无机晶体的模板法生长和贵金属复合纳米材料的研究

具有功能化性质无机材料的设计和可控制备己经成为目前材料科学研究领域的一大热点。本论文在此领域的主要研究内容可以归纳如下：（1）．有机模板调控无机晶体取向生长利用有机模板在室温下得到了具有钙钛矿结构的高质量（100）取向的立方NH4MnF3和KMnF2以及101）取向的正交NaMnF3晶体。我们发现成核离子浓度、溶液中的Mn'"和F"离子之比以及溶液的pH值对有机模板下生长的晶体的形貌和取向有着复杂的影响。有机模板与成核离子之间的晶格匹配和静电相互作用是调控晶体取向生长的主要因素。（2）核壳结构复合金属纳米粒子薄膜的制备和应用利用种子生长方法制备了粒径、组成和表面性质可控的单分散Au-Pt（Au-PdAu．Ag）纳米粒子并且首次构筑了其高质量的粗糙度可控的纳米结构薄膜。研究结果表明我们所得到的纳米结构薄膜具有高的催化活性和相当好的表面增强拉曼散射效果。（3）空心复合金属纳米结构的制备和应用利用胶体模板方法首次制备了复合金属（At／Pt，All／Pd，ALI／Ag）的空心纳米结构。这些复合金属的空心纳米结构表现了其相应单金属无法比拟的高催化活性。此外，我们也利用消耗种子模板的方法制备了单金属（Au，Pt；Pd）的空心纳米结构。（4）复合金属纳米壳的制备和应用我们采用粒子聚集和自组装相结合的方法构筑了厚度和粗糙度可控的复合ALI／Ag纳米壳。有趣的是，这些复合All／Ag纳米壳在气液界面能够自动发生聚集形成树枝状聚集体。这些聚集体可以被无破坏的转移到固体基底上并且表现出了非常好的表面增强拉曼散射效果。

