端-二噻吩并［2,3-d; 2’,3’-d］苯并［2,1-b; 3,4-b’］-二噻吩（4CN-DTmBDT）薄膜为衬底的新型SERS复合基底。 首先通过旋涂法制备有机半导体衬底, 该π共轭有机半导体具有分子结构可控、 生物相容性、 光电特性可微调、 成膜形态参数可控等优势, 衬底表面具有疏水性使纳米银粒子（AgNPs）在其表面形成紧密咖啡环, 制备有机半导体-纳米银SERS复合基底, 探究基底拉曼信号的增强效果。 同时提出了一种该有机半导体与纳米银粒子的协同增强机制, 并对增强能力与增强机理进行了相关研究。 结果表明, 紧密咖啡环的形成减小了银纳米颗粒之间的空间, 检测时通过浓缩分析物, 从而增强了热点效应。 对以有机染料为探针分子罗丹明6G（R6G）的检测限低至1×10-8 mol·L-1, SERS增强因子（EF）达1.30×106, 对于疏水性更优异的PDMS与纳米银粒子复合基底检测限为1×10-5 mol·L-1, 说明单独的纳米银粒子对R6G探针信号增强能力有限, 同时证明研究采用的有机半导体与银纳米粒子之间通过协同效应进一步显著提升基底拉曼信号, 而且灵敏度高、 重复性好。 该SERS复合基底对1×10-4和1×10-8 mol·L-1 R6G染料检测的相对标准偏差（RSD）分别为8.3%和4.7%。 实验表明该有机半导体-纳米银复合基底在废水中染料痕量分析领域具有良好的应用潜力。
表面增强拉曼光谱 有机半导体-纳米银复合基底 咖啡环 协同增强机制 有机染料 Surface enhanced Raman spectroscopy Organic semiconductor-nano silver composite substr Coffee ring Cooperative enhancement mechanism Organic dye 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2158
1 东北石油大学土木建筑工程学院, 大庆 163318
2 燕山大学, 城市固废无害化协同处置及利用河北省工程研究中心,秦皇岛 066004
3 深圳市国艺园林建设有限公司研发中心, 深圳 518040
以贝壳替换部分传统水泥基材料, 研究其对污染物的吸附能力, 可扩大水泥基材料的功能型工程应用范围。本文通过吸附动力学、等温吸附等原理论证了贝壳材料的吸附机理, 讨论了pH值、接触时间和污染物浓度等影响因素对贝壳吸附性能的影响, 并综述了贝壳在建筑领域的相关应用。结果表明, 在水泥基材料中采用贝壳替代胶凝材料或天然骨料都展现出较好的吸附能力。贝壳吸附过程中最佳pH值为5~7, 贝壳颗粒表面的活性位点有限, 在一定浓度下就会达到饱和, 同时贝壳的活性位点会随着粒径的减小而增多, 选取小粒径的贝壳粉有利于增加吸收容量, 提高去除效率。本文通过分析贝壳吸附性能及贝壳在水泥基材料中的应用, 可为设计功能型水泥基吸附材料提供思路。
贝壳 水泥基材料 重金属离子 染料 等温吸附线 吸附动力学 seashell cement-based material heavy metal ion dye adsorption isotherm adsorption kinetics
1 核工业理化工程研究院, 天津 300180
2 2.粒子输运与富集技术国防科技重点实验室, 天津 300180
改性罗丹明-6G分子结构复杂, 保存不当易分解, 为了降低拉曼光谱的荧光背底, 提高拉曼光谱信号稳定性, 本文对激光波长、增强剂比例、稳定时间、光谱采集等参数的影响进行了优化分析, 确定了最优的测试条件激光波长(785 nm)、增强剂比例(V样品∶V增强剂=2∶1)、增强剂和样品混合后放置时间(0.5 h)、采谱条件(采谱时间10 s, 积分次数3次)。在该条件下测试了(100~250 mg/L)浓度标准溶液, 平行试样三个, 以F2峰(2062.5 cm-1)峰面积为响应值, 建立响应值-浓度曲线, 得到了浓度线性方程。此方法线性相关系数为0.968,标准偏差3.85%, 检出限为25 mg/L, 说明该方法可用于改性罗丹明-6G染料浓度的测定。对光照分解的染料定期取样测试其浓度和特征峰变化情况, 结果表明随着光照时间的增加, 染料浓度迅速下降, 同时HF1∶F2峰高比下降, 其中F1峰(935.2 cm-1)与取代基中C-F键相关振动峰, F2峰为氧杂蒽键的振动峰, 说明罗丹明-6G染料日照分解过程中, 主链和支链均发生断裂, 其中C-F键更易断裂。
表面增强拉曼光谱(SERS), 改性罗丹明6G, 染料浓度, 光 SERS, modified Rhodamine-6G, dye concentration, fa
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(4): 040205
1 太原理工大学物理学院，山西 太原 030024
2 中国科学院国家空间科学中心，北京 100190
3 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，湖北 武汉 430071
中层顶区域（80~110 km）的大气探测具有重要的科研和应用价值。长期以来，由于传统探测手段的限制，该区域一直是人类了解相对较少的大气层区域，存在着由流星注入产生的大气金属层。由于金属原子、离子共振荧光散射的散射截面比瑞利散射、拉曼散射大得多，其可以被激光雷达探测到。半个世纪以来，利用原子、离子特定波长的跃迁光谱，向高空大气发射特定波长的激光，并结合遥感技术，开展了大气金属层探测，这些金属原子、离子是大气波动极好的示踪物，可获得大气原子数密度、温度、风场等参量。近年来，随着热层金属层不断被发现，大气金属层的高度范围逐渐拓展，金属层研究又受到人们的极大关注。本文以作者团队及合作者的工作为基础，以大气金属层激光雷达采用的激光器发展历程为主线，介绍了地基激光雷达对大气金属层探测研究的发展过程以及国内外研究现状与发展趋势。
激光雷达 染料激光器 OPO激光器 和频技术 窄带滤光 光学学报
2023, 43(18): 1899903
北京石油化工学院新材料与化工学院，特种弹性体复合材料北京市重点实验室，北京 102617
染料敏化太阳能电池（DSSC）具有制备工艺简单、成本低廉等特点，是太阳能有效利用的途径之一。本文简单介绍了染料敏化太阳能电池的组成、结构和工作原理，详细介绍了组成染料敏化太阳能电池的TiO2光阳极材料，总结了目前TiO2光阳极的研究成果，分析了TiO2 光阳极材料改性对DSSC性能的影响。同时，展望了TiO2光阳极的未来发展方向。
