脊髓灰质炎病毒大小的X射线小角散射法测定

X射线小角散射是生物学研究中极有用的技术之一。它能研究溶液中生物样品的结构。脊髓灰质炎病毒(Poliovirus或简称为Polio病毒)的大小,从单晶衍射研究曾由模型估计为304。由冰冻干燥病毒粒子的电子显微镜图得到直径为273。但是在研究Polio-B病毒时,由于Polio-B病毒是聚集在一起的,用电子显微镜方法就难以确定它的大小。而X射线小角散射方法可解决这个困难。本工作用X射线小角散射方法直接测定了溶液状态的Polio-A及Polio-B的大小。它们分别为281和267。     

小角X射线散射确定非晶合金中结晶粒子的粒度分布

近年来一些学者应用小角X射线散射技术(SAXS)研究了非晶合金的晶化和结构弛豫过程,但至今未见确定结晶粒子粒度分布的报道,确定非晶合金晶化过程中结晶粒子的粒度分布将有利于了解结晶粒子的长大过程,本文在文献[5]的基础上,将Cu_(73)Sn_6Ni_6P_(15)非晶合金经过473K不同时间的时效处理后,对结晶粒子粒度分布的改变,进行了小角X射线散射的研究。     

散射技术在多酸溶液研究中的应用

多金属氧酸盐(即多酸)是一大类主要由金属-氧多面体连接构成、结构明确、大小在纳米级(尺寸从1～10nm)的分子簇.多酸因为其丰富的组成与结构,在催化、光电材料、单分子磁体、质子导体、磁性材料、生物材料等领域有着非常广泛的应用.但是如何设计与合成具有特定结构和功能的多酸分子簇,是多酸化学家面临的一个难题,需要对多酸的溶液行为进行深入的研究.随着表征技术的发展,人们利用各种信号源,例如,微波、(近)红外、可见光、紫外光、X射线和中子,发展而来的散射技术在研究材料的结构和动力学方面有着非常重要的应用.本文同时介绍了激光光散射技术(LLS)、小角X射线散射技术(SAXS)和小角中子散射技术(SANS)在多酸溶液研究中的应用,为研究多酸在溶液中的自组装行为、自识别行为、形貌结构、形成机理、反离子分布、分子间相互作用、受限小分子动态行为等提供强有力的技术支持.这些多酸结构与动态行为相关方向的探索对于发展新型多酸的合成方法以及优化多酸的功能具有重要的指导意义.     

Ag/Bi多层膜的互扩散行为研究

互扩散系数是研究多层膜中扩散机理和固相反应的重要参数,利用调制波长为纳米级的成分调制多层膜可以测量10~(-27)m~2/s量级的扩散系数。当组分调制多层膜的调制波长L(L为两组分厚度之和)在纳米量级时,在垂直膜面方向形成一个一维的人造晶格。这种人造晶格所产生的在0°～10°范围内的Bragg衍射峰(调制峰)的强度对退火过程中多层膜间的互扩散十分敏感。测量多层膜的第1级小角X射线衍射峰强度随退火时间的变化可以得出多层膜间的互扩散系数。为了准确测量,最近我们设计了一种可以原位测量第1级小角衍射峰强     

纳米Ag-Cu合金的Ag和Cu析出与晶粒长大行为研究

纳米晶材料(nc-)首先由Gleiter和他的合作者提出,并用惰性气体淀积法(IGC)所获得.这些纳米颗粒在真空下原位加压成型.纳米晶材料的平均直径一般采用X-射线衍射法测定.引起X射线衍射峰展宽有两个因素:小的颗粒直径和晶体缺陷造成的内应力.在惰性气体淀积法(IGC)过程中,由于金属蒸气迅速冷却凝聚,可能形成过饱和固溶体而处于非平衡状态;另一方面金属合金蒸气中的溶质原子浓度的涨落会改变溶质在纳米颗粒中的浓度,这都可能使X射线衍射峰展宽.因此除用X射线衍射法外,结合其他方法是必要的.AgCu合金是研究这一效应的最佳材料.Kumpmann用示差热分析(DSC)来研究nc-AgCu合金,观察到大的放热反应,这与过饱和α-Ag和α-Cu的析出有关.     

