MoS_(2)和MoTe_(2)同质结和异质结中的表面电势排列

过渡金属硫族化合物(TMD)薄层仅改变几何形状(如层厚)就可调节带隙、电子亲和势和费米能级,使器件设计更灵活。但因缺乏费米能级排列信息,TMD同质/异质结器件常因未知的能带弯曲而偏离预期。利用扫描开尔文探针显微镜(SKPM)表征了TMD同质/异质结,结果显示,Mo S_(2)和Mo Te_(2)同质结的费米能级随层厚增加向本征费米能级移动(背景掺杂浓度降低),而Mo Te_(2)/Mo S_(2)异质结中探测到宽耗尽区和强光响应,同时给出表面污染(分子尺度)对单层TMD表面电势的影响。上述发现将在器件设计中帮助精准堆叠范德华(vdW)层。

金表面不同链长烷基硫醇自组装单分子膜表面电势的变化规律

从Helmholtz模型出发,对生长在金表面不同链长烷基硫醇自组装单分子膜(SAM)表面电势的变化规律进行了理论研究.利用量子化学软件Gaussian03和MOPAC,讨论了分子偶极矩、相对介电常数以及分子的倾斜角对SAM表面电势的影响.研究表明,不同链长烷基硫醇SAM中分子的倾斜角随烷基链长度的规律性变化是引起SAM表面电势变化的主要原因.从SAM形成机制出发,对金表面不同链长烷基硫醇SAM表面电势的变化规律及其成因提出了新的解释.

带有长侧链醌类化合物的Langmuir膜及其表面电势

泛醌（Ｕｂｉｑｕｉｎｏｎｅ）和质体醌（Ｐｌａｓｔｏｑｕｉｎｏｎｅ）作为非蛋白电子载体存在于动物线粒体呼吸链和植物光合作用链中．这两类物质在生物膜上有活性［１］．Ｌａｎｇｍｕｉｒ膜是在气液界面形成的单层分子膜，这种结构排列较为有序，可以在一定程度上看作...

生物型原子力显微镜测定表面电势的功能拓展

Bruker公司生物型原子力显微镜,主要用于生物及材料样品的表面形貌观察.通过对样品台及控制器进行改装,加装偏压电源,并对软件进行升级,使系统初步实现表面电势测定功能,拓展了仪器的应用范围.

集成双极晶体管基区表面电势的二维模型及其应用

基区表面电特性对双极器件影响很大,本文建立了集成双极npn晶体管基区表面电势的二维模型。文中还通过对采用SiO_2膜和Si_3N_4-SiO_2双层膜一次钝化的电容(MOS和MNOS)和栅控npn晶体管的表面电特性的研究,发现SiO_2-Si_3N_4一次钝化膜能有效地减小基区表面电势。

球状胶粒表面电荷密度/表面电势的一个近似解析式

应用Ｄｅｂｙｅ－Ｈüｃｋｅｌ线性化近似求解非线性Ｐｏｉｓｏｎ－Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程（ＰＢＥ），获得一个混合、非对称电解质溶液中球状胶粒表面电荷密度（σ）／表面电势（Ψ０）的近似解析式，近似解析式适合于大κα的情形，但对于小κα的情形，数值试验表明：只要满足κα≥０．０３，即使表面电势高达３３４ｍＶ（２５℃），近似解析式最大相对误差也低于５％；而文献上报道的其它近似解析式对κα值的下限要求通常高达０．５，甚至于２；本文提出的近似解析式还具有结构简单，适合于分析目的的特点。

表面电势在水分蒸发抑制剂中的研究

表面电势是研究单分子膜性质的一种重要方法,主要介绍了表面电势的定义、模型,总结了其在国内外的一些研究进展及应用,并探讨了表面电势在水分蒸发抑制剂研究中的重要意义;当单分子膜受风吹、沙尘、下雨、温度等自然环境因素干扰时,会导致水体表面单分子膜遭到破坏,降低其稳定性,甚至丧失水分蒸发抑制效果。可通过测量膜表面的电势来追踪观察该分子膜的结构、物质组成变化以及分子膜的铺展和修复能力,进而可大大促进水分蒸发抑制剂的推广和应用。

