基于石墨烯等离激元太赫兹结构的传感及慢光应用

介绍了一种新型石墨烯太赫兹结构,其周期单元包括一条长石墨烯单层带和两条短石墨烯单层带.通过短石墨烯带所激发的明模式与长石墨烯带所激发的暗模式的相消干涉,该结构产生了等离激元诱导透明效应.利用耦合模理论推导了此效应的产生机理,所得结果与时域有限差分方法的仿真值高度一致.该结构除了具有外部动态可调性之外,还具有十分出色的传感性能,最大灵敏度和品质因子分别可达1.457 THz/RIU和30.5652.此外,提高结构中石墨烯的费米能级和载流子迁移率有助于增强慢光效应,其中载流子迁移率的增强效果尤为明显.当载流子迁移率从0.75 m^(2)/(V⋅s)提高到2.0 m^(2)/(V⋅s)时,结构的群折射率从456增至1010.本研究可为太赫兹波段传感器件和慢光器件的发展提供理论和概念框架.

类石墨烯氮化碳结构(C_(3)N)热传导机理研究

类石墨烯氮化碳结构(C_(3)N)作为一种全新的碳基二维半导体材料,由于其优异的机械和电子性能引起了研究者们的广泛关注,不同结构C_(3)N的热输运和声子输运机制还待进一步研究.本文构造了4种不同结构的C_(3)N,采用非平衡分子动力学与晶格动力学方法对不同结构的C_(3)N的热传导机理进行了研究.研究结果表明:1)在4种结构中M3热导率最高,M1次之,M4热导率最低;2)不同结构的C_(3)N的热导率具有明显的尺寸效应和温度效应.当样本长度较短时,声子主要以弹道输运的方式进行传输;当样本长度增大,扩散输运占主导地位;随着温度的升高,Umklapp散射在热输运中占据主导地位,使得热导率与温度具有1/T的依赖性.3)与M3相比,M1和M4结构中都存在更大的声子带隙,色散曲线进一步软化,低频和高频声子同时出现了局域化的特征,对热导率产生了显著的抑制作用.本文为更好地设计热管理材料提供了思路.

大尺度介观电学输运在纳米结构石墨烯中的实现

Anderson局域化是量子波动性导致的最重要的物理现象之一。Anderson局域化理论原是对电子体系提出的,但是由于电子波动性只在很小的范围内(即相位相干长度内)有效,使得Anderson局域化的观测成为一个难点。在文章中,作者报道了在纳米结构石墨烯中首次观测到的二维Anderson强局域化现象。更重要的是作者找到了使电子相位相干长度增长至少一个量级的方法,使得电子的相位可以更容易地被操控。作者用尺寸标度方法得到三组局域化长度分别为1.1,2.0和3.4mm。局域化长度随磁场的变化和理论预测符合得非常好。大尺度介观电学输运,表现为并行于二维变程跳跃电导的另一通道。低温下(T<25 K)观测到费米能级附近存在的库仑准能隙抑制了电子与电子间的非弹性散射,从而使得相位相干长度增长到10mm。

柴油机排放颗粒物中石墨烯结构分析

为了了解不同粒径的柴油机排放颗粒物中石墨烯结构，利用激光拉曼光谱仪和软x射线谱学显微光束线站分析了不同粒径的柴油机排放颗粒物中石墨烯结构和碳原子价态信息。结果表明，排放颗粒的D1峰（由无序石墨烯边缘和基底碳原子的Alg对称振动而产生的）与D2峰（无序石墨烯表面碳原子的E2g对称振动）的相对强度在3．34-4．01之间，石墨烯缺陷类型主要为边缘缺陷。随着排放颗粒粒径的增加，D1峰的半高宽分别增加了2．8和6．7cm-1，化学异相性增加；D1峰与G峰（是理想石墨烯晶格E2g对称振动引起的）的相对强度分别降低了14．67％和27．17％，石墨化程度提高：D3峰（代表排放颗粒中的无定形碳，主要包括有机成分、碎片和官能团）的相对强度R3分别降低了13．73％和39．22％，无定形碳含量降低。石墨烯晶格内部C-C键长与粒径关系不大，晶格内部C—C键长约为0．142nm；随着排放颗粒粒径的增加，石墨烯微晶尺寸分别增加了约0．412和0．821nm，相邻石墨烯间距降低，排放颗粒活性增加；脂肪族C=C化学键、脂肪族C-H和羧基C=O化学键含量降低，“石墨烯性”C=C、酚类C．OH和酮类C=O化学键含量增加。该研究可为不同粒径柴油机排放颗粒形成机理的完善和排放颗粒净化装置的优化提供参考。