模拟生物膜的电化学研究

本文简要介绍了生物膜的组成、结构和一些基本性质，详细描述了各种生物膜模型（支撑磷脂双层膜、非支撑磷脂双层膜、泡囊等等）的制备方法。概要地总结了模拟生物膜的各个领域的研究情况，着重评述了模拟生物膜在电化学、生物传感器、膜片钳、图案化领域的研究进展。采用电化学、各种谱学以及扫描探针显微镜等方法对支撑双层磷脂膜、磷脂浇铸膜等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要结果如下：1．将一种支撑磷脂膜一杂化双层膜（Hbrid bilayerer membrane，HBM）首次用于钙离子与磷脂作用的研究，以Fe（CN）63-为探针，发现钙离子可诱导HBM产生离子通道，且通道的打开与关闭能反复运转，并用STM观察这一现象。2.Ru（bPy）32+的电化学发光法和电催化法被首先用于研究支持脂质双层膜（sBLM）的离子通道行为。高氯酸根可以诱导DODAB（dimethyldioctadecylammonium）产生离子通道行为。离子通道的产生存在着一个闺值，当高氯酸根阴离子的浓度超过0.1μM时离子通道打开，当浓度低于0.1μM时离子通道关闭。当高氯酸根离子浓度高于0.1μM时，被打开的离子通道的数量随着高氯酸根阴离子浓度的增加而增加，在1200μM时达到平衡。离子通道的打开和关闭行为是可逆的。在此基础上，研制了一种用于检测高氯酸根离子的传感器。3，用循环伏安法和交流阻抗法研究了稀土离子与支撑磷脂双层膜的相互作用．稀土离子可以影响支撑磷脂双层膜的结构，使之产生一些小孔，通过这些小孔Fe（CN）63/4可以到达电极表面，显示其电化学行为。Fe（CN）63／4-的氧化还原电流随着稀土离子的浓度的增加而变大，对于E矿＋当浓度达到1．2卿时，电流不再增加。发现三种稀土离子与膜作用的能力如下：Eu3+＞Th3＋＞La3＋。4．铁氰酸根离子通常被用来作离子通道传感器的标记物。在本项工作中，我们首次发现铁氰酸根离子本身也可以作为一种刺激物来控制玻碳电极上DDAB（一种合成磷脂）制备出的支撑双层磷脂膜的通透性。我们利用循环伏安、交流阻抗的方法来研究这种现象。支撑双层磷脂膜与铁氰化物的反应与时间有关。进一步地，我们研制了一种铁氰酸根离子传感器。这种离子通道响应灵敏度较高，它可以检测的铁氰化物的最小浓度为5μM。5．稳定的磷脂浇铸膜是通过把含磷脂的氯仿溶液浇铸到玻碳电极上制备的。我们把一种新的媒介质一去甲肾上腺素嵌入到这种磷脂浇铸膜中。磷脂浇铸膜可以被视为一种生物膜模型。用这个体系对抗坏血酸进行电催化氧化，与在裸玻碳电极上相比，阳极过电位降低了约250 mV。浇铸膜内去甲肾上腺素的电化学行为是受扩散控制的，其扩散系数是1.87×10-5cm2／s。在浓度为0.5-10 mmol／L的范围内，催化电流随抗坏血酸的浓度增大而呈线性增加。在同时含有抗坏血酸和尿酸的溶液中，我们用循环伏安法可以同时侧得两个峰，这两个峰之间的峰位差大约为147mV。6．卵磷脂泡囊和血红蛋白在热解石墨电极上制备的薄膜内，血红蛋白可以实现其直接电化学。血红蛋白在薄膜内表现出薄层电化学行为。其式电位E0在pH 3.5-7.0内随pH值直线变化，斜率为-46.4 mV/pH。磷脂膜内的血红蛋白对H2O2显示了很好的催化还原行为。基于此，研制了无媒介体的H2O2传感器。7．我们合成了一种人工磷脂（二甲基二（十二烷基）澳化钱，DDAB）保护的金纳米粒子。在这些金纳米粒子的促进下，血红蛋白可以表现出直接电子转移（DET）反应，其式电位位于-169mVvs Ag/AgCl参比电极。光谱数据表明电极上的血红蛋白没有变性。这种磷脂保护的金纳米粒子很稳定（至少8个月），它们的平均直径是6.42nm。这是首次应用单层膜保护的纳米粒子去实现蛋白质的直接电化学反应。8．我们在一种新的基底一碳电极上构建了杂化双层膜（HBM）。这是对其它基底上构建的HBM的一种扩展。首先，通过电化学扫描将烷基胺修饰在碳电极表面，使之在电极上形成单层膜。由于烷基链部分向外，因此所构筑的界面是疏水的。然后在碳电极的疏水表面铺展一层磷脂单层膜。所生成的HBM通过电化学和ATR-FTIR技术来表征。根据ATR-FTIR的结果，脂质的有序常数（S）为0.73。这种杂化膜具有磷脂／烷基硫醇HBM的优点。这种HBM在生物传感面具有潜在的应用。