同步辐射X射线衍射研究Si中δ掺杂(Sb)结构

半导体中掺杂是控制半导体的光电性能的手段,杂质在半导体中的浓度和分布等结构参数与材料的物理性质直接相关。随着分子束外延等材料生长技术的发展,新型的半导体材料如超晶格已经广泛地吸引了人们的注意。δ掺杂是近年来国际上出现的又一种新的结构,它可减少二维电子(空穴)气系统中的杂质离子散射,在科学和技术应用上都有重要意义。 δ掺杂样品中的杂质离子仅分布在几个纳米的尺度内,一些常用的结构成分分析方法难以进行检测。如Rutherford背散射(RBS)、中能离子散射(MEIS)只对浓度原子百分比大于10~(-2)％杂质敏感,而二次离子质谱(SIMS)的空间分辨一般为3μm左右。X射线是检测物质结构的有效方法,常规光源的强度不足以测量到足够的衍射振荡来分析δ掺杂的结构。同步辐射光源是高亮度的X射线光源,它已成功地用来测量δ掺杂的结构。 北京同步辐射装置漫散射实验站所用光源来自4W1C光束线,X光经一块压弯的三角形硅单晶单色化并水平聚焦后,再由一块全反射柱面镜进行垂直聚焦和滤去高次谐波,在样品处得到光斑大小为0.3mm×0.5mm、垂直发散度为0.1m rad的单色光。本实验中,三角弯晶为Si(111),所得的单色光波长为0.154nm。衍射平面在垂直方向,以利用同步光的水平偏振和垂直发散度小的特点。样品和探测器     

小角X射线散射测定L_(C4)铝合金时效析出的相形状和尺寸

小角X射线散射(SAXS)技术被广泛地用于确定粒子尺寸参数,但用于形状测定的工作不多,其困难是计算工作繁琐,并且只能针对具有形状和尺寸一致的稀疏粒子系统(以下简称稀疏均匀系)。近年来Reuther等人应用SAXS技术确定了一种高聚物凝胶粒子的形状和尺寸。     

锂离子在石墨烯材料中的嵌入脱出机制

采用还原氧化石墨法制备了石墨烯材料, 运用X 射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电、循环伏安和电化学阻抗谱(EIS)等对其结构、表面形貌和电化学嵌锂性能进行了表征. XRD, SEM 和AFM 研究结果表明, 所制备的材料主要为层数少于10 层的石墨烯材料; 充放电结果表明, 石墨烯材料电极具有较高的可逆容量和较好的循环性能, 但也存在较大的首次不可逆容量, 不可逆容量主要归因于首次充放电过程中石墨烯材料表面固体电解质相界面膜(SEI 膜)的形成和充放电循环过程中石墨烯材料的自发堆叠. EIS 结果表明, 石墨烯材料电极表面SEI 膜主要在0.95~0.7 V 之间形成, 测得锂离子在石墨烯材料电极中电化学嵌入反应的对称因子α 为0.446.     

多嵌段聚醚氨酯脲的微畴结构特性研究

用正电子湮没,小角X射线散射和差示扫描量热方法研究了多嵌段聚醚氨酯脲(PEUU)的微畴结构特性。 实验的样品是用4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI),聚乙二醇(PEG)和乙二胺经过二步聚合反应合成。它具有二相结构(A—B)_n,A是硬段(聚氨酯脲相),B是软段(聚醚相)。 正电子湮没的寿命参数(τ)是用快一快     

Ni-Ti多层膜固态反应非晶化的电阻研究

金属多层膜固态反应非晶化(SSAR)是非晶形成研究中的新课题.到目前为止人们对反应热力学已经进行了比较深入的研究,然而由于技术上的困难及问题的复杂性对反应动力学的探讨尚处于初步阶段.反应动力学研究可借助于X射线衍射(XDR)、卢瑟福背散射(RBS)、透射电镜(TEM)及电阻测量等多种手段.其中电阻测量对多层膜的扩散与反应过程所伴随的组织结构变化十分敏感,而且方法简便,是固态反应非晶化动力学研究的有力工具.     

金属玻璃异常放热现象与隐藏非晶相变研究进展

金属玻璃因其简单的金属键结合及原子密堆积结构而成为研究非晶物理的理想材料模型。解开玻璃形成液体的微观结构可以探寻玻璃形成能力的秘诀。许多非晶合金体系在玻璃转变点以上、结晶温度以下表现出异常放热现象,暗示在超过冷液相区间隐藏着非晶相变,这一现象的微观结构本质困扰了学界逾四十年。近来,中子和同步辐射散射等大科学装置的发展为揭示隐藏非晶相变的机制提供了原位、无损以及从原子到纳米级别的多尺度"探针"。最新研究发现Pd-Ni-P这一典型的具有异常放热现象的原型非晶合金在临界转变温度处发生了重入超过冷液体转变,其内在微观机制为中程有序结构的演变所导致的液-液相变。同时通过恰当的热处理,人们可以方便地调控这一类非晶合金的微观结构。经过统计几种具有异常放热现象的典型金属玻璃体系的热物理参数,发现异常放热峰可能与玻璃形成能力有一定的关联。金属玻璃中的异常放热现象及其隐藏的非晶相变为开发新型非晶合金体系并改进合金的性能提供了新的思路。     

