高光产额SrI_(2)Eu^(2+)晶体制备及其闪烁性能研究

SrI_(2)Eu^(2+)晶体因其极高的光产额和优良的能量分辨率,在伽马射线高分辨测量中呈现出良好的应用前景。采用改进的坩埚下降法制备出掺杂浓度为5.0%的SrI_(2)Eu^(2+)晶体,加工制成了直径为25 mm,厚度分别为3,6,9,12 mm的单透光防潮封装SrI_(2)Eu^(2+)闪烁体。研究了4种不同尺寸闪烁体对^(241)Am,^(137)Cs,^(60)Co放射源伽马射线的响应,测试了SrI_(2):Eu^(2+)晶体的荧光光谱、能量分辨率、发光产额及衰减时间等闪烁性能。实验结果表明:SrI_(2)Eu^(2+)晶体的发光光谱峰值位于436 nm,SrI_(2)Eu^(2+)晶体闪烁性能随晶体厚度减薄或伽马射线能量的提高而提升。3 mm厚度SrI_(2)Eu^(2+)闪烁体对1.173 MeV^(60)Co伽马射线的能量分辨率达到了2.74%,在^(137)Cs源伽马射线激发下,光产额达到1.23×10^(5)MeV^(-1),是传统NaI:Tl闪烁体光产额的3倍以上,与当前国际上报道的最好的实验结果相当。

TeO_(2)声光晶体及其声光器件的研究进展

随着激光技术的快速发展,声光器件在激光领域的应用逐步延伸,特别是在信号处理、时频转换等领域具有重要且不可替代的应用场景。TeO_(2)声光晶体因其优异的声光特性,常被作为声光器件的核心元件。本文首先概述了声光衍射的基本概念及声光作用原理,包括拉曼-奈斯(Raman-Nath)衍射和布拉格(Bragg)衍射,其次介绍TeO_(2)晶体结构、晶体生长工艺、缺陷分析及性能测试,然后介绍声光器件结构组成、核心元件制备工艺及目前典型的商业化声光器件产品,最后展望了TeO_(2)声光晶体及其声光器件的应用前景。

掺铈Cs_(2)BaBr_(4)晶体的生长和闪烁性能研究

以高纯度BaBr_(2)、CsBr、CeBr_(3)为原料,采用高温固相反应法合成了Cs_(2)BaBr_(4)∶1%Ce^(3+)多晶料,并通过坩埚下降法生长了Cs_(2)BaBr_(4)∶1%Ce^(3+)晶体。将晶体切割研磨抛光后得到不同厚度的Cs_(2)BaBr_(4)∶1%Ce^(3+)晶片。对晶体进行了物相分析,XRD图谱表明晶体为一致熔融物,且无相变。研究了晶体的闪烁性能,测试了光学透射率、光致发光、X射线激发发光、多通道gamma能谱、衰减时间。与LaBr_(3)晶体对比,分析了晶体的吸湿性。结果表明,晶体的光学透过率接近80%,在一定波段的紫外光及X射线的激发下,晶体在349与372 nm波长有发射峰。^(137)Cs源伽马射线的激发下,能量分辨率为11%,在紫外激发下,晶体衰减时间为21.9 ns。晶体的吸湿性比LaBr_(3)晶体有大幅改善。