消毒方式对N95口罩过滤性能及表面电势的影响

新冠疫情期间N95口罩的消费量越来越多,对其消毒与再生的研究受到行业重点关注。研究了紫外线、烘箱、高压蒸汽锅和酒精4种消毒方式对N95口罩的过滤性能及表面电势的影响,为口罩的再生与利用提供参考。试验采用枯草芽孢杆菌模拟口罩的微生物污染,结果表明,对N95口罩进行紫外线处理30 min、120℃烘箱处理30 min、115℃高压蒸汽锅处理30 min都能起到有效的灭菌效果,但75%酒精浸泡30 min不能有效灭菌。其中紫外线对N95口罩的过滤性能和表面电势的影响最小,经过紫外线处理30 min的N95口罩,对直径为300 nm粒子的过滤效率仅下降0.51个百分点,表面电势下降率为7.18%;而烘箱对N95口罩的影响较大,经过120℃烘箱处理30 min的N95口罩,对直径为300 nm粒子的过滤效率下降6.19个百分点,表面电势下降率为22.43%;高压蒸汽锅的杀菌效果较好,对N95口罩的过滤性能和表面电势影响较小,经过115℃高压蒸汽锅处理30 min的N95口罩,对直径为300 nm粒子的过滤效率下降3.01个百分点,表面电势下降率为18.04%;酒精浸泡对N95口罩的过滤性能和表面电势的影响最大,经过75%酒精浸泡30 min的N95口罩,对直径为300 nm粒子的过滤效率下降10.07个百分点,表面电势下降率为100%。

利用表面电势表征砂岩储层岩石表面润湿性

利用Stern双电层模型研究岩石表面荷电机制,考察岩石表面电势与表面基团的对应关系,从微观岩石表面基团的电性变化出发,分析归纳岩石表面电势与砂岩储层岩石表面润湿性间的关系。结果表明:岩石表面上分布有各类带电或中性基团,这些表面基团与液体分子之间存在相互作用力,包括范德华力、库伦力和氢键,油藏润湿性是这些分子间作用力的性质、大小和综合作用的宏观表现;岩石表面电势的正负和绝对值反映了岩石表面化学基团的电性和密度,可用于表征评价岩石表面润湿性。

基于AFM胶体探针测量液固界面DLVO力及表面电势

表面电势是微纳流控芯片中流体流动的重要参数。本文介绍了基于AFM胶体探针技术测量液固界面DLVO力并进一步测量表面电势及表面电荷密度的方法。本文改进了胶体探针制作的技术手段,并提出用双探针法测量胶体探针的弹性系数。在0.1~1mM浓度范围内的NaCl溶液中,测量了硅、二氧化硅和氮化硅液固界面双电层内的DLVO力及表面电势。实验结果表明胶体探针技术可以很好地测量液固界面的DLVO力,尤其对静电力指数变化段非常敏感。通过DLVO力曲线可以间接测量表面电势、表面电荷密度等重要参数,是微纳流动及界面属性测量的有效手段。此外,在不同硅基材料表面的测量结果显示了硅烷醇基密度对表面电势起主导作用,可以通过选用不同硅烷醇基密度的材料来有效调控表面电势,从而在硅基材料制作的微流控芯片中调控电动流动的强弱。

表面电势对铬铁矿浮选的影响

研究了芬兰Kemi选矿厂重选回路的"矿泥"中的铬铁矿的浮选。主要脉石矿物有绿泥石、透闪石和滑石。这类矿石的捕收剂一般为胺和脂肪酸。从理论上讲,由于铬铁矿的表面电荷与脉石矿物相反,可以期待得到良好的选择性。主要成分的电动电位是pH的函数。结果表明选择性浮选发生在pH小于3。此时钛铁矿带正电,其他矿物带负电,因而适于使用阴离子捕收剂。表面带负电的铬铁矿无选择性,使用胺捕收剂除外。浮选试验采用二种工业用脂肪酸捕收剂,即F2874和AC825。二者都适用于低pH。开路试验中,使用F2874得到铬铁矿含量约为95%的精矿,回收率70%。发现浮选适宜于回收高格铁比的铬铁矿颗粒。试验揭示了可逆的吸附一解吸现象以及铬铁矿表面电荷和选择性之间的特定关系。证实了低pH时脂肪酸在铬铁矿上的吸附为物理吸附的假设。

基于细胞膜表面电势探讨Ca与毒性离子在植物根膜表面的相互作用

有毒重金属离子的自由离子活度已被广泛认为是重金属最直接的活性形态,可以用来预测重金属的生物效应,而事实上生物体表的重金属离子浓度由于细胞表面膜电势的静电效应而与本体溶液中重金属的自由离子活度存在显著差异.细胞膜表面电势随溶液中离子组成变化而发生变化,本体介质中钙离子能通过电荷屏蔽和离子键结合来降低膜表面电势的电负性,从而减少阳离子如Al3+、Cu2+和Ni2+在膜表面的活度,增加阴离子如SeO42-和H2AsO4-在膜表面的活度,这种电负性降低的程度能通过Gouy-Chapman-Stern模型来量化.基于植物根表重金属离子活度可以更好地预测其生物效应.细胞膜表面电势为研究离子之间交互作用机制及其与植物效应之间的关系提供了一个全新的角度.