高温气冷堆石墨堆芯结构双层模型抗震研究

石墨堆芯结构包围球床堆芯,是高温气冷堆的重要组成部分。为满足其长期安全可靠运行的要求,使其设计合理、完整性得到保证,对石墨堆芯结构的动力学响应和结构完整性进行了研究,揭示其在运行中承受各种载荷条件(特别是地震)下的动态响应。完成的石墨堆芯结构双层模型抗震台试验中,测量模型在各种地震作用下的动力特性变化;考核石墨结构的刚度(变形)、强度和位移;分析榫、键等石墨构件的受力变形状况,整体结构的扭转。统计石墨构件经抗震试验后的破损数量,并分析了其破坏原因;通过初步的试验和模拟对比分析,探讨了石墨结构动力学响应的主要影响因素。为今后完成更大比例更复杂石墨堆芯结构模型抗震研究奠定了基础。

原位自组装石墨烯块体材料:性质、结构及pH依赖自组装行为(英文)

通过水热法自组装制备出块体石墨烯水凝胶材料,其具有优异的机械性能和弹性;同时发现在调节水凝胶机械性能方面,控制反应的p H值要比常规的反应时间和反应物的浓度更有效。其次,系统研究了石墨烯水凝胶的结构-性能关系和自组装行为。研究发现,在水热条件下,石墨烯具有p H值依赖自组装行为。其中,石墨烯所含羧酸基团在不同p H值下的电离状态有所不同,进而导致石墨烯自组装行为的差异。将石墨烯独特的组装行为与其分子结构和胶体相互作用相互关联,对于设计新型的、多功能的、良好机械性能的石墨烯结构具有重要指导作用。

类石墨烯结构二硫化钼纳米片的研究进展

类石墨烯结构的纳米材料不同于块体材料的众多优异性质,成为近年来非常热门的国际前沿领域之一。本文综述了类石墨烯二硫化钼纳米片的最新制备方法:包括微机械剥离法、锂离子插层法、液相超声方法、化学气相沉积方法以及化学合成方法。阐述了各种不同制备方法的优点和局限性。总结了类石墨烯结构二硫化钼纳米片在催化、锂离子电池和电子器件等方面的应用,并展望了其未来的发展方向。

类石墨结构碳氮材料的制备及其在有机化工催化中的应用

介绍了近年来研究开发的类石墨结构碳氮化合物新催化材料及其在催化反应中的应用,综述了此类材料的非溶剂热制备、溶剂热制备方法和条件,以及制备条件对碳氮化合物结构的影响,分析了该材料的制备特点并展望了其应用前景。

微波辅助法制备氢氧化镍-石墨烯纳米复合结构及在葡萄糖检测中的应用

采用微波辅助合成法制备了氢氧化镍-石墨烯[Ni(OH)_2-graphene]纳米复合结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、电子能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)及电化学阻抗谱(EIS)对其结构和性质进行了表征.电化学实验结果表明,与单独的Ni(OH)_2相比,Ni(OH)_2-graphene纳米复合结构对葡萄糖氧化反应表现出更高的电催化活性;同时,据此构建的无酶葡萄糖传感器具有良好的性能,检测线性范围为10μmol/L^7.5 mmol/L,灵敏度为174.7μA·cm^(-2)·mmol·L^(-1),检出限为2.0μmol/L(S/N=3),且该传感器具有良好的稳定性和选择性,可用于实际样品检测.

石墨平台微结构的纳米级红外光谱表征

具有原子级光滑平面的石墨平台微结构是实现特殊功能微机电器件、微系统的重要基础。石墨微结构的化学信息表征对微机电器件、微系统的制备及性能有着重要的意义。先使用原子力显微镜获得形貌信息,再使用纳米级红外光谱对微结构的不同区域进行表征,获得了多个特征位置的红外光谱。通过对红外光谱的分析发现相对于其他位置,石墨平台表面具有非常有序的碳六元环结构,并且吸附的水分子最少。而石墨平台微结构的边缘由于悬键及微加工等原因是吸附水分子最多的位置,石墨基底由于微加工的破坏已经不具有碳六元环结构。这些信息为了解微结构的化学状态提供了帮助,明确所处环境对石墨平台微结构不同位置的影响,能够指导微机电器件的制备与应用。

车底炉在细结构石墨一次焙烧中的应用

介绍了国内外车底炉基本结构和特点,对比了车底炉与环式炉的性能差异,分析了细结构石墨一次焙烧的难点,提出了车底炉在细结构石墨焙烧工序中的关键工艺参数,为车底炉在细结构石墨产业的应用提供技术参考。

石墨烯碳纳米管复合结构渗透特性的分子动力学研究

采用经典分子动力学方法研究了压力驱动作用下水在石墨烯碳纳米管复合结构中的渗透特性.研究结果表明,水分子渗透通过石墨烯碳纳米管复合结构的渗透率明显高于石墨烯碳纳米管组合结构.水在石墨烯碳纳米管复合结构中的渗透率随着压强的升高而增大,随着电场强度的增大而减小.考虑了温度和复合结构中双碳管轴心距对水渗透性的影响规律.系统温度越高,水的渗透率越高;随着双碳管轴心距的增加,水的渗透率逐渐降低.通过计算分析水流沿渗透方向的能障分布,解释了各参数变化对水在石墨烯碳管复合结构中渗透特性的影响机理.研究结果将为基于石墨烯碳管复合结构的新型纳米水泵设计提供一定的理论依据.