磁控溅射法制备氧化铜纳米线阵列薄膜及其气敏性质

通过磁控溅射法在掺氟二氧化锡导电玻璃(FTO)衬底上溅射金属铜薄膜,所制备的Cu薄膜在管式炉中退火氧化生长得到CuO纳米线阵列薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对其形貌和结构进行了表征,并研究了这种通过磁控溅射得到的CuO纳米线阵列薄膜对CO和H2S的气敏性质.研究结果表明,CuO纳米线阵列薄膜在250℃时对CO气体具有最强的气敏响应,并且当CO浓度增大时其气敏响应明显增强.而对于H2S气体,在常温下CuO纳米线阵列薄膜能够对低浓度的H2S气体响应,说明这种CuO纳米线阵列薄膜可以在常温、低浓度下探测H2S气体;而当测试温度升高时,其电阻值在H2S气体氛围中迅速减小.我们对这种异常的电阻变化现象进行了解释.     

水热/超声法合成γ-Fe2O3纳米空心球及磁性

结合水热法和超声法的优点, 首先用水热法合成出晶粒尺寸约为15 nm的Fe₃O₄纳米实心球, 用硝酸处理并最终在硝酸铁溶液中超声Fe₃O₄纳米实心球, 得到了晶粒尺寸约在5 nm的γ-Fe₂O₃纳米空心球. X射线衍射(XRD)、X射线散射能谱(EDS)、扫描/透射电子显微镜(SEM/ HRTEM)、氮气和孔径分布(BJH)证明所得的样品为高纯的具有孔结构的γ-Fe₂O₃纳米空心球. 超导量子干涉仪(SQUID)和稳定性实验显示, γ-Fe₂O₃ 纳米空心球在室温下为超顺磁性, 且具有较高的饱和磁矩和化学稳定性, 这为γ-Fe₂O₃纳米空心球在药物运输领域的应用提供了依据.     

后处理条件对Ru(核)-RuO2(壳) 纳米颗粒结构和形貌的影响

利用光电子能谱仪(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱(EDS)研究了后处理条件(不同酸度的洗液及基底)对电化学合成的Ru(核)-RuO₂(壳) (RNCO)纳米颗粒的结构和形貌的影响. 结果发现, 直接用水洗的RNCO纳米颗粒会在铜基底上组装成线或棒, 而在单晶硅基底上没有发生明显的组装行为. 在稀盐酸洗涤过程中, RNCO的核壳结构被破坏, 并且各自发生聚集和生长, 当产物置于硅片上时, RNCO明显分离为RuO₂膜和金属Ru颗粒; 当产物置于Cu片上时, Ru生长成为方形颗粒, RuO₂颗粒黏附其上. 在浓盐酸中, RNCO的核壳发生化学反应生成新的钌氧化物相, 新物相以膜的形式铺展在硅片上, 而在Cu片上呈现角状结晶.     

过渡金属离子连接的2-D 层状夹心型锑钨酸盐的合成与结构表征

利用常规合成方法合成了1 个夹心型锑钨酸盐H_4.8{Mn(H₂O)₄}₂[{Mn(H₂O)₂}₂{Mn_2- (H₂O)₄}_0.8{W₂(H₂O)₂(OH)₂}_0.2(B-β-SbW₉O₃₃)₂]·16H₂O (1), 对其进行了红外光谱和热重表征, 并测定了晶体结构. 晶体衍射数据显示, 该化合物属于三斜晶系, P-1 空间群, a = 13.3636(17) Å, b = 14.1137(18) Å, c = 14.1369(18) Å, α= 95.989(2)°, β= 106.839(2)°, γ= 103.708(2)°, V = 2436.1(5) ų, Z = 1, R_l = 0.0652, wR₂ = 0.1564. 晶体解析表明, 化合物1 中夹心型锑钨酸盐多阴 离子通过过渡金属Mn²⁺离子共价连接成2-D 层状结构.     