4-氨基-3,7-双(1H-四唑-5-基)-[1,2,4]三唑并[5,1-c][1,2,4]三嗪(DTTA)的晶体结构和热稳定性

为深入研究新型含能材料4-氨基-3,7-双(1H-四唑-5-基)-[1,2,4]三唑并[5,1-c][1,2,4]三嗪(DTTA)的相关性能。采用核磁共振谱(1H NMR、13C NMR)、红外光谱(IR)、高分辨质谱(HRMS)和X-射线单晶衍射仪等分析仪器对化合物的结构进行了表征。通过溶剂挥发的方式,在DMSO溶液中得到了DTTA的溶剂化物DTTA·2DMSO的晶体结构。结果表明:DTTA·2DMSO属于单斜晶系,空间群为P 21/n,a=4.630 2(5)?,b=23.278(3)?,c=17.069(2)?,140 K时晶体密度ρ=1.561 g·cm-3。测得其25℃下的粉末密度ρ=1.811 g·cm-3。采用Hirshfeld表面对晶体中各种近相互作用进行了分析,晶体内占主导地位的是N…H&H…N作用,占比高达52.4%。采用热重及差示扫描量热仪联用(TG-DSC)研究了DTTA的热分解性能,分解峰温为287℃。对DTTA的理论爆轰性能进行了研究,计算爆速为8 419 m·s-1,计算爆压为24.8 GPa。采用BAM感度测试仪测试了其冲击感度为24 J,摩擦感度大于360 N。用Kissinger法与Ozawa法分别计算了其活化能EK为200.25 kJ·mol-1,r为0.99,EO为199.38 kJ·mol-1,r为0.99。DTTA的综合性能较优异,可以作为一种有潜力的高能量密度炸药使用。

反蛋白石型黑TiO_(2)光子晶体的制备与光催化性能

采用硬模板法制备了反蛋白石型TiO_(2)光子晶体,对其氢化处理后得到黑TiO_(2)光子晶体(H-IOTiO_(2))。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析等手段,确定了H-IOTiO_(2)表面存在大量Ti^(3+)和O空位缺陷,导致吸收光谱的红移。催化剂的光催化活性采用有机染料的光催化降解来评价。发现染料罗丹明B(RhB)的降解符合拟一级动力学,H-IOTiO_(2)表现出最强的光催化活性(速率常数0.033min^(-1)),分别是是未热处理催化剂TiO_(2)(速率常数0.014min^(-1))和空气热处理催化剂(速率常数0.028min^(-1))活性的2.4和1.2倍。自由基淬灭实验证实:H-IOTiO_(2)在光照下能够产生更多的活性氧化基团,特别是·O_(2)^(-)和·OH自由基;证实了H-IOTiO_(2)表面缺陷的存在可以显著加速表面氧还原过程,最终体现为样品光催化活性的显著提升。

SARS-CoV-2主蛋白酶的表达、纯化和一种新型晶体结构的研究

新型冠状病毒SARS-CoV-2的主蛋白酶(Main Protease, Mpro),也称为3-糜蛋白酶样蛋白酶(3CLpro),在病毒复制的过程中发挥核心作用。Mpro的结构和功能在β-冠状病毒中相对保守,在人体内没有同源蛋白,因此是抗病毒药物开发的关键靶点。本研究完成了SARS-CoV-2 Mpro的原核表达与纯化,获得具有高纯度和高均一性的蛋白质样品。利用气相扩散坐滴法开展了Mpro的结晶筛选,获得单晶体后将其浸泡在由谷胱甘肽包裹的金团簇纳米材料溶液中,成功解析了仅有第156位半胱氨酸结合一个金离子的一个新型X射线衍射晶体结构。结构分析发现,Mpro蛋白的Cys156结合金离子后Asp153~Cys156区域的构象发生了~0.6 Å的偏移,推测该构象变化进一步通过变构效应抑制Mpro的生物功能,为新冠病毒的纳米型抑制剂的研发提供了新的信息。

SiO_(2)光子晶体的制备及其在增强上转换发光的应用

用改进的St?ber法制备了均一分散的SiO_(2)微球。探讨了不同温度环境和正硅酸乙酯(TEOS)的用量对生成微球粒径大小的影响。用扫描电子显微镜、分光光度计、X射线衍射仪紫外-近红外吸收发射光谱仪等仪器对粉末和薄膜的形貌与光学性能进行表征。结果表明:随着温度的增加,微球的粒径不断减小。TEOS试剂的用量增加,生成微球的粒径也随之增加。讨论了不同温度的自组装环境对光子晶体自组装的影响。结果表明,当自组装温度为55℃时制备的二氧化硅光子晶体薄膜质量最高。用980 nm激发光对旋涂在玻璃基板和光子晶体上的上转换薄膜进行发光测试,红光发光增强1.72倍,绿光发光增强1.93倍。这是由于带隙位于激发光波段的光子晶体表面具有高光子态密度,能够增强发光粒子周围电磁场强度,提高了电子跃迁的几率,从而增强了荧光强度。