聚合物薄膜的表面形态结构及相关纳米材料制备

本工作主要从实验上探索了基板、溶液浓度、溶剂性质、组成对均聚物、嵌段共聚物以及嵌段共聚物与均聚物共混薄膜表面形态结构的影响。在此基础上，又以嵌段共聚物薄膜为模板，制备了多种纳米粒子。用原子力显微镜（AFM）研究了超稀PS溶液在固体基板上的表面形貌、表面粗糙度及其润湿性质。研究发现：在所用PS分子量范围内（1）随分子量的增加，退火前PS微区的平均直径增加，而平均高度减小。退火后PS微区的平均直径减小，而平均高度增加。（2）首次观察到：薄膜的表面粗糙度（Ra）除了与溶剂的蒸汽压及所用基板有关外，还和溶剂的偶极矩有关。无论在Si片还是mica上，当l所用溶剂具粼目近的偶极矩不同的蒸汽压时，蒸汽压越小，表面Ra也越小；当所用溶剂具有相近的蒸汽压不同的偶极矩时，偶极矩越大，表面Ra就越小。对所用的每一种溶剂，Si片上薄膜的Ra均大于mica上薄膜的Ra，这可能是由Si片表面的粗糙度大于mica表面的粗糙度引起的。以PS-b-P4VP嵌段共聚物为研究对象，探索了共聚物组成、基板、溶液浓度和溶剂对薄膜表面形貌的影响，并对非对称PS-b-P4VP薄膜在甲醇蒸气下表面形貌随时间的演变过程进行了观察。首次观察到：本体为柱状结构的Ps-b-P4VP薄膜，随着在甲醇蒸气中处理时间的增加，形貌从无特征表面、凹陷结构和条带共存的杂化形貌、条状微区、六方排列的凹陷结构、再到条状微区的转变。不同膜厚其形貌转变程度亦不同，膜越厚观察到的形貌转变就越多。而对于厚度约为18.6nm本体为球状结构的PS-b-P4VP薄膜，当在甲醇蒸气中退火时，只观察到了六方排列的凹陷结构并且这种结构不随退火时间的增加而改变。通过对不同组成PS-b-P4VP／hPS混合物薄膜在云母和石墨上表面形貌的研究，首次观察到：在云母基板上随混合物中Φps的增加，表面形貌经历着由六方有序的球状微区向条状结构再向球状微区最后到宏观相分离结构的转变；而在石墨基板上，随Φps的增加，表面形貌逐渐由条带结构向球状结构转变，未观察到明显的宏观相分离。以PS-b-P4vP胶束薄膜为模板合成了Ag-Pd及ZnO纳米结构，并对不同表面活性剂包裹的CdSe在PS-b-P4VP薄膜中的选择性分布进行了探索。 以PS-b-P4VP胶束薄膜为研究对象研究了溶剂蒸气及酸溶液对其表面形貌的影响。实验结果表明，除了甲醇蒸气，用一元酸处理薄膜也能得到纳米孔结构。

Ln-Ba-Cu-Ag-O多元复合物制备、结构及电学性质的研究

本文合成了LnBa_2Cu_(3(1-x))Ag_xO_(7-δ) (x = 0.1,0.3,0.5, Cu = Y,Dy,Ho,Er,Gd) YBa_(2(1-x))Cu_3Ag_xO_(7-δ) (x = 0.05,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6); Y_(1-x)Ag_xBa_2Cu_3O_(7-δ) (x = 0.05,0.1,0.2,0.3,0.5); YBa_2Cu_3O_(7-δ)Ag_x (x = 0.2～2.0), CuBaCu_3O_(7-δ)Ag_x (x = 0.5,1.0, Cu = Dy,Ho,Er)及与之对照的空白样品等一系列超导稀土复合氧化物，对它们的结构、电学性质、Ag的存在状态及Ag的加入方式进行了研究。对这方面的研究目前仍无全面系统的报道。对CuBa_2Cu_(3(1-x))Ag_xO_(7-δ)的研究表明Ag并未取代Cu的格位，少量的Ag加入（x<0.1）就使结构发生破坏，当x>0.1时样品即失去超导性，对光加Ag的YBa_(2(1-x))Cu_3Ag_(2x)Cu_3O_(7-δ)的研究表明，当x<0.6时仍为90k左右的超导体，Ag没有取代Ba的格位，Ag的加入使杂相比例加大，Ag的加入改善了样品晶粒间的弱连接状况，使电流密度明显提高，Ag以单质及复合物形式存在于样品之中。后加Ag方式对结构、电性、无影响没有提高Jc。对光加Ag的Y_(1-x)Ag_xBa_2Cu_3O_(7-δ)的研究表明，x<0.5时样品仍为90k左右超导体，Ag的加入使杂相比例减少，Ag部分以单质及与13a、Cu形成对改善弱连接状有益的复合场的形式存在，部分进入晶格可能占据了Y的格位使C轴变长。Ag的加入改善了样品晶粒间的弱连接状况，从而使Jc大幅度提高，当x=0.1时Jc = 362 A/cm~2，后加Ag的方式对结构、电性、无影响没有提高Jc。对YBa_2Cu_3O_(7-δ)Ag_x的研究表明，加Ag的样品的Jc比不加Ag样品的Jc明显加大，随着Ag量的加大Jc增加，当x=1时Jc最大，当Ag量大于2.0mol时将有大量Ag析出，Ag的加入不影响超导正交结构，部分Ag进入了晶格可能占据了Y的格位，C轴增长，部分以单质及复合物的形式存在，Ag的加入不影响样品的临界温度，使样品电阻降低，电镜分析表明，Ag的加入改善了样品晶粒间的连接状况。CuBaCu_3O_(7-δ)Ag_x与上面体子有相同的性质，在加入1mol Ag得到，Jc：DyBaCu_3O_(7-δ)Ag_(1.0) 113A/cm~2；HoBaCu_3O_(7-δ)Ag_(1.0) 164 A/cm~2 ErBaCu_3O_(7-δ)Ag_(1.0) 177A/cm~2的样品。样品加Ag后密度明显加大，最大可达6.321克/cm~3，硬度也加大具有良好的机械性能。针对在YBaCu_3O_(7-δ)样品中添加Ag，可以做为一种大幅度提高Jc的途径的特点，进行了各种工艺探索，到目前为止，合成出了临界电流密度为570 A/cm~2的样品。

