Na0.5K0.5NbO3是一种不含铅的新型压电材料。理解该物质在高压下的晶体结构变化, 有助于深入认识并提高其材料的稳定性及压电性能。然而目前关于该物质在高压下的相结构演化过程还缺少实验研究。本工作采用基于金刚石对顶砧(DAC)的高压拉曼光谱技术, 研究了Na0.5K0.5NbO3的高压拉曼光谱特性与压致相变行为。研究发现Na0.5K0.5NbO3在高压环境下由于NbO6八面体的振动模式发生改变, 会依次发生正交相到四方相和四方相到立方相的可逆相变过程, 其相变压力分别为4.0~5.5 GPa和5.5~6.4 GPa。

金纳米粒子具有较大光吸收截面和光谱选择性, 在激光点火含能材料中具有极大的应用潜力。本文根据目前实验中所制备的纳米金属复合炸药的结构和尺寸, 构建了三种复合炸药的光吸收模型, 分别为Au核RDX壳球形纳米粒子, Au-RDX-Au-RDX均匀相间的球形纳米粒子, 以及RDX核Au壳的纳米粒子。利用离散偶极近似方法(DDA)对纳米金复合炸药的近红外吸收光谱进行了分析, 并考虑了多种模型核壳尺寸及周围环境介质对光吸收性质的影响。获得了近红外光辐照下, 纳米复合结构的最佳结构尺寸参数。结果表明, 当制备成纳米级Au核RDX壳球形粒子时, 其对近红外光(800 nm)波长具有较高的光吸收, 相应的核壳尺寸约为60 nm和20 nm左右, 且在水中的吸收要比在空气中的吸收强。

本工作获得了低温下锇酸钾K2OsO2(OH)4的拉曼光谱, 并对其声子行为进行了研究。在低温下, K2OsO2(OH)4的拉曼光谱信噪比和展宽都得到改善, 由晶胞收缩引起的晶体场扰动使位于高波段的ν1模分裂为ν′1 和 ν″1两个振动模; 而晶体中氢键体系取向的重定向行为使ν2模在低温下发生了不连续变化。

将10,12-二十五碳二炔酸自组装成纳米剂量囊泡后, 均匀分散于组织等效的凝胶载体中研制出用于三维剂量分布测量的辐射变色凝胶剂量计。用电镜观测了囊泡形貌; 用Co-60源对凝胶剂量计进行辐照; 测试并研究了凝胶剂量计对剂量的变色响应、辐射后效应、扩散效应等剂量学性能; 利用该凝胶剂量计实测了Co-60射线在组织等效凝胶中的深度剂量分布。结果表明: 该辐射变色凝胶剂量计在100~1000 Gy剂量范围内对γ射线辐照具有良好的剂量响应线性, 同时克服了扩散效应、辐射后效应、成型能力差等现有凝胶剂量计的不足。该辐射变色凝胶剂量计可用于辐射加工、科学实验和放射治疗等三维剂量分布测量。

以KAlF4为基本组成的熔盐除作为新型低温铝电解工业的电解质外, 还可作为钎剂大量用于各类铝散热器的钎焊中。因其熔体具有低粘度、低表面张力、超流动性和高腐蚀性等特性, 该体系熔盐微结构的定量分析一直有较高的技术瓶颈。本文为研究KAlF4熔体的微观构型, 采用原位拉曼光谱技术辅以量子化学从头计算方法研究了KAlF4熔体中［Al2F7］-离子团簇的拉曼峰位和相对散射截面, 并通过KAlF4熔体拉曼光谱解谱对［Al2F7］-离子进行定量分析。研究表明: KAlF4熔体中除了已证实存在的K+、［AlF6］3-、［AlF5］2-和［AlF4］-四种离子团簇外, 还存在［Al2F7］-离子团簇, 且含量在1.75 mol%左右。