澜沧江中下游泥沙微表面电荷特性与磷吸附关系研究

河流泥沙是水生态系统生源要素的重要附着载体,其微形貌及电荷特性直接关系着泥沙对溶解态营养盐或污染物的吸附能力。本研究选取澜沧江中下游干流及主要支流为考察对象,采集28个河流水库断面的悬移质泥沙,采用原子力显微镜测定泥沙微表面电荷量,探究澜沧江泥沙的微表面电荷性质,研究纳米尺度下泥沙的微表面特性。研究结果表明:(1)微观界面,形貌对表面电荷分布影响明显,在纳米尺度下电势图与相位差图均展现出明显非均匀分布特征;(2)在流域分布上,不同区域表面电荷存在较大差异,流域沿程变化对泥沙表面电荷产生重要影响,总体变化呈现先减小后增大的趋势,表面电势值变化范围为-201.47~35.34 mV,表面电荷密度范围为0.07~3.65 mC/m^(2),不同区域电荷特性差别明显;(3)在梯级水电筑坝影响下,坝上坝下泥沙颗粒电势差与水库库容存在较好的线性相关关系,相关系数为0.8214,且坝下电势普遍高于坝上区域;(4)泥沙表面电势与磷吸附之间具有较强相关性,其相关系数为0.6657,同时表现出较好的线性拟合关系。研究结论对深入理解水电大坝建设对流域内污染物的迁移转化及解释泥沙的表面电性特征与污染物的吸附解吸机制具有重要科学意义,同时也可为流域水沙环境调控提供理论依据。

复合式静电除尘器滤料表面的电势特性

为改进复合式经典除尘系统,研究了针尖-极板系统内滤料表面电势分布以及电晕放电过程结束后滤料表面电势消逝规律。首先通过针尖-极板系统使得极板上的滤料荷电,在电晕放电过程结束后,再使用表面电位计测量滤料表面电势分布与衰减规律。测量的干净滤料包括PE（聚酯纤维）、Bag（袋式滤料）;带有颗粒层的脏滤料包括PE（聚酯纤维）。实验结果显示：对于2种干净滤料,其表面初始电势分布比较均匀,偏差〈15%;干净的PE滤料在45 s左右表面电势衰减至稳定值而Bag滤料15 s左右可以达到稳定,Bag滤料表面电势衰减速度快于PE滤料;当阴极电压在10～35 kV间变化时,干净PE滤料初始电势稳定在1 500 V左右而Bag滤料稳定在1 200 V左右,阴极放电电压的增加并不影响滤料表面电势初始值;对于带有颗粒层的PE滤料,颗粒层表面电势低且干净滤料部分电势高。研究结果可供复合式静电除尘系统的设计参考。

煤微表面形貌和电势特征及其对电磁辐射的影响

为研究煤的纳米尺度表面形貌和电势特征及其对电磁辐射的影响,利用原子力显微镜测试了煤的纳米尺度表面形貌和表面电势。首先,研究了微表面形貌特征和几何形态,拟合得到其特征方程,并建立了微表面形貌的3维仿真模型;其次,分析了微表面电势特征及其与微表面形貌的相关性;最后,结合微表面形貌仿真模型与表面电势特征,简述了电子在类平行板电容器中运动产生多频电磁辐射的机理。结果表明:煤微表面高低起伏范围约在-15.7~15.3 nm,存在许多粒状凸起和不规则形状的凹陷;微表面形貌几何形态的特征方程为y=-0.0084 x 2;微表面电势分布范围为-80.3~82.2 mV,分布较离散、随机,其统计规律符合正态分布的特征;纳米尺度表面形貌与电势具有负的微弱相关关系。将煤纳米尺度微表面形貌和电势作为研究电磁辐射机理的重要因素,为进一步探究煤岩破裂电磁辐射机理提供了新的思路。

