十八胺及其相关物质Langmuir-Blodgett膜的制备和性质研究

Langmuir-Blodgett（LB）膜技术由于在电子学、非线性光学以及化学传感器等领域具有潜在的应用前景而引起了人们的研究兴趣，其中它的热稳定性对LB膜的应用领域和范围具有一定的影响。本论文在此领域的主要研究内容如下： 利用LB膜技术分别制备了十八胺及硬脂酸、氘代硬脂酸的多层LB膜，采用变温傅立叶变换红外光谱研究了三种LB膜的相变行为。实验发现：十八胺LB膜在55-75 oC温度区间内发生相变，其CH2对称和反对称伸缩振动频率向高能量区发生明显移动；硬脂酸LB膜在70-80 oC的温度区间内发生了明显的相转变，CH2对称和反对称伸缩振动的强度比在升温过程中也有显著改变；氘代硬脂酸LB膜的相行为发生在65-70 oC的温度区间内。 利用LB膜技术制备了十八铵硬脂酸盐(C18H37NH3+C17H35COO-, ODASA)与十八铵氘代硬脂酸盐(C18H37NH3+C17D35COO-, ODASA-d35) Langmuir-Blodgett (LB)膜，使用变温傅立叶变换红外透射光谱研究了它们的热行为。发现LB膜中十八铵硬脂酸盐分子的两个碳氢链高度有序，然而在十八铵氘代硬脂酸盐LB分子中的来自于十八胺的碳氢链部分无序，即在常温下有一些扭曲构象存在于碳氢链中。而十八铵硬脂酸盐的热稳定性也与十八铵氘代硬脂酸盐的热稳定性有些不同。在十八铵硬脂酸盐LB膜中，碳氢链在85 oC到90 oC的温度区间内发生非常明显的有序-无序变化。而在十八铵氘代硬脂酸盐LB膜中，碳氢链和来自于硬脂酸的氘代的烃链各自呈现出不同的热行为，即：碳氢链在80-90 oC的温度区间发生有序-无序变化，尤其是在80-85 oC的温度范围内这个变化非常显著；而氘代的烃链则在70 oC到85 oC这个较长的温度区间发生缓慢的相变。 分别制备了十八铵十二酸盐 （C18H37NH3+C11H23COO-，ODALA）和十八铵二十四酸盐（C18H37NH3+C23H45COO-,ODATA）LB膜，并用变温傅立叶变换红外透射光谱法研究了十八铵十二酸盐和十八铵二十四酸盐LB膜的热行为，比较了十八铵十二酸盐、十八铵硬脂酸盐和十八铵二十四酸盐这三种双链化合物LB膜的热行为。温度相关的红外光谱显示，这三种物质LB膜的热稳定性取决于碳链的长度。其中，十八铵十二酸盐LB膜在50-65 oC的温度区间内发生相变。对应的，十八铵二十四酸盐LB膜在80-90 oC的温度范围内发生有序-无序变化。令人感兴趣的是，十八铵二十四酸盐LB膜的相变温度与十八铵硬脂酸盐LB膜的相变温度基本一样，都是80-90 oC，也即在十八铵二十四酸盐和十八铵硬脂酸盐两种LB膜中，即使二十四酸取代了硬脂酸对前者的热稳定性的影响非常小。以上结果说明，在双长链化合物中，有效链长度取决于双链中的较短的那个烃链，从而来决定膜的热稳定性。在十八铵二十四酸盐LB膜中，十八胺的全部碳链对膜的热稳定性有贡献，而二十四酸的碳链则只有部分（有效部分）烃链有贡献。 制备了十八胺单层和多层LB膜和粒径为几个纳米的金纳米粒子。由于十八胺在pH值小于10.3的溶液中氨基带正电荷，使其置于金纳米溶胶中，利用带正电荷的十八胺和附着负电荷的金纳米粒子之间的静电作用，使得金纳米颗粒成功地吸附组装到十八胺的有序分子膜中，形成有规律的纳米颗粒层。通过紫外-可见光谱、红外光谱以及扫描电镜观察到，金纳米颗粒通过这种方法能够很好的组装在有机分子膜上，而且由于十八胺LB膜的高度有序性使得金纳米颗粒的组装层有序。而且，不同层数的十八胺LB膜对金纳米粒子呈现出不同的吸附行为。 测量了含微量甲醇（体积分数为0.04%~0.24%）的系列乙醇水溶液的近红外光谱，利用近红外光谱分析建立了预测甲醇含量的定量分析模型。比较了用外部检验法（Test Set-Validation）和交叉检验法(Cross-Validaton)建立的数学模型以及研究了使用外部检验法时校正集和检验集样品数的改变对模型预测结果的影响。结果发现，当校正集样品数为15检验集样品数为6（总样品数为21）时，使用外部检验法建立的数学模型预测结果较好，外部检验与交叉检验的预测均方根误差（分别为RMSEE和RMSEP）都较小（分别为0.0105和0.0115）而且很接近。结果表明，近红外光谱方法简单，准确而且实用。