本文以二水合钨酸钠为主要原料, 通过水热方法将单斜相氧化钨原位生长在六方相氧化钨表面, 从而构建了单斜相/六方相“异相结”氧化钨光催化剂(m/h-WO3)。XRD、Raman和SEM的结果表明, 通过控制反应溶液的浓度, 可以实现m/h-WO3“异相结”中单斜相/六方相的组成调控。可见光下降解罗丹明B的实验结果表明, 相较于单斜相和六方相WO3, m/h-WO3具有更高的光催化活性, 而且m/h-WO3中六方相和单斜相的组成是影响光催化性能的主要因素之一, 5% m/h-WO3展现了显著的光催化降解能力, 降解速率分别为六方相和单斜相WO3的7.6倍和5.0倍。SPV表征结果表明, m/h-WO3“异相结”, 特别是具有合适晶相组成的m/h-WO3可以显著提高光生电子和光生空穴的分离效率, 从而提高光催化性能。

本论文以六年生枣树树干为研究对象, 应用同步辐射小角X射线散射(SAXS)方法, 对不同年轮枣树样品内的微孔结构进行了表征。不同年轮样品的散射图像均呈扇形分布, 说明枣树内部存在针状微孔, 并沿木质纤维轴择优取向。计算了微孔的长轴、短轴、长短轴比、取向角和取向度随着年轮的变化。取向角和取向度随年轮整体呈波浪式变化。从第一年轮到第二年轮, 孔隙变细变长, 说明枣树迅速长高; 其后年轮, 孔隙变短变粗, 说明枣树枝繁叶茂, 需要树干孔隙输送更多的营养物质。

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)和密度泛函微扰理论 (DFPT)方法,计算了ZnCo3(OH)6Cl2和ZnNi3(OH)6Cl2两种六角结构晶体的结构, 声子谱和模式密度, 进而分析和比较了对称性, 频率以及热力学性质。通过理论计算得到的声子谱没有虚频, 可知该结构可以稳定存在; 声子模式密度结果显示了不同种类原子的贡献大小。确定了拉曼活性振动模式的对称性和频率, 并与量子自旋液体材料ZnCu3(OH)6Cl2进行了比较, 结果显示它们的主要拉曼峰位置比较接近。最后, 计算和分析得到的热力学性质符合物理规律。

“挂羊头卖狗肉”在实际生活中时有发生。如何现场快速智能化辨别出肉的种类, 面临着挑战。本研究论文, 选用便携式拉曼光谱仪, 采用大小均一的金纳米颗粒自组装膜作为信号放大剂, 利用表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)技术高灵敏, 快速, 指纹识别等特性和优势, 结合智能算法中的主成分分析(principal component analysis, PCA)和支持向量机(support vector machine, SVM), 从而快速准确识别出鸡、牛、羊及猪等肉的种类。该方法为食品安全的快速现场检测提供了一条思路和方法。

本文提出了一种在晶硅薄膜太阳能电池Si层中嵌入金属纳米颗粒的结构, 通过控制金属纳米颗粒的形状、材料以及间距等因素, 利用金属纳米颗粒表面激发出的局域表面等离激元共振效应(LSPR)提高晶硅薄膜太阳能电池对光的吸收。使用微纳光学仿真软件(FDTD)对不同条件下的Si层吸收率以及光生电子密度分布进行了仿真研究。研究发现, 相较于未嵌入纳米颗粒的薄膜太阳能电池, 当嵌入球形Ag纳米颗粒时, Si层吸收率在0.8~1.1μm波段范围内有显著的提高, 整体吸收率比未嵌入纳米颗粒Si层吸收率提高了23.1%, 光生电子密度在纳米颗粒周围显著升高。嵌入Ag、Au、Cu、Al四种纳米颗粒的情况下, 在0.45~1.1μm波段范围内, 吸收率曲线均出现波动, 且嵌入Al纳米颗粒时可以激发出更宽波段范围内的吸收峰, 当Al纳米颗粒存在时Si层的光生电子密度整体分布最好。在对两个Al纳米颗粒间距T为0.1μm、0.15μm和0.2μm三种情况的分析中, 当波段在0.45~0.75μm波段范围内时, T为0.1μm时吸收率表现较好; 而在0.9μm和1.0μm波段附近T=0.15μm时会激发出更宽的吸收峰, 且高于T为0.1μm和0.2μm时的吸收率, Si层上部区域整体光生电子密度更高。