半导体硫化银纳米球的控制合成及室温气敏性

通过改良的水热方法, 成功合成了形貌规则的半导体硫化银(Ag₂S)纳米结构, 并对样品的形貌、化学成分和微观结构进行了详细的表征. 结果发现, 样品为表面光滑的球状结构. X-射线衍射仪/光电子谱仪(XRD/XPS)证明, 产物具有单斜结构且纯度很高. 通过紫外可见吸收光谱发现, 与传统粉体材料相比, 纳米球吸收峰有明显的蓝移(约20 nm). 运用表面光电压(surface photovoltage, SPV)技术系统地研究了Ag₂S 纳米球及传统粉体材料对乙醇气体的室温敏感特性, 在同样条件下, 纳米球的检测限可达<10 mL/m³, 而后者仅为50 mL/m³. 这为Ag₂S气敏纳米器件的潜在应用进行了一些探索.     

模板法制备CdS/TiO2纳米管复合阵列薄膜及其光电性质

采用ZnO 纳米棒阵列为模板在氧化铟锡(ITO)导电玻璃衬底上制备了CdS/TiO₂ 纳米管复合薄膜. 利用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收分光光度计(UV-Vis)及表面光电压谱(SPS)研究了不同CdS 沉积时间对复合薄膜的形貌、晶体结构、光电性质的影响. 研究结果表明, TiO₂ 纳米管阵列表面沉积5 min CdS 纳米颗粒后, 其表面光电压信号得到增强, 并且其吸收光谱可拓展到可见光区; 与吸收光谱相对应, 在可见光区出现新的光电压谱响应区, 这一现象说明与CdS 复合可显著提高TiO₂ 纳米管阵列的光电特性; 随着CdS 纳米颗粒沉积时间的增加, 复合纳米管阵列薄膜在可见光区域的光电压强度逐渐减弱, 我们用不同的电荷转移机制对此现象进行了详细的讨论和解释. 除此之外,我们对TiO₂ 纳米管阵列结构的比表面积对复合结构的光电特性影响也做了深入的讨论.     

两个新颖的三维稀土多羧酸配位聚合物: [Ln(ox)0.5-(bta)0.5(H2O)2]n的水热合成、结构和荧光性质

采用水热方法合成两种混合多羧酸稀土配位聚合物[Ln(ox)_0.5-(bta)_0.5(H₂O)₂]_n (Ln = Sm (1), Gd (2) ) (ox = 草酸, bta =1,2,4,5-均苯四甲酸), 并通过元素分析、红外光谱、X射线单晶衍射及X射线粉末衍射(PXRD)对配合物进行了表征. 结构分析表明, 配合物1 和2属同构. 混合连接体1,2,4,5-均苯四甲酸和草酸连接相应的稀土金属离子, 形成复杂的三维网络结构. 此外, 还对配合物做了热稳定性和荧光性质的研究.     

多酸基三维网络框架: [Cu2(bbtz)4(SiW12O40)]的合成与结构

在水热条件下(160 ℃ ), 通过十二硅钨酸(H₄[SiW₁₂O₄₀]·14H₂O) 、氯化铜(CuCl₂·2H₂O)和1,4-二(1H-1,2,4-三氮唑-亚甲基)苯反应, 合成了结构新颖的多酸基配合物[Cu₂(bbtz)₄(SiW₁₂O₄₀)] (1). X 射线单晶衍射结果表明, 该配合物中的金属-有机框架是一个具有六边形孔道的三维网状结构, 而杂多阴离子[SiW₁₂O₄₀]^4-作为四连接点以配位键连接到六边形孔道内, 形成一个基于多酸的高维、高连接网络.     

含有{M[P4Mo6O31]2}夹心型磷钼酸盐构筑块的水溶性多酸化合物的合成与表征

采用水热方法合成了一个新的磷钼酸盐化合物，并通过元素分析、红外、紫外、循环伏安和单晶X射线衍射分析等手段对其进行了表征。单晶结构解析结构表明，该化合物的阴离子{Na[Mo₁₂O₂₄(OH)₆(PO₄H)₂(PO₄H_3/2)₂]}^6- 由2 个{Mo₆P₄O₃₁} 单元和一个八面体配位的金属钠离子共价组装形成，具有夹心型结构。该化合物是目前为止获得的第一个含有孤立M[Mo₆P₄O₃₁]₂ 夹心结构的水溶性多钼磷酸盐。该水溶性化合物将会作为一个基本的反应原料和基本构筑单元合成组装出更多结构新颖、性质丰富的新型多钼磷酸盐。