六联苯超薄膜与弱取向外延生长

有机半导体薄膜的形态结构对器件性能具有非常重要的影响，近年来高质量有机半导体薄膜的制备成为有机半导体薄膜器件研究的核心内容之一。弱取向外延生长能够获得类单晶迁移率的高质量有机半导体薄膜。而制备出高取向、大尺寸、低缺陷、连续的高质量外延生长基底是获得类单晶外延薄膜的前提条件，这样就需要深入了解它们的生长行为、生长机理及薄膜相态特性。因此，高质量外延基底生长和弱取向外延生长行为及机理的研究就具有十分重要的理论价值和实用价值，是选择和扩展弱取向外延生长材料体系的基础。由此，本论文中工作主要分为两部分，第一部分工作是对外延基底六联苯超薄膜生长的研究：一方面生长出大尺寸、高取向、连续的超薄膜为弱取向外延生长提供高质量的外延基底，另一方面丰富和发展了有机半导体薄膜生长理论。第二部分工作是对酞菁化合物在六联苯超薄膜上弱取向外延生长行为和机理的研究，为弱取向外延材料体系的选择与扩展提供实验依据和理论指导。 首先，研究了六联苯超薄膜生长行为。研究结果表明：(1) 六联苯超薄膜在高温(＞60 oC)和低温(≤60 oC)的二氧化硅(SiO2)基底上生长具有不同的生长机理：高温时薄膜生长符合扩散受限凝聚生长(DLA)机理，低温时薄膜生长是由低有序薄膜经过亚稳分解后重组向团状岛转变。(2) 六联苯超薄膜的生长行为和相结构表明单层和双层薄膜是两种不同的相态：单层薄膜是高取向的具有液晶特性的薄膜相态，双层薄膜是长程有序的近似体相β-phase结构的结晶相。(3) 通过优化基底温度和生长参数，可以制备出高取向、大尺寸、连续的六联苯超薄膜，即可以为酞菁化合物的弱取向外延生长提供高质量的外延基底。 然后，以平面型自由酞菁(H2Pc)及酞菁锌(ZnPc)和非平面型酞菁氧钒(VOPc)为例，深入研究了酞菁化合物在六联苯超薄膜上的弱取向外延生长行为及机理。研究结果表明：(1) 弱取向外延生长的酞菁分子在六联苯超薄膜上立着生长，p-p共轭的方向平行于基底，同时酞菁分子在薄膜平面内具有规则的取向织构。这种高取向的酞菁化合物薄膜有利于载流子在薄膜平面内的传输，其迁移率达到了相应的单晶水平。(2) 由于六联苯双层及单层薄膜结构和相态的差别，平面型酞菁化合物表现出不同的外延生长行为：在六联苯双层薄膜上生长的酞菁化合物薄膜在薄膜平面内只有一种取向，对应于有公度外延生长(Commensurate Epitaxy)；在六联苯单层薄膜上生长的酞菁化合物薄膜在薄膜平面内有三种取向，同时兼具有公度外延生长和无公度外延生长(Incommensurate Epitaxy)。但非平面型VOPc由于分子排列方式及三斜晶体结构的本质，在六联苯单层及双层薄膜上都只表现出无公度外延生长。(3) 六联苯(001)晶面上突起的氢原子所形成的[110]、[1-10]和[010]沟道对酞菁分子具有强烈的预取向作用，从而形成取向的单分子柱晶核。然后在晶格匹配效应和基底沟道效应下，分别形成有公度外延生长和无公度外延生长。即晶格匹配关系和基底沟道效应为寻找弱取向外延生长有机半导体材料体系提供了理论指导依据。