一种新1H-1,2,3-三唑-4-甲酰胺化合物的合成、晶体结构和氢键研究

合成了一种新的5-甲基-N,1-(二-对甲苯基)-1H-1,2,3-三唑-4-甲酰胺化合物并研究了晶体结构和氢键构成.通过元素分析、核磁共振、质谱、红外光谱对目标化合物进行了表征.化合物的化学式为C_(18)H_(18)N_(4)O,Mr=306.36,晶体属于单斜晶系P21/c空间群中,其晶胞参数为a=1.03251(3)nm,b=0.74042(2)nm,c=2.11902(6)nm,α=90°,β=99.1250(10)(°),γ=90°,V=1.59947(8)nm^(3),Dx=1.272 g5cm^(-3),Z=4.最终R值为0.0429.对目标化合物的芳香体系和氢键体系进行了讨论,并展示了分子晶体在不同平面方向的密堆积.

γ-LiAlO_2晶体的生长缺陷研究

γ LiAlO2 晶体是一种非常有前途的GaN衬底材料 ,本文利用化学腐蚀光学显微术和同步辐射X射线形貌术研究了LiAlO2 晶体的缺陷。结果表明 ,提拉法生长的γ LiAlO2 晶体中的缺陷主要为位错、包裹物和亚晶界。并发现在其 (10 0 )晶片上的腐蚀形貌两面有较大差异。

γ-LiAlO_2晶体的生长及掺镓研究

由于与GaN晶格失配小(约1.4%),γLiAlO2单晶有望成为GaN外延衬底材料。本文首先使用提拉法生长出了尺寸达45×50mm3的γLiAlO2单晶,然后采用Ga2O3作为掺杂剂,仍用提拉法生长出了三种不同掺镓浓度的LiAl1 xGaxO2(x=0.1,0.2,0.3)晶体,并用X射线粉末衍射(XRPD)分别对晶体及坩锅中剩余的熔体的成份进行了表征。结果表明LiAl1 xGaxO2(x=0,0.1,0.2,0.3)晶体归属于γLiAlO2结晶结构,Ga3+离子部分地取代Al3+离子,发生分凝且分凝系数小于1。

Nd,Y∶SrF_(2)激光晶体的位错缺陷表征及分布研究

氟化物激光晶体Nd,Y∶SrF_(2)(NYSF)具有热导率高、发射光谱宽、发射截面适中等特点,在高功率激光技术领域具有重要应用。激光晶体中的位错是反映其晶格完整性的一类重要的微观晶体缺陷,对晶体材料的力学、光学性能具有重要影响。本文采用坩埚下降法制备了NYSF激光晶体,分析了腐蚀实验条件对位错蚀坑形貌的影响,获得了化学腐蚀法研究NYSF晶体位错缺陷的最佳腐蚀工艺,即浓度为4 mol/L的盐酸溶液作为腐蚀液,腐蚀温度为60℃、腐蚀时间为9~12 min;表征了位错腐蚀坑形态的演变过程,探讨了晶格原子排列对位错蚀坑形态的影响;利用化学腐蚀方法表征了位错缺陷在晶体中的分布规律,即轴向分布为从放肩到尾部先减少后增加,径向分布为从中心到边缘逐步增加;分析了晶体生长条件对位错缺陷形成的影响,提出了位错密度随坩埚下降速率的提高而升高的可能原因。

基于2-吡啶甲醛肟配体的Ni_(2)^(Ⅱ)Zn_(2)^(Ⅱ)簇配合物的合成、晶体结构、磁性及光催化性能(英文)

