富勒烯离子Jahn-Teller畸变和光谱研究进展

MxC60(M=K、Cs、Rb)具有的超导性启发人们对C60n-和C70n-展开了深入研究。本文综述了富勒烯离子C60n±、C70n±、C76n±、C78n±及C80n±的结构畸变和光谱研究进展,介绍了国内外近十几年来众多研究小组的有关工作,从实验检测到理论计算,从结构探讨到谱学性质研究,并结合作者在此方面的理论研究成果,进一步探索富勒烯离子Jahn-Teller畸变的特点和产生原因以及其电子光谱的规律性。

含氮金刚石结构中Jahn-Teller畸变效应的计算

研究了由J.Bourgoin和M.Lannoo提出的半导体内Jahn-Teller畸变效应的计算理论。应用Bourgoin和Lannoo的方法研究了含中心氮杂质金刚石结构的Jahn-Teller畸变问题,计算了34C+N簇团的T2模耦合沿%111&晶向的Jahn-Teller畸变效应,结果与实验相符。

[Cu（en）3]2+发生Jahn-Teller畸变吗

就大一学生对[Cu（en）3]^2＋是否发生Jahn-Teller畸变的作答情况,引发的关于规律的总结、知识的连续性、阶段性及教材处理方面的思考。

氮空位调控晶格畸变度强化(NbMoTaW)N_(x)薄膜的力学性质和耐磨损性

高熵过渡金属氮化物(HENs)具有热稳定性,抗腐蚀、抗氧化性以及优异的力学性质,可用作结构部件及运动部件的表面防护薄膜。然而,受HENs组元多样性的影响,宽泛可调的金属组分与HENs力学性质之间的映射关系相当复杂。本工作以(NbMoTaW)N_(x)薄膜为研究对象,基于磁控溅射方法调节薄膜生长过程中氮气流量,制备了不同氮含量的(NbMoTaW)N_(x)(x=0,0.59,0.80,0.95)薄膜,研究了(NbMoTaW)N_(x)薄膜的成分、结构、形貌与性能,并对薄膜力学性质的主要影响机制进行了系统探究。结果表明,通过调节氮空位,实现了对氮原子及金属原子亚晶格畸变度的协同调控,得益于氮原子和金属原子亚晶格的高畸变度,(NbMoTaW)N_(0.80)样品具有最高的硬度与最好的耐磨损性能。排除电子结构、残余应力、晶粒尺寸等力学性质影响因素后,进一步确认了HENs薄膜晶格畸变度与力学性质之间的直接关系。本研究寻找到一条简洁的晶格畸变度调控策略,为调节、优化氮化物薄膜性能,进而更好地解决复杂服役环境下防护薄膜的机械损伤问题提供了新的思路。

关于Cu(Ⅱ)配合物Jahn-Teller畸变的讨论

过渡元素的(n—1)d和ns轨道间的相互作用早已为人们所重视,但(n—1)P和(n—1)d轨道间的相互作用一直未受到人们的注意.本文通过低温和高温下电离能增量曲线的差异,分析了不同温度下p,d轨道间相互作用的强弱,发现Cu^(2+)的5个d轨道由于空间对称性不同,在3p轨道和配体群轨道的内、外排斥作用下,能级可能先发生微裂,从而导致了Cu(Ⅱ)配合物的Jahn-Teller效应向拉长的八面体的方向畸变.

La_(1-x)Ca_xMnO_3(O.50≤x≤0.85)在电荷有序态下的合作Jahn-Teller效应与内耗关系研究

运用X射线衍射和内耗测量技术研究了La1-xCaxMnO3(0.50≤x≤0.85)在电荷有序态下的合作Jahn-Teller晶格畸变.随着温度从高温降至电荷有序相变温度TCO,切变模量出现明显软化.在T<TCO时,由于合作Jahn-Teller晶格畸变的形成导致切变模量出现大的硬化,而切变模量的相对硬化程度△G/G随Ca2+离子掺杂量的变化而变化,反映了电荷有序态下的合作Jahn-Teller晶格畸变的大小随Ca2+离子掺杂量的变化而变化,△G/G在x=0.75时达到最大值.内耗研究表明,对应于TCO时出现相变内耗峰,其高度随着测量频率增大而减小,峰的位置不随测量频率变化,表现出典型的结构相变特征.电荷有序相变的内耗行为与测量频率呈非线性关系,此非线性关系可以通过公式Qmax-1/Qmin-1=a×f-b进行拟合.

