单个纳米颗粒的上转换光谱现象研究

稀土离子掺杂上转换纳米颗粒具有独特的光谱学特征, 在太阳能利用、三维显示和生物医学等众多领域有着广泛的应用价值。然而, 传统基于统计平均效应的上转换纳米颗粒群体性光谱学研究忽视了众多来自单个颗粒的非均一性信息。单颗粒光谱检测成为一种突破上述瓶颈, 获取源自纳米颗粒非均一性本征结构的独特光谱现象, 并实现单个纳米颗粒器件化的有效技术手段。对于单个纳米颗粒电子行为的研究能够揭示来自微结构本身的信息, 甚至能够在没有介质干扰下清晰洞见材料本征结构和外部作用的相互影响, 从而为制备高质量的纳米颗粒提供指导意义。同时, 单颗粒光谱检测也具有在微纳米尺度探索晶体结构各向异性光学特性及一些尚未预见的新型光学现象的强大能力。本文介绍了单个纳米颗粒上转换发光表征的重要性以及常见的几种检测方法。论述了单颗粒上转换发光的一些最新研究成果, 并对未来发展方向进行了展望。     

毫米级水溶性芯材胶囊的微流控制备方法研究

为开发水溶性芯材胶囊制备新技术,基于微/毫流控技术设计了一种三维结构流动聚焦微通道芯片,采用该芯片制备了水包油包水(W/O/W)型双重乳液,以特种改性环氧丙烯酸酯为中间相,通过在线光固化方式进行中间相的固化,从而制备出粒径均一、颗粒圆整、包封率高的毫米级水溶性芯材胶囊,并研究了流速等因素对乳液形成过程、乳液粒径的影响。当三相流速分别为10mL/h、12mL/h、110mL/h时,所制备的微胶囊平均粒径为2.02mm,分散度小于3%。微/毫流控技术具有较好的稳定性和可操控性,实验装置具有易安装、易拆卸、便于清洗及可重复多次利用等优点。选用绿色环保、高效的光固化方式实现了胶囊壁的快速固化和高效封装。微/毫流控技术设备简单、容易操作,速度快、通量高,溶剂浪费少,达到节能降耗和环境保护的目的,适用于工业推广。     

十字光栅多普勒效应二维测量系统的研究

提出一种利用十字光栅衍射的多普勒效应进行二维位移测量的新方法。给出了以二维全息光栅为多普勒频移发生器、以矩形槽相位光栅为混频器的光路结构和测量原理。理论计算和实验表明,此系统具有良好的信号质量和较高的测量精确度,奇用于生产环境中的两坐标精密检测。     

面向微泵的微型扩散/收缩管的优化设计

微型扩散/收缩泵属于无阀型微机械往复微泵,其性能可以通过优化微型扩散/收缩管的结构参数得到优化.本文利用Fluent软件模拟得到最优的微型扩散/收缩管的结构参数,并提出微型固定鳞片式扩散/收缩管结构.基于硅基MEMS技术制备微型扩散/收缩泵,并通过Fluent软件模拟和实验验证了鳞片式扩散/收缩泵可以提高流阻效率11%.     

静电凝聚法制备苯乙烯-丙烯酸共聚物/氧化铈核壳纳米复合材料

致力于苯乙烯-丙烯酸共聚物(P(St-co-AA))微球/氧化铈核壳纳米结构的制备,以无皂乳液聚合制备的P(St-co-AA)微球为负电组成,水热法合成的氧化铈纳米粉体为正电组成,设计了静电凝聚法复合工艺,对复合工艺条件进行了初步的探索。结果表明:采用无皂乳液聚合制备的P(St-co-AA)微球呈正球形,颗粒尺寸均一,尺寸在160~390nm范围内可控;以CTAB为表面活性剂,采用水热法在100℃条件下成功制得了颗粒尺寸在10~20nm的氧化铈纳米粉体。在水溶液体系中,在静电凝聚作用下,所制备氧化铈在P(St-co-AA)微球表面紧密堆积,形成了P(St-co-AA)/氧化铈核壳结构。可通过调节P(St-co-AA)微球的尺寸与负电性以及复合过程中pH值来调控所得核壳结构形貌。正负颗粒电性的匹配是构筑核壳结构的关键,一味地增加颗粒表面正电性或负电性对于实现调控复合过程形成纳米核壳结构并非有利。当苯乙烯与丙烯酸单体比例为10∶1时所得P(St-co-AA)微球在pH 2.0~3.0下所得核壳结构形貌均一,分散性较好。     

粉末微注射成型的研究进展

粉末微注射成型由于其市场前景广阔而迅速成为当今的研究热点,但由于其流动机理尚不明朗导致产品质量不稳定.介绍了当前研究粉末微注射成型的流动模型,以及在粉末材料、粘结剂与脱脂、注射机与模具、烧结及尺寸控制方面的研究进展.指出研究的关键在于从两相流模型和颗粒模型在微尺寸型腔的流动机理入手,提高微型零件尺寸精度、力学性能及改善微观组织结构.     