绝缘子表面对污秽颗粒的粘附力及长程吸引力

不同绝缘材料对污秽颗粒的粘附力差异会导致绝缘子积污结果存在差异。为此,利用原子力显微镜研究了不同污秽颗粒在不同绝缘材料(硅橡胶、瓷和钢化玻璃)表面的粘附力,以及表面荷电对颗粒粘附力的影响。结果表明,粘附力的大小与材料特性、粗糙度、表面电荷、颗粒粒径等因素有关。与瓷和钢化玻璃相比,硅橡胶对污秽颗粒的粘附力最大,且粘附力随着颗粒粒径的增大而增大。绝缘材料对导电颗粒的粘附力大于不导电颗粒。此外,绝缘材料表面较易荷电,这些电荷会对污秽颗粒产生较大的长程吸引力。硅橡胶表面电势越大,长程吸引力也越大。

利用Kelvin探针力显微镜研究纳米尺度下n-AlGaN/GaN薄膜的表面电荷性质

利用真空Kelvin探针力显微镜(KFM)研究了纳米尺度下n-AlGaN/GaN薄膜的表面电荷性质并进行了定量测量.结果表明,n-AlGaN/GaN薄膜的表面位错均为电活性的受主型表面态,所捕获电荷的区域远远大于表面位错的大小,其表面电势与GaN薄膜表面电势的最大差值达到590 mV.在光照下,n-AlGaN/GaN薄膜的表面电荷发生了明显的光生电荷重新分布现象.

盆式绝缘子表面电荷反演算法综述及展望

直流气体绝缘输电线路(gas insulated line,GIL)可以替代直流架空输电线路及电缆,提高输电走廊灵活性,其需求日益迫切。然而直流GIL中绝缘子表面严重的电荷积聚现象制约了其实际应用,因此需要针对该问题开展研究。直流场中绝缘子表面电荷分布的相关研究需要建立在绝缘子表面电势准确测量的基础上,并借助电荷反演计算来获得表面电荷分布特征。国内外学者对表面电势测量及表面电荷反演算法进行了大量科学研究。然而,目前尚未有研究者对近几十年来的表面电荷反演算法做出客观的总结。该文从静电探头诞生出发,总结比较了现有几种较为成熟的电荷反演算法,并结合实例对各类算法进行对比分析。最后,对今后反演算法发展方向做出了展望。

304不锈钢表面聚吡咯纳米结构的构建及其抗细菌粘附性能

目的在304不锈钢表面制备抗细菌粘附的聚吡咯涂层。方法采用电化学无模板方法,在304不锈钢表面构建具有超疏水性能的纳米锥结构聚吡咯涂层,实现抗细菌粘附的功能。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱分析了聚吡咯涂层的表面形貌和化学成分,同时采用X射线光电子能谱技术表征了涂层的元素组成,采用接触角仪测试了涂层的亲疏水性,采用原子力显微镜的Kelvin探针力显微镜模块研究了涂层的表面电势,通过平板计数法研究了聚吡咯涂层的抗细菌粘附特性,并进一步通过扫描电子显微镜观察了细菌在涂层表面的粘附情况。结果通过两次电化学聚合在304不锈钢表面构建了萘磺酸掺杂的纳米锥结构聚吡咯涂层,该涂层的接触角为121.1°,具有较强的疏水性,平滑结构聚吡咯和纳米锥结构聚吡咯的表面电势分别为(136±3)mV和(335±3)mV。大肠杆菌粘附实验结果表明,大肠杆菌几乎不粘附于纳米锥结构聚吡咯表面,纳米结构的聚吡咯涂层具有抗细菌粘附的性能。结论纳米锥结构聚吡咯具有较强的疏水性,同时具有高的表面电势,从而使细菌与表界面的相互排斥力大于吸引力,因此纳米锥结构聚吡咯具有抗细菌粘附的性能。

不同变质程度煤岩微表面电性特征

为进一步研究煤岩电磁辐射产生机理,通过原子力显微镜研究了不同变质程度煤岩微表面电势及电荷密度等电性参数的变化规律,将煤岩表面微观电性特征研究推进到微纳米尺度。结果表明:煤体表面在细观或宏观统计层面上显弱电性或电中性,但在纳米尺度下对外显示一定的电性特征;计算得到了煤体表面电荷密度,不同煤样的表面电荷密度差异明显,在79. 95～312. 97μC/m2变化;煤的变质程度对表面电性参数存在重要影响:随变质程度的升高,煤表面负电势经历了先缓慢下降又快速升高的变化趋势,表面电荷密度呈现出先减小后增大的"V"型曲线变化。研究煤岩微结构的电性特征,对从微观层面进一步揭示煤岩电磁辐射机理、瓦斯吸附和解吸过程,乃至煤岩物质特性等具有重要意义。