C_(60)~2-单态Jahn-Teller畸变和电子吸收光谱的量子化学研究

用INDO系列方法,对C602单态进行几何构型全优化,得到三种不同对称性的构型,D5d、D3d、D2h。计算表明C602-确实发生了Jahn-Teller畸变,D5d有四种原子七种键,D3d有六种原子十种键,D2h有九种原子十五种键,而C602-的额外负电荷主要分布在赤道附近。以这三种构型为基础分别计算了C602-单态的电子吸收光谱,说明C602-的基态不是单态而应该是三态。

添加稀土元素对热障涂层YSZ陶瓷层晶格畸变的影响

采用第一原理赝势平面波方法对添加稀土元素的二氧化锆晶胞进行了几何优化计算,对计算后的X-O键键长、晶格常数变化及键集居数进行了分析,并将计算结果与实验数据进行对比讨论。结果表明,添加稀土元素后,二氧化锆晶胞将发生膨胀畸变,X-O键键长变大,键集居数变小。这些变化引起晶格振动频率降低,声子散射加剧,从而使材料热扩散系数降低。此外,在一定范围内,稀土元素的共价半径越大,所引起的膨胀畸变也越大,键集居数越小,材料的热扩散系数也会更小。

纳米CaCO_3微晶的晶格畸变和反常红外特性

利用ＴＥＭ、ＳＥＭ、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和Ｖｏｉｇｔ函数单峰分析法讨论了纳米ＣａＣＯ３ 微晶结构，解释了纳米ＣａＣＯ３ 微晶的反常红外吸收特性，并认为微结构中的尺寸效应使得纳米ＣａＣＯ３ 晶格中存在较大的畸变应力，从而引起了碳酸钙微晶的红外ν３ 吸收峰有约４０ ｃｍ － １的蓝移和明显窄化。

纳米MgO微晶的晶格畸变和反常红外特性

报道了利用ＦＴ－ＩＲ光吸收谱测量和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析对纳米ＭｇＯ微晶的初步研究结果，发现纳米ＭｇＯ的微结构和红外吸收特性均存在尺寸效应，而且其红外吸收峰出现了红移和蓝移同时并存的现象。文中结合ＸＲＤ分析结果和纳米晶材料中界面效应对上述现象给出了初步的物理解释。

晶格畸变能的尺寸效应

为了更好地计算纳米材料晶格畸变能的尺寸效应,基于原子键能与表面热力学理论,提出了一个热力学模型.研究发现,随着晶粒尺寸的变小,纳米材料的晶格畸变能是不断增大的,且在20 nm以下时,这种变化将变得十分显著.随后,对该模型进行了讨论与验证,结果表明:模型给出的结果与实验数据接近,能较好地解释晶格畸变的尺寸效应.

纳米钨粉体的表征及其晶格畸变分析

以工业化生产技术成功地制备了不同粒径的纳米W粉体,采用EDS、SEM和XRD对样品的含量、形貌、物相进行了表征,并计算了其晶格参数和晶胞体积。结果表明,纳米W粉体为bcc晶态结构,晶格发生收缩;随着晶粒尺寸的减小,晶格参数和晶胞体积收缩率增大,且晶格畸变率与粒径的倒数呈正比线性关系。

高能机械球磨引导的纳米TiO_2晶格畸变和高压相

发现正交结构的高压相β-TiO2可通过高能球磨锐钛矿TiO2而得到。高能机械球磨减小了颗粒尺寸,球磨40h后,发现样品存在2nm～4nm的类点状颗粒和10nm～35nm的类花瓣状颗粒。高能球磨改变了锐钛矿TiO2晶粒的晶格常数。该晶格畸变现象可能与晶界区行为相关。红外吸收峰随球磨而先“蓝移”后“红移”。该“蓝移”与“红移”与晶格常数a的变化紧密相关。另外发现随着球磨时间增长,TiO2的光催化效果变差。

