基于信息化的物理综合仿真实验教学探索与实践——以临沂大学为例

论文以物理综合仿真实验为例,讨论了在高等学校物理实验课程中采用现代信息化技术的重要性和迫切性,分析了该课程建设过程中面临的各种难题,分享了临沂大学选取信息化方法将虚拟仿真技术融入物理实验教学的探索与实践。期望该研究对于其他高校物理实验课程信息化建设具有一定的参考意义。

以国家需求为导向的高校工科专业建设——以电子信息工程专业为例

为应对新一轮科技革命与产业变革的战略行动,高等院校工科专业当深化工程教育改革,全面提高工程应用型、创新型人才培养能力。文章根据创新型国家重大战略,结合创新型人才的特点,以临沂大学电子信息工程专业建设为例,介绍本专业为适应时代发展的步调,在建设中是如何通过明确人才培养目标,完善课程体系建设,改革课堂教学、实践教学,丰富创新创业实践活动等重要举措来达到不断提升专业建设水平、实现高质量工科专业人才培养的预期目标的。

工程认证下复变函数与积分变换课程教学模式探索与实践

复变函数与积分变换是高校工科专业一门重要的专业基础课程,能够为学习有关的后续课程学校和进一步扩大数学知识面奠定必要的数学基础。为适应工程认证下专业基础课程的要求,该课程引入课程思政,并对其进行教学模式的探索与实践。实践结果表明,学生不仅能够学到复变函数与积分变换的基本理论和数学物理及工程技术中常用的数学方法,同时还可以巩固和复习高等数学的基础知识,提高数学素养,对培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力和科学计算能力等方面起着特殊重要的作用。

基于创新能力培养的大学物理实验教学模式改革

大学物理实验对于培养学生的创新能力、动手能力和科学研究能力具有重要的作用。针对当前实验教学过程中存在的问题,在优化教学内容、改进教学方法和考核方式等方面对大学物理实验的教学模式进行探索与改革,有利的推动了创新型人才的培养。

固体物理教学中电子态密度的计算

电子态密度是指单位能量范围内的状态数,是与电子能带结构密切相关的一个物理量.为了计算电子的比热和晶体的输运性质,必须用较精确的方法计算出晶体的电子态密度.大多数教材中对该部分的处理通常采用简化模型,并不能反映一般情况下态密度的计算思路.本文从电子态密度的公式出发,详细说明了二维石墨烯和三维面心立方晶格态密度的计算步骤,并且对其中细节给出了基于数值计算的详细解释.

提升地方高校大学生创新能力的"3+X"培养模式研究与实践

针对地方高校大学生创新能力不足的难题,提出了培养学生创新能力的"3+X"培养模式.该模式中的"3"指举办赛事、开设课程、提供平台,"X"指学生参与教师科研项目、申请大学生创新项目、参加学科竞赛、撰写科技论文、申请国家专利及多方支持.教学研究与实践结果表明,该培养模式能够解决困扰地方高校大学生创新动力不足、创新实践能力不强、创新成果质量不高等难题,对培养学生的创新能力具有很好的参考价值.

薄壁量子化方法进展

微纳加工技术的快速发展实现了具有非平庸几何结构的低维材料与结构的制备,使得受几何性质影响的有效动力学问题受到关注。作为研究低维弯曲系统中量子力学的有效方法,薄壁量子化方法,它给出的几何势和几何动量也得到实验的证实。本文将回顾薄壁量子化方法,简述其基本计算框架,明确给出几何量子效应是来自于微分同胚变换和局域标架间的旋转变换。这对于理解引力规范场,演生规范场很有帮助,对理解人工规范场所隐含的几何结构也很有帮助。在特定的量子体系中,几何量子效应可表现为共振隧穿、量子阻塞、量子霍尔效应、量子霍尔黏性、量子自旋霍尔效应和单极磁场等,这些结果从不同角度展示了几何与新奇的物理现象之间的联系。

通信原理虚拟仿真实验平台的设计与实现

为提高通信原理课程的学习效果,充分锻炼学生实验动手能力,采用MATLAB GUI开发工具设计一套可视化的虚拟仿真实验平台。该平台可实现模拟调制、数字调制、数字基带传输和模拟信号数字化等功能模块的实验教学,可视化操作界面能提升学生对通信系统的基本原理和模型的理解力,提高学生学习兴趣。该仿真平台使用方便、可靠性强,可作为传统教学的有益补充。