虎眼万年青化学成分及抗癌药与DNA相互作用的电喷雾质谱研究

首先，对虎眼万年青中化学成分进行了分离提取研究，采用柱层析和薄层层析等方法，并利用电喷雾质谱技术跟踪洗脱流分，首次从虎眼万年青氯仿提取物中分离得到两个新化合物。其一为单菇内酷loliolide，通过FT－ICRMS高分辨质谱、IR和NMR等手段对其结构进行了确定，并通过IHNMR和旋光法确定了其绝对构型。此外，还利用电喷雾多级串联质谱（ESI一MSn）技术对其质谱裂解规律进行了系统研究，其分析结果与NMR解析结果完全一致，建立了该类化合物结构解析的简便、快速的质谱新方法；另一化合物为生物碱类化合物，采用电喷雾多级串联质谱技术对其质谱裂解规律进行了详细研究，并对其结构进行了初步推断，进一步的NMR结构确定正在进行中。其次，对虎眼万年青多糖成分进行了分离提取研究，并结合体外抑瘤活性评价实验，确定了两种具有抑瘤生物活性的多糖成分OC一2一1一c和OC一2一卜d。并通过SDS凝胶电泳和糖基组成分析，初步证明了虎眼万年青中的活性多糖成分为阿拉伯半乳糖蛋白（AGPs），为进一步研究虎眼万年青抗肿瘤活性提供了基础数据和理论指导。此外，还对虎眼万年青中的微量元素及其溶出率进行了初步的研究，研究结果表明，其水煎液中Cu/Zn比值明显低于癌症患者血清中的Cu/Zn比值，因此，虎眼万年青可能有助于调节癌症患者体内的Cu、Zn平衡，从而达到抗癌目的；而虎眼万年青中Se、Ge含量很低，不能作为两种微量元素的药用来源。为了进一步研究抗癌药物的作用机理，我们采用电喷雾质谱技术，对三种临床疗效较好的抗癌药物与DNA相互作用进行了系统的研究，确定了复合物的化学计量比及其结合的特异性，并利用竞争实验方法，研究了抗癌药物的相对结合强度。质谱实验结果与液相行为完全一致，其中抗癌药物米托葱醒为首次利用质谱进行研究。最后，采用电喷雾质谱技术，对硝酸盐离子簇合物进行了详细研究，发现了双电荷簇合物离子，并且在离子簇合物中还发现了魔数规律的存在。利用电喷雾多级串联质谱技术，研究了双电荷簇合物离子的质谱裂解规律，并对其稳定性进行了分析。此外，还讨论了溶液浓度和毛细管温度对离子簇合物形成的影响规律。

光通信用10Gbit／s Transponder的设计

本文分析了在高速光模块设计中介质损耗和微带结构对信号的影响，并对PCB中信号串扰模型的参数进行了计算．解决了高速光模块设计的一些关键问题，设计出满足MSA的300-pin transponder，并对模块进行了一系列性能和指标测试．测试结果表明，该模块完全满足SDH／SONET（STM-64／OC-192）以及10G Ethemet应用要求．

Passive Q-switching of diode-pumped Yb:YAG microchip laser with ion-implanted GaAs

We reported a passive Q-switched diode laser pumped Yb:YAG microchip laser with an ion-implanted semi-insulating GaAs wafer. The wafer was implanted with 400-keV As^(+) in the concentration of 10^(16) ions/cm^(2). To decrease the non-saturable loss, we annealed the ion-implanted GaAs at 500 oC for 5 minutes and coated both sides of the ion-implanted GaAs with antireflection (AR) and highreflection (HR) films, respectively. Using GaAs wafer as an absorber and an output coupler, we obtained 52-ns pulse duration of single pulse.

空间实用背场Si太阳电池和GaAs/Ge太阳电池性能随质子辐照注量变化的比较

研究了空间实用背场Si太阳电池和GaAs/Ge太阳电池性能随质子辐照注量1 * 10~9 ～ 5 * 10~(13) cm~(-2)的变化。实验表明，两种太阳电池的电性能随辐照注量增加有不同的衰降趋势，背场Si太阳电池性能参数I_(sc)、V_(oc)和P_(max)衰降变化快，辐照注量为2 * 10~(10)cm~(-2)时，P_(max)就已衰降为原值的75％；而GaAs/Ge电池对应相同的衰降辐照注量达8 * 10~(11)cm~(-2), 且其I_(sc)、V_(oc)和P_(max)衰降变化起初缓慢，当辐照注量接近3 * 10~(12)~(-2)时才迅速下降。背场Si电池和GaAs/Ge电池性能衰降分别与擀子辐照引入的E_v + 0.14eV及E_v + 0.43eV和E_c - 0.41eV深能级有关。