半导体材料 染料敏化太阳能电池 二氧化钛 光阳极 TiO2电极材料改性 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500008
1 吉林大学化学学院, 超分子结构与材料国家重点实验室, 吉林 长春 130012
2 吉林大学食品科学与工程学院, 吉林 长春 130062
3 吉林农业大学植物保护学院农业农村部大豆病虫害防控重点实验室, 吉林 长春 130118
常规的农药残留检测一般存在前处理操作复杂, 耗时较长, 方法不够灵敏等问题。 根据氨基与茚三酮显色原理和局域表面等离子体共振(LSPR)增强光吸收原理, 利用紫外-可见吸收光谱对水样品中草甘膦含量进行定量分析, 并利用密度泛函理论进一步分析了显色的类似罗曼紫产物的光吸收增强机理。 草甘膦与茚三酮在钼酸钠催化下反应生成类似罗曼紫产物; 该物质在紫外–可见吸收光谱570 nm处有最大吸收峰, 当其吸附在银纳米粒子(Ag NPs)表面上时, 最大吸收峰蓝移至568 nm处, 同时吸收强度显著提高; 本研究中检出限为2.017 4×10-11 mol·L-1, 显著低于文献中约6.5×10-7 mol·L-1的检出限。 Gaussian 09软件计算得出, 类似罗曼紫产物经由茚三酮的CO基团垂直吸附在Ag NPs表面, 静电势表明茚三酮的CO基团优先与Ag稳定相互作用并形成Ag-O键, CO基团和C-N基团构成了π键共轭系统; 连接草甘膦和茚三酮之间的C-N键是类似罗曼紫产物的生色团。 因此, 茚三酮衍生法可用于间接检测水样品中草甘膦, 银纳米粒子LSPR效应增强了光吸收强度, 比常规方法具有更高的灵敏度。
局域表面等离子体共振 类似罗曼紫产物 紫外-可见光谱 密度泛函理论 草甘膦 茚三酮 Localized surface plasmon resonance Purple color dye product Ultraviolet and visible spectrophotometry Density functional
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Micro/Nano Optoelectronic Devices of Ministry of Education and Hunan Provincial Key Laboratory of Low-Dimensional Structural Physics and Devices, School of Physics and Electronics, Hunan University, Changsha 410082, China
2 Shenzhen Lubon Technology Co., Ltd., Shenzhen 518000, China
More durable (with high impact force), lighter, and more compact flexible azo dye micropolarizers are attractive candidates for low-cost, simple polarization imaging systems. The liquid crystal polymer (LCP), as an emerging material developed by photo-alignment technology, is a potential material for organizing the long-range ordered structure of azo dyes. However, little research has been done on LCP aligned azo dyes. This paper points out and solves a key problem that restricts the fabrication of high-precision arrays in guest (azo dye)-host (LCP) systems: the doping of dyes leads to disorder of the LCP during curing. After solving the problem, the relationship between the thickness of the LCP and the extinction ratio of the polarizing film was investigated, which effectively improved the extinction ratio. Alignment of azo dye molecules in the range of 2 µm (0°–180°) and arrays of micropolarizers (0°, 45°, 90°, ) with 8 µm × 8 µm pixel pitch was achieved by laser direct writing technology. The bending cycle test demonstrates the mechanical stability of the ultrathin flexible polarizer. The flexible patterned polarizer with robust chemical and mechanical stabilities provides a flexible way to capture the polarization of the light and highly integrated advanced flexible optoelectronic devices.
micropolarizer polarimetric imaging polarimetry azo dye polarization-sensitive devices Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031301