氧化亚铜/银异质结构的生物硫化氢检测性能研究

H2S被证实是人体内一种非常重要的内源性气体信号分子,其在人体内的含量会随着某些疾病的发生而变化,对于冠心病患者血浆中H2S的含量下降49.56%,提示内源性H2S参与冠心病发病过程。因此,水溶性H2S可作为冠心病等心血管疾病诊断的生物标志物,实现生物体内H2S浓度的快速检测可以达到冠心病及时监测的目的,对人类健康具有重要的意义。本项目旨在通过二维电化学沉积方法制备具有清晰异质界面的Cu2O/Ag纳微异质结构,基于氧化亚铜与银纳米线之间的异质结构势垒和样品与电极之间的肖特基势垒的双重调节作用,实现了硫化氢的高灵敏检测,且响应时间短,可靠性高。该研究可以为基于Cu2O的异质结构的传感材料的制备提供新的思路。

Cu_(2)O/Co_(3)O_(4)纳米阵列的制备与性质研究

硫化氢(H2S)被证实是第三种内源性气体信号分子,其异常浓度与许多疾病密切相关。如果能够获得一种快速、高灵敏度的传感器来监测生物体内硫化氢的动态变化,那么这些疾病的可控性就会大大提高。本研究提出了一种基于Cu_(2)O/Co_(3)O_(4)纳米阵列的生物H2S传感材料,基于界面电导调制和硫化反应,该材料对人体血液中的H2S表现出良好的灵敏度、选择性和稳定性。这项工作证明了Cu_(2)O/Co_(3)O_(4)纳米阵列应用于便携式传感器快速检测生物硫化氢的可靠性。

Cu2O/GO异质结构对H2S检测性能的研究

体内H2S分子的浓度变化可反映多种疾病发展状况,在心血管疾病、唐氏综合征、肝硬化、糖尿病和癌症等疾病诊断中发挥着重要作用。石墨烯具有原子厚度的二维共轭结构、巨大的比表面积、优异的导电性以及稳定性,在H2S传感领域得到了广泛的应用。基于石墨烯的H2S传感器灵敏响应度高,检测限低于100 ppb。本研究通过二维电化学沉积法构建了基于氧化石墨烯(GO)和Cu2O的异质结构材料,该材料具有清晰的异质界面和优良的检测性能,可作为制备H2S气体传感器的材料。以此材料制作的传感器可以对呼出H2S气体进行检测和分析,从而进行疾病的快速诊断。

射频特色的电子信息科学与技术专业人才培养

无线通信技术的快速发展,促使电子信息类专业的发展定位和课程体系面临重组与优化。文章在确立电子信息类专业人才培养目标的基础上,提出了射频特色的电子信息科学与技术专业课程体系和教学改革的具体措施,探索出一条新型的人才培养模式。重点探讨了专业课程设置的思路、理论教学体系、实验教学体系以及教学模式改革等方面的问题。

“电磁场与电磁波”在电子通信技术中的应用探讨

随着社会经济的快速发展和科学技术的不断进步,我国的通信技术越发被重视起来。电磁场和电磁波是电子通信技术的主要基 础,电子通信信息传播是依靠电磁波来进行的,在信息传播的效率以及质量方面有着很重要的作用。而在现代化信息时代中,有很多通信 技术电子产品都在被利用起来,比如无线电视、手机等。

超晶格外场下石墨烯和硅烯的谷极化电子性质

以石墨烯为代表的二维六角晶体材料是凝聚态物理和材料物理的研究热点。随着对二维材料的深入研究,Dirac电子的能谷自由度引起了人们极大的关注。类似于自旋电子学,可以利用谷自由度作为信息载体设计新颖的纳米电子器件,即谷电子学。本文首先介绍了石墨烯和硅烯基本的电子性质,然后介绍了谷电子学方面的研究进展。重点回顾并讨论了由磁场、电场、应力场和交换场等构建的几类超晶格外场对Dirac电子能谷和自旋相关物理特性的影响规律。最后是对谷电子性质相关研究的总结和展望。

石墨烯线缺陷局域形变对谷输运性质的影响

石墨烯线缺陷在谷电子学中有非常重要的应用.实验发现,线缺陷附近存在局域形变.当前研究普遍认为,由于形变较小,对近邻跳跃能的影响小于5%,局域形变对谷输运性质的影响可以忽略不计.基于第一性原理计算和非平衡格林函数方法,本文研究了局域形变对两种不同构型线缺陷谷输运性质的影响.结果发现,对于58环线缺陷,在较低能量下,局域形变对谷隧穿系数的影响并不明显,然而,在较高能量下局域形变的影响非常明显,谷隧穿系数最大值并没有随着能量升高而减小,而是在很大能量范围内都保持不变.进一步研究表明,该效应是由与线缺陷相连的C-C键长发生改变造成的.通过构建两个平行线缺陷,可以在很大的角度范围内都实现100%谷过滤效果.相比之下,局域形变对57环线缺陷谷隧穿系数的影响非常小.