氮掺杂石墨烯纳米结构的等离激元激发(英文)

基于含时密度泛函理论,研究了氮掺杂石墨烯纳米结构的等离激元特性。吡啶型氮掺杂不影响石墨烯纳米结构的等离激元激发特性,而取代型氮掺杂主要基于石墨烯纳米结构对称性的改变和体系中电子密度的增加来影响石墨烯纳米结构的等离激元共振。相对于纯六角石墨烯纳米结构,在低能共振区,取代型氮掺杂六角石墨烯纳米结构的等离激元共振能量发生了红移。相对于纯矩形石墨烯纳米结构,在低能共振区,取代型氮掺杂矩形石墨烯纳米结构沿扶手椅型边界方向激发时,其等离激元共振能量发生了蓝移;沿Z字型边界激发时,其主要的等离激元共振模式受掺杂氮的影响较小。

过氧化对石墨蠕虫结构及强度的影响

通过光学显微镜研究适度氧化法与过度氧化法制得的膨胀石墨蠕虫结构。结果表明 ,过度氧化法制得的石墨蠕虫结构缺陷增多 ;对定性地比较石墨蠕虫的相对强度的方法也作了探索 。

硅醚/石墨醚异质结构光电性质的理论研究

继石墨烯被发现合成之后,二维石墨醚及硅醚材料被预测为新型半导体.基于密度泛函理论的第一性原理计算,对硅醚/石墨醚异质结构的电子和光学性质进行了系统的研究.结果表明:当层间距为2.21?时,石墨醚的凹氧原子位于硅醚的凹氧原子之上的堆砌方式是最稳定的.此外,它的间接带隙为0.63 eV,小于石墨醚和硅醚的带隙.通过调节应变和电场强度,可以调整硅醚/石墨醚异质结构的带隙.特别是在压缩应变下,异质结构存在间接带隙向直接带隙的转变.硅醚/石墨醚异质结构的吸收系数在紫外光区出现强峰,与单层石墨醚和硅醚相比,异质结构的光吸收能力在80—170 nm范围内明显增强,结果表明硅醚/石墨醚异质结构具有突出的紫外吸收能力.本工作可为纳米器件提供一种具有潜在应用前景的新型材料.

熔盐/辐照环境中细结构等静压石墨的结构和化学稳定性研究

熔盐堆以石墨作为反射体和慢化体,熔盐与石墨直接接触,石墨在熔盐中的腐蚀反应和辐照损伤是值得研究的问题。本文采用自主研发的细结构石墨,阻隔熔盐浸渗,采用3.0 MeV He;模拟中子辐照,研究不同温度及熔盐环境下石墨微观形貌、微结构和化学结构的变化。研究结果表明,高温环境下,由于高温的退火效应,石墨缺陷密度的增加及形貌的变化都远小于室温环境。辐照后的石墨与熔盐接触,其缺陷密度略微降低。这种微结构的改善与高温熔盐环境中的退火效应及熔盐固化引起内部微裂纹的闭合有关。辐照后的熔盐浸泡可在石墨C—C键结构中引入C—F键,且C—F键的形成与缺陷密度及缺陷类型密切相关。稳定的空位簇及间隙原子的迁移均会影响层间化合物的形成,从而产生限制C—F键形成的环境,进而降低由层间化合物的形成对石墨表面结构的破坏。

花瓣状铂-金-石墨烯纳米结构的制备及其在葡萄糖测定中的应用

利用氧化石墨烯（GO）、PtCl6^2-、AuCl^4-作为前驱体,在-0.4 V条件下,采用一步电化学还原法对GO和金属前驱体进行同时还原,成功制备了花瓣状的Pt-Au-GO纳米结构;同时利用伏安法研究了该催化剂对葡萄糖氧化的电催化性能,结果表明,此纳米结构对葡萄糖氧化反应表现出很好的电催化性能;据此构建了无酶葡萄糖传感器,该传感器在较低的电位下（-0.1 V）对葡萄糖的线性检测范围为1.0~25.0 mmol/L,响应灵敏度为26.3μA cm^-2（mmol/L）^-1,检出限为4.0μmol/L（S/N=3）,且传感器具有很好的重现性、稳定性和选择性,可用于实际样品的分析检测。

高温处理对乱层石墨结构B-C-N晶化的作用

采用化学法合成了乱层石墨结构B—C—N化合物,在不同温度下进行高温处理后,经X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HREM)和X射线能谱(EDX)对合成产物的结构、晶体学参数、成分等进行分析。结果表明,处理温度对乱层石墨结构B—C—N化合物的晶化有较大影响。随处理温度增加,B—C—N化合物由乱层石墨结构向多晶体转变。1600℃处理后可以得到纯六方B—C—N多晶固溶体,晶格参数为α=0.251mm,c=0.666mm。EDX测定出晶化后B—C—N化合物的成分为B_(0.41)C_(0.09)N_(0.50)。