在溶剂热条件下,以2-吡啶甲醛肟(HL)为主配体,Zn(OAc)_(2)·2H_(2)O和NiCl_(2)·6H_(2)O为金属盐,合成了一个Ni_(2)^(Ⅱ)Zn_(2)^(Ⅱ)簇配合物[Ni_(2)Zn_(2)(L)_(4)Cl_(2)(CH_(3)O)_(2)](1),通过元素分析、红外光谱、单晶X射线衍射等对其结构进行了表征。研究了该配合物的磁性及光催化降解染料的性能,结果表明:配合物1属于正交晶系,Pna21空间群,其分子中包含2个NiⅡ离子,2个ZnⅡ离子,4个L-配体,2个Cl-离子和2个CH_(3)O-离子。磁性研究表明NiⅡ…NiⅡ离子间存在弱的反铁磁相互作用。光催化降解染料的研究结果表明该配合物对甲基橙和罗丹明B有较好的降解活性,降解率分别达到83.9%和71.1%。进一步探讨了光催化降解染料的作用机理。

γ射线辐照对Cr掺杂MgAl_(2)O_(4)晶体光谱特征的影响

为评估辐照对Cr:MgAl_(2)O_(4)晶体光谱特性的影响,采用辐照剂量为100 Mrad的^(60)Coγ射线照射抛光后的Cr:MgAl_(2)O_(4)晶体样品片,测量了辐照前后的拉曼光谱、透射光谱和荧光特性,并对辐照前后光谱变化的原因进行了分析。研究结果表明:样品的拉曼振动峰值的位置和强度都受到辐照的影响,但振动峰的数量没有改变;由于色心的吸收,辐照后250∼600 nm波长范围内的透射率均明显降低;辐照前后样品的荧光发射峰位一致,但辐照后荧光强度明显降低,同时辐照后的荧光寿命显著增加。

γ-LiAlO_2晶体生长挥发和腐蚀研究

本文采用导向温度梯度法生长出了透明γ LiAlO2 晶体 ,借助扫描电镜和X射线粉末衍射系统地研究了温度梯度法生长晶体的工艺过程 ,坩埚中晶体上部为LiAl5O8和LiAlO2 多晶体 ,中部 [10 0 ]方向自由结晶形成了单一透明的γ LiAlO2 晶体 ,下部为钼金属颗粒 ,蓝宝石籽晶被严重污染 ;坩埚内分成上、中、下三部分是晶体生长过程中熔体组分中Li2

γ-LiAlO_2晶体的退火研究

利用温度梯度法生长出了透明的γ LiAlO2 单晶 ,通过扫描电镜和X射线薄膜衍射分析了不同退火气氛对所切得的 ( 0 0 1 )晶片表面结构的影响。结果表明 :1 1 0 0℃ / 70h空气和真空中的退火处理使γ LiAlO2 晶片表层变成LiAl5O8多晶 ,而同温度富锂气氛退火可以有效地抑制锂的挥发 。

第一性原理研究ZrO2晶体中的氧填隙

本文利用第一性原理研究了单斜相结构ZrO2晶体中氧填隙Oi对晶体结构,电子结构和光学性质的影响。利用广义梯度近似GGA结合PBE交换泛函计算的带隙严重低于实验值,无法获取准确的缺陷转化能级。本文结合Alkauskas提出的带边修正的方法,采用杂化泛函的方法获取更准确的电子能带结构。采用有效尺寸修正(FNV)方案消除,由于引入周期性边界条件,带电缺陷间的不可忽视的自相互作用。通过以上的修正,我们可以得到准确的缺陷形成能和缺陷转化能级。通过一维位形坐标探究电子跃迁的过程以及能量的变化,基于Frank-Condon原理方法给出归一化的光谱线形图。计算得到 和 的吸收谱分别位于8.69 eV和7.06 eV,而发射峰位置分别位于5.20 eV和5.52 eV。氧填隙的吸收峰和发射峰均在紫外区。