银纳米颗粒的晶格畸变研究

采用水热还原法,以硝酸银(AgNO3)为前驱物,十二烷基磺酸钠(SDS)为表面修饰剂,水合肼(N2H4.H2O)为还原剂,制备出了银纳米颗粒。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)对样品的晶体结构、形貌、粒径及其分布特性进行了表征,并研究了晶格畸变。结果表明:样品的晶体结构为面心立方,晶态是多晶体,形貌为不规则类球形颗粒。同时研究了晶格结构,发现晶格结构发生了畸变,表现为晶格膨胀。粒径分布在40～60 nm范围,平均粒径为50 nm。

超细粉体的晶粒度与晶格畸变的X射线分析研究

晶粒及其点阵畸变程度对材料的性能有重要的影响，利用Ｖｏｉｇｔ函数法对超细过程产生的晶粒细化和晶格畸变进行了探讨。超细加工过程对材料产生的晶粒细化和晶格畸变效应是明显的，晶粒大小受加工粉碎次数和分级的影响，而晶格畸变则主要与粉体受冲击的机械强度有关。产生畸变的内在原因，可能是晶格在机械冲击下格架发生了扭曲变形。

纳米粒子晶格畸变率的数量级研究

晶格畸变率是纳米柱子的一个重要参数。用X射线衍射积分宽度法确定了纳米CeO_2粒子的晶格畸变率,研究了晶格畸变与晶粒度之间的关系,结合已有资料讨论了纳米粒子晶格畸变率的数量级大小。结果表明,不合理的计算方法可能会导致计算出来的晶格畸变值严重失实。

菱面片层氧化镁的制备及晶格畸变与反常红外特性

以低品位白云石为原料采用二次酸浸、EDTA-氨水沉淀法制备前驱体Mg（OH）2，经煅烧得到菱面片层状多空隙结构的纳米MgO晶体。通过X射线衍射（XRD）、高分辨率扫描电镜（HRSEM）及傅立叶红外光谱（FT—IR）等测试手段对所得产物的物相和形貌等进行了表征。分析表明：氧化镁为结晶良好、立方晶系，厚度约10～20nm，最大面积可达1μm^2左右的菱形纳米片层结构；XRD数据表明纳米氧化镁的微结构存在晶格畸变并导致XRD相位差发生变化；红外光谱表明，Mg-O键伸缩特征吸收峰向高波数方向移动（蓝移）了约84．82cm^-1，而弯曲特征吸收峰向低波数方向移动（红移）了约31．88cm^-1，并导致红外吸收光谱的宽频化。结合XRD数据分析结果和界面效应等物理现象讨论了反常红外吸收机理。

通过测量晶格畸变研究Si和Cu对Al-Si合金电导率的影响

通过电导率测量、金相观察、扫描电镜分析(SEM)和X线衍射分析(XRD),研究Si和Cu对Al-Si系合金晶格常数和电性能的影响规律。研究结果表明:随着Si和Cu质量分数的增大,Al基体晶格畸变程度增大,Al-Si合金电导率下降;Cu对Al-Si合金电导率的影响比Si对合金电导率的影响显著;经过450℃×5 h+250℃×2 h热处理工艺,Al基体晶格畸变程度明显降低,Al-Si合金电导率明显提高,增幅最高可达32.36%;Si和Cu对Al-Si合金电导率的影响机制不同,Si质量分数的变化对Al基体晶格畸变程度影响较小,Si对Al-Si合金电导率的影响可依据复合材料电阻率计算公式推导,而Cu的影响可根据Al晶格常数偏离量来推导。

金刚石的晶格畸变

金刚石是均质性矿物 ,但在偏光镜下常常显示非均质性。这给宝石鉴定带来了一定的困难。本文利用偏光显微镜研究了 2 4金刚石在正交偏光显微镜下的特性及其定向红外光谱 ,指出金刚石的非均质性与杂质元素如氮、硼和氢的分布不均匀有关 ,包裹体的存在是产生晶格畸变 (塑性变形 )的重要原因。这一结果与利用红外光谱。

纳米板钛矿基二氧化钛中的晶格畸变

借助精确的Ｘ射线衍射测量，结合独立衍射峰对不同晶粒度纳米板钛矿基二氧化钛样品中板钛矿和金红石相的微结构参量进行了较细致的研究，给出了标明物相、晶面指数（ｈｋｌ）和晶面间距ｄｈｋｌ值详细分析结果的系列ＸＲＤ谱，并得到了晶面间距、晶格常数、轴比、晶胞体积等参数数值及其相对常规粗晶的变化情况，从而初步揭示出其晶粒微结构的尺寸效应。首次发现。