Surface effects on the thermal conductivity of silicon nanowires

Thermal transport in silicon nanowires (SiNWs) has recently attracted considerable attention due to their potential applications in energy harvesting and generation and thermal management. The adjustment of the thermal conductivity of SiNWs through surface effects is a topic worthy of focus. In this paper, we briefly review the recent progress made in this field through theoretical calculations and experiments. We come to the conclusion that surface engineering methods are feasible and effective methods for adjusting nanoscale thermal transport and may foster further advancements in this field.     

基于单层反射超表面的宽带圆极化高增益天线设计

基于Pancharatnam-Berry相位原理, 设计了一种宽带圆极化反射聚焦超表面并将其应用到提高天线增益中. 首先提出了一种变形十字超表面单元, 在11-16 GHz频带范围内能够实现高效同极化转换, 并基于该单元构建了宽带反射聚焦超表面. 仿真结果表明, 垂直入射的右旋圆极化平面波宽带聚焦效果明显. 然后利用单向阿基米德螺旋天线对超表面进行照射, 其辐射的球面波经超表面反射后得到了近平面波, 有效地提高了天线的增益. 最终对所设计的天线系统进行加工并测试, 结果表明系统的-1 dB增益带宽达到25% (12.5-16 GHz), 在该频带范围内峰值增益均高于19 dBc且轴比小于3 dB. 此外, 在12-15.5 GHz范围内天线口径效率均超过50%.     

边界对石墨烯量子点非线性光学性质的影响

石墨烯作为一种新型非线性光学材料,在光子学领域具有重要的应用前景,引起研究人员的极大兴趣.本文运用量子化学计算方法研究了边界引入碳碳双键(C=C)和掺杂环硼氮烷(B₃N₃)环对石墨烯量子点非线性光学性质和紫外-可见吸收光谱的影响.研究发现,扶手椅边界上引入C=C双键后,六角形石墨烯量子点分子结构对称性降低,电荷分布对称性发生破缺,导致分子二阶非线性光学活性增强.石墨烯量子点在从扶手椅型边界向锯齿型边界过渡的过程中,随着边界C=C双键数目的增加,六角形石墨烯量子点和B3N3掺杂六角形石墨烯量子点的极化率和第二超极化率分别呈线性增加.此外,边界对石墨烯量子点的吸收光谱也有重要影响.无论是石墨烯量子点还是B₃N₃掺杂石墨烯量子点,扶手椅型边界上引入C=C双键导致最高占据分子轨道能级升高,最低未占分子轨道能级的降低,前线分子轨道能级差减小,因而最大吸收波长发生了红移.中心掺杂B₃N₃环后会增大石墨烯量子点的分子前线轨道能级差,导致B3N3掺杂后的石墨烯量子点紫外-可见吸收光谱发生蓝移.本文研究为边界修饰调控石墨烯量子点非线性光学响应提供了一定的理论指导.     

半花菁衍生物分子第一超极化率频率色散效应的理论研究

采用含时耦合微扰(TDHF)和多态求和(SOS)方法计算了半花菁衍生物分子生色团4-N,N-dimethylami-no-4′-N′-methylstilbazolium(DAS)的第一超极化率频率色散效应。采用组态相关(INDO/CI)方法计算了分子的前线轨道性质。计算结果表明半花菁衍生物分子最大吸收波长约为480nm,与实验结果十分吻合;第一激发态对体系非线性光学性质起决定作用。在红外波段(800~2500nm),随着基频光频率的增大,二次谐波β(-2ω;ω,ω)和电光效应β(-ω;ω,0)都随之增大,但是β(-2ω;ω,ω)增加的幅度要大于β(-ω;ω,0)。在远红外区β(-2ω;ω,ω)的色散曲线变化比较平缓,到了近红外区(λ<1300nm)共振增强效应逐渐明显。基频光波长为1064nm时,β(-2ω;ω,ω)的含时耦合微扰计算值约为(380±5)×10-30esu。在较高频率时,采用多态求和方法计算应考虑其他态的贡献。此外,还讨论了基组效应对含时耦合微扰计算的影响。     