第一性原理研究压力对Fe_(2)B的结构、机械性质的影响

基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了0~30 GPa压力下四方相Fe_(2)B的结构,稳定性和力学性质等.随着压力的增加,计算得到的晶格参数逐渐减小,所有结构均满足热力学稳定性,体积模量和剪切模量逐渐增大,韧性得到有效改善.硬度呈现先增大后减小的趋势,并在18 GPa压力时达到最大值,各向异性先增大后减小.德拜温度变化趋势与杨氏模量的变化趋势相同.同时还研究了相变结构——正交相的相关性质,结果表明其结构满足热力学稳定性但不满足力学稳定性,是否稳定存在还需要进行后续实验研究.

痕量La杂质对CaF_(2)晶体γ辐照诱导色心光谱特性的影响

氟化钙晶体的抗γ射线辐照性能是其在太空应用的关键性能之一。本文报道了痕量La杂质对氟化钙晶体γ辐照诱导色心的影响。主要采用吸收光谱、电子顺磁共振(EPR)等手段对辐照前后存在不同痕量La杂质的氟化钙晶体进行研究。结果表明,辐照后的氟化钙晶体产生多个色心吸收带,且吸收带的吸收系数随辐照剂量和La杂质浓度增加而增加。EPR证实这种吸收带的形成是由氟化钙晶体中F心引起的,而La^(3+)的存在影响氟化钙晶体F心的稳定性和光谱位置,本文提出了La^(3+)与氟化钙晶体中F心存在的可能机制。

含氢空位氢化金刚石2维原子晶体体系与硫酸吲哚酚和水分子相互作用的第一性原理计算

基于立方金刚石晶体结构构建了2种2维原子晶体:氢化立方金刚石(hydrogenated cubic diamond,HCD)和含氢空位氢化立方金刚石(hydrogen vacancy-HCD,Hv-HCD);将含氢空位氢化立方金刚石与单层六方氮化硼(h-BN)和石墨烯(graphene,G)组装构建了2种2维原子晶体范德华异质结构:h-BN/Hv-HCD和G/Hv-HCD.根据第一性原理,对含氢空位氢化立方金刚石2维原子晶体体系、硫酸吲哚酚和水分子的Fukui函数进行了计算.研究结果显示,含氢空位氢化立方金刚石2维原子晶体体系的氢空位碳原子具有较大的f+(r)和f-(r)值,表明氢空位碳原子的亲电和亲核反应趋势较为显著.有关能量效应的计算结果表明:水分子与含氢空位氢化立方金刚石2维原子晶体体系的氢空位碳原子形成氢键;硫酸吲哚酚分子在氢空位碳原子位点发生化学分解,生成3-吲哚酮和二氧化硫,原磺酸基羟基与氢空位碳原子结合形成醇羟基.该体系可以作为基于2维原子晶体研发生物活性分子、人体血液毒素分子吸附清除以及检测分析核心材料的参考依据.

1英寸Cs_(2)LiLa(Br,Cl)_(6):Ce闪烁晶体的生长及性能

Ce^(3+)掺杂的钾冰晶石结构的卤化物闪烁晶体因具有优异的闪烁性能,得到了广泛的关注。本文采用坩埚下降法成功制备了1英寸高质量Ce^(3+)掺杂Cs_(2)Li La(Br,Cl)_(6)闪烁晶体。通过X射线衍射谱、EDS、X射线光电子谱等手段对Cs_(2)Li La(Br,Cl)_(6):Ce晶体的晶体结构和组分进行了分析,结果表明Cl-成功掺入基质材料后晶体结构未发生明显变化。光致发光荧光光谱、X射线激发发射光谱、紫外荧光衰减等结果表明,Cl-掺杂后未产生新的发光中心,紫外衰减时间约为28 ns。最后测试了晶体在137Cs@662 keV的伽马源和252Cf源下的能谱,发现晶体具有优异的能量分辨率(4.2%@662 ke V)和中子甄别性能(FOM值达到1.9),在核辐射探测领域具有巨大的应用前景。