流式细胞仪样品流速及聚焦流测量方法研究

为提高流式细胞仪的探测分辨率和数据检测的稳定性,需要精确控制样品流速,并分析样品流速和鞘液流速对样品聚焦流的影响,可通过样品聚焦流直径和样品聚焦流在流动室流道中的相对位置来评价样品的聚焦状况。利用蠕动泵运动特点,设计了一种平均流量称重法测量样品流速的方法,并与微流量传感器测量结果作比较;采用最小二乘法线性拟合蠕动泵的控制电压和样品流速之间的函数关系,并采用显微成像法直接测量和分析样品流速和鞘液流速对样品聚焦流直径、偏离流动室流道中心线的距离的影响。实验结果显示,采用平均流量称重法与微流量传感器测得的样品流速的线性相关系数高达0.982 8;蠕动泵的样品流速与其控制电压的线性相关系数高于0.99,说明利用该线性关系可以实现样品流速的精确控制;采用的显微成像法能快速方便地测得样品聚焦流的直径及位置,为流式细胞仪样品流速、鞘液流速的调控以及液流器件组装精度的测试提供了指导方法。     

贵金属纳米颗粒-二维过渡金属硫化物复合纳米结构:制备技术与光电性能综述

过渡金属硫化物是由过渡金属元素和硫族元素构成,结构通式为MX2,其中M和X分别代表过渡金属和硫族元素。与石墨烯类似,过渡金属硫化物也是二维层状材料,层内由共价键键合形成六角网状结构,层间由范德华力相互作用堆积而成。然而,纯的石墨烯的零带隙限制了其在大多数电子和光电子上的应用。相反,已有研究表明,MoS2由块体材料厚度逐渐减小为单层材料时,其能带结构由间接带隙转变为直接带隙。同样,电子输运测试结果表明,二维过渡金属硫化物具有高的载流子迁移率、大的开关比等。但是二维过渡金属硫化物光吸收及光发射强度低,在很大程度上限制了该材料在光电领域的应用。为了突破二维过渡金属硫化物自身光吸收和光发射强度低的局限性,科研工作者将贵金属纳米颗粒独特的等离激元共振效应作为激发泵浦,增强二维过渡金属硫化物的光致发光效率,使贵金属纳米颗粒-二维过渡金属硫化物复合纳米结构展现出独特的光学性能和电学性能,为其在光学、生物、存储、电学以及催化等领域的应用开辟了新的道路。目前,对贵金属纳米颗粒-二维过渡金属硫化物复合纳米结构的研究,主要集中在利用贵金属纳米球、纳米棒、纳米岛、纳米盘、纳米天线、纳米核壳等结构对光进行汇聚,激发贵金属纳米结构中的表面等离激元,再将能量转移给二维过渡金属硫化物,进而在其中产生高强度的光吸收和光发射,对其光学特性产生明显的调制作用,并研究该复合纳米结构的光致发光和光生电流的增强特性。前期报道中主要采用电子束刻蚀、旋涂、浸润等方法来构筑复合纳米结构,但以上方法构筑的复合纳米结构中贵金属纳米颗粒沉积位置不可控,无序的纳米颗粒易在过渡金属硫化物的边缘和缺陷位置沉积,导致基面位置纳米颗粒厚度不均匀,这就在一定程度上限制了该复合纳米结构的应用。另外,当前关于贵金属纳米颗粒的形貌、尺寸、排列方式及间距等结构参数对复合纳米结构光电性能的影响的研究较少。本文综述了几种贵金属纳米颗粒-二维过渡金属硫化物复合纳米结构的构筑方法,并综合对比了不同构筑方法的利弊,评述了其光致发光和光生电流强度的改变,最后结合本课题组的研究工作展望了贵金属纳米颗粒-二维过渡金属硫化物复合纳米结构的发展前景。     

块匹配与光流技术在微结构动态特性检测中的应用

在微结构动态特性的检测中引入块匹配技术和光流技术.结合微结构的运动特性,分别提出了基于块匹配技术和基于光流技术的两种微结构二维运动估计算法.利用这两种二维运动估计算法对平面微谐振器做动态特性分析,均取得了较好的测量结果.对这两种二维运动估计算法在微谐振器动态特性中的测量应用做比较,结果表明:块匹配算法适合简单的平移运动测量,计算量小,但它要求被测器件在结构上有较为特殊或显著的运动特征区域;光流算法通过分析单个像素的灰度分布特性来测量被测器件的运动特性.与块匹配法相比,它并不要求被测器件有较为特殊的运动特征结构.由于光流法以单个像素为计算单位,且其中包含有较多的差分计算,计算过程较为复杂,因此测量分析所需的时间长.     

微器件表面3D形貌的新型微/纳米探头测量系统

采用DVD光碟机的激光读取头,开发出微器件表面3D形貌的新型微/纳米测量系统。分析了激光读取头内部结构与运作原理,当反射面不在聚焦位置时,经四象限传感器探测聚焦误差信号(FES),驱动音圈马达以带动物镜重回聚焦位置,完成自动聚焦过程。并对音圈马达具有的磁滞现象加以研究,应用Preisach磁滞模型补偿磁滞误差,进而提高激光读取头在测量方面的精确度。结合HP激光干涉仪对测头不同测量范围的标准差与重复性进行校正测量,由校正的结果分析,此测头系统可实现微器件表面3D形貌的微/纳米测量。