Langmuir-Blodgett膜摩擦分子动力学模拟和机理研究

采用分子动力学方法,模拟了在两块石英基板上由脂肪酸(C₁₅H₃₁COOH)组成的单层Langmuir-Blodgett (LB)膜间的摩擦特性,探究了超薄膜在滑动过程中的摩擦和结构机理.得出对于单层LB膜在滑动过程中,在速度小于60m/s时,随着速度的增大,其剪切压增大;在速度大于60 m/s时,剪切压随速度的增加而减小.其链的倾斜角随着滑动速度的增加而减小.单层膜内的分子之间以氢键方式形成了较大的分子簇,由此导致了剪切压呈现较长的周期性,但在单层膜之间无氢键形 关键词： 分子动力学模拟 朗缪尔布洛杰特膜 纳米摩擦 氢键     

A concave photonic crystal waveguide with a corrugated surface for high-quality focusing

A concave two-dimensional(2D) photonic crystal waveguide(PCW) with corrugated surface is theoretically used as a focusing structure.To design this structure,a genetic algorithm is combined with the finite-difference time-domain method.For PCWs with different degrees of concaveness,the power reaches about 80% at different focusing points when the morphology of the concave surface is optimized.More importantly,the focusing location is easily controlled by changing the location of the detector placed in the output field.     

采用一维无穷电阻网络的物理模型求解Fejer积分

高等数学和大学物理是高校理工类学生非常重要的公共基础课.在传统教学中高等数学通常作为工具来帮助解决大学物理问题,而运用大学物理学知识去解决高等数学问题却很少关注.探讨如何把两者的教学结合起来,对培养学生创新思维具有十分重要的意义.本文基于一维无穷电阻网的物理模型,推导出了一维无穷电阻网络等效电阻的解析解,并给出了求解Fejer积分的一种新的物理方法,体现了数理结合的思想.     

溶剂中一、二维电荷转移分子二阶非线性光学性质理论研究

以典型的一、二维电荷转移分子,对硝基苯胺(pNA),1,3-二氨基-4,6-二硝基苯(DADB)分子为例,运用密度泛函理论(DFT)B3LYP和含时耦合微扰(TDHF)方法在6-31+G(d,p)水平上研究了溶剂和入射光频率对目标分子的非线性光学性质的影响.研究发现溶剂分子对分子一阶超极化率β和紫外吸收光谱的影响很大,但对一阶超极化率各向异性比η和退偏比D的影响很小,这是由于随着溶剂相对介电常数的增加,一阶超极化率的分量︱βxxy︱和︱βyyy︱不断增加,且二者具有很好的线性相关性.然而,考虑色散效应后,不同溶剂中分子的一阶超极化率及其各向异性参数都不相同,色散效应对分子一阶超极化率及其各向异性性质均有很大影响.考虑溶剂效应和色散效应后得到的计算结果与实验结果符合得较好.     

二维电荷转移结构轮烯衍生物光学性质理论研究

以一系列轮烯衍生物为目标分子,运用MP2和TD-DFT方法在6-31G(d)基组水平上计算了分子一阶超极化率β和紫外吸收光谱, 研究了分子结构和非线性光学性能的关系. 研究发现, 本文中的二维电荷转移(2DCT)分子2—6均具有较大的β值, 且紫外吸收光谱最大吸收峰和相对应的一维电荷转移(1DCT)分子8和9相比发生蓝移, 这对解决"非线性效率-透光性的矛盾"给予了很大启示. 对于2DCT分子2—7, 分子一阶超极化率的大小和分子构型关系密切, 随着键长交替(BLA)的增加,分 关键词： 轮烯衍生物 二维电荷转移分子 一阶超极化率 紫外吸收光谱     

中学化学继续教育的目标,方式,课程设置的探讨

为了解我省中学化学教师对化学继续教育的愿望和要求，我们对省内部分地区化学教师对化学教育的要求及方式、课程设置等进行了调查，在这基础上对化学继续教育的目标、方式及课程设置等提出了初步设想。