再论铁电体的热-电-力耦合内场

基于铁电体的热-电-力耦合内场的性质研究,本文进一步探讨其内场的其他性质。由于力学因素使问题变得复杂,故忽略力学因素,以简化后的物性方程为出发点,以一维体系为例推导了内电势与温度之间的关系,计算了内电场和有关的热力学力,给出了确定内电势函数中的积分常数的方法。研究表明,内电势是温度的线性函数,其中的积分常数可由内电场、温度梯度及输运系数确定。这有助于更深入地了解铁电-顺电相变,特别是一级铁电-顺电相变的内在规律。

ZnO-碳纤维异质结构的乙醇敏感特性研究

呼气中痕量乙醇的低浓度、高灵敏度的快速监测对于非酒精性脂肪肝疾病的初步诊断具有重要意义。健康人体口腔呼出的乙醇浓度低于380 ppb,而中毒和脂肪肝疾病患者口腔呼出乙醇的浓度高达2300 ppb。本工作旨在通过准二维电化学沉积技术构建具有清晰异质界面的ZnO-碳纤维异质结构,通过乙醇气体的吸附来改变接触界面特性引起气敏材料电阻的变化,从而产生变化的电流。选用高导电性的碳纤维与ZnO构建异质结结构,有助于实现低浓度乙醇气体的检测。实验数据表明,该乙醇气体传感器表现出优异的性能,对100 ppb乙醇响应度为460,检测浓度范围为100 ppb~10 ppm,能够满足人体口腔呼出气体中乙醇的检测需求。本工作表明,合理设计的ZnO-碳纤维异质结构是一种具有良好应用前景的乙醇传感器。

二维铜基金属有机框架材料作为锂硫电池正极材料的理论研究

锂硫电池具有非常高的理论比容量和能量密度,是一种非常有前景的储能装置。但是电池中存在穿梭效应,制约了其实际应用。电池的正极需要使用导电的多孔材料负载单质硫和中间产物。本文提出利用导电性良好的二维铜基金属有机框架材料(MOF)作为正极材料,即铜-六氨基苯(Cu-HAB)、铜-六羟基苯(Cu-HHB)和铜-六巯基苯(Cu-THB)的配位聚合物。计算结果表明多硫化锂分子在Cu-HAB表面的结合能在-1.294~-2.292eV范围内,说明Cu-HAB薄膜能够有效抑制多硫化物溶解到电解质溶剂中。进一步对比了配位基团(N、O、S)的影响,Li_(2)S_(6)分子在Cu-HHB表面的吸附作用很强,导致Cu-HHB结构被破坏;而Li_(2)S_(6)与Cu-THB薄膜的结合能较小,不能有效抑制穿梭效应。因此,在三种导电的二维MOF材料中,Cu-HAB薄膜是良好的硫宿主材料,而Cu-HHB和Cu-THB薄膜均不适宜。

基于Cu2O/CNF异质结构的H2S气体传感研究

本研究报道了一种基于Cu2O/CNF (碳纳米纤维)异质结构研发的超灵敏H2S气体传感器。Cu2O/CNF异质结构通过二维电化学原位沉积法制备。通过对该传感器的表征,发现该异质结构具有较大的比表面积和清晰的异质界面,这有助于提高传感器的灵敏度和响应速度。实验结果表明,该传感器对H2S气体表现出极高的灵敏度,响应时间短,可靠性高。该研究为设计和制备高效的H2S气体传感器提供了新思路,并有望应用于环境监测和工业安全等领域。

层状氮掺杂石墨炔半拉胀行为研究

层状氮掺杂石墨炔(NGDY)的成功合成(Nano Energy, 2018, 44, 144)引起了凝聚态物理和材料学领域科学家的广泛关注。在此,我们首先基于密度泛函理论计算确定了NGDY原子层的最佳堆垛次序,然后研究了其在双轴应变下的力学和电子性质。结果表明,NGDY能量最低的构型是ABC-堆垛结构。值得注意的是,在沿a、b方向的双轴应变下,该材料在c方向上表现出半拉胀行为。具体表现为:在双轴压缩应变下表现为普通材料的性质,即c方向晶格参数随双轴压缩应变增大而增大;在双轴拉伸应变下表现出拉胀材料的性质,即c方向晶格参数随双轴拉伸应变增大而增大。另外,在−0.05 ≤ ε ≤ 0.05的应变范围内,不管是拉伸应变还是压缩应变的增加均会导致体系带隙的增大。NGDY材料这种不同寻常的机械和电子性质表明其在新颖机械电子器件设计方面具有巨大潜力。