A NOVEL ODOR SENSOR COATED WITH A LIPID-MEMBRANE

In this paper, an interdigital electrode lipid film odour sensor (ILOS) is designed, fabricated and tested. It is made from a microfabricated chemiresistor coated with a synthetic multibilayer film. Nine odorants in gas phase at room temperature have been detected using the odour sensor. For most of the odorants, the relation between the response of the ILOS and odorant concentration obeys Stevens' power law, and there is a good correlation between the minimum odorant concentrations that give rise to a change of the sensor's conductance and human olfactory thresholds.

DIFFERENT INTERDIFFUSION CHARACTERISTICS BETWEEN AG/YBA2CU3O7-X AND AL/YBA2CU3O7-X CONTACT INTERFACES

The differences between the interdiffusion characteristics of Ag/YBa2Cu3O7-x and Al/YBa2Cu3O7-x contact interfaces have been revealed by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The different electrical properties of Ag/YBa2Cu3O7-x and YBa2Cu3O7-x films after high temperature treatment are well understood by the SIMS results.

Ag surface plasmon enhanced double-layer antireflection coatings for GaAs solar cells

Surface plasmon enhanced antireflection coatings for GaAs solar cells have been designed theoretically. The reflectance of double-layer antireflection coatings (ARCs) with different suspensions of Ag particles is calculated as a function of the wavelength according to the optical interference matrix and the Mie theory. The mean dielectric concept was adopted in the simulations. A significant reduction of reflectance in the spectral region from 300 to 400 nm was found to be beneficial for the design of ARCs. A new SiO_2/Ag-ZnS double-layer coating with better antireflection ability can be achieved if the particle volume fraction in ZnS is 1%-2%.

Ag生长温度对Ag/ZnO肖特基接触特性的影响

利用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si衬底上制备了ZnO单晶体薄膜,并在不同温度下生长了Ag膜作为肖特基电极,研究了Ag与ZnO的接触特性.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和Ⅰ-Ⅴ测试方法对样品的晶体质量、结构和电学性质进行了分析.结果表明,ZnO薄膜具有高度的c轴择优取向,Ag膜随生长温度的不同的晶体质量有较大差异.样品在室温下的Ⅰ-Ⅴ测试结果表明Ag电极的生长温度对Ag/ZnO接触性能有重要影响.在150℃和200℃生长的Ag电极实现了Ag与ZnO的肖特基接触,电极生长温度低于150℃和高于200℃的样品Ag与ZnO均为欧姆接触.经过分析,肖特基接触的形成依赖于在Ag与ZnO接触界面处形成的p型反型层.

Ag/AuGeNi/n-GaSb欧姆接触的研究

研究了Ag/AuGeNi/n-GaSb在150℃─450℃下合金处理对欧姆接触的的影响,最佳合金温度为220℃,此时接触电阻率为6.7×10~(-4)Ωcm~2。用AES和XRD研究了金属半导体界面处的扩散及物相变化,并讨论了接触电阻率与微结构的关系。

GaAs中过渡族杂质Pd和Zr有关的深中心

采用结谱、光荧光等技术对Pd和Zt在GaAs中的光学和电学性质进行了研究.在GaAs:Pd中观测到三个能级,分别位于导带下0.4eV、0.60eV和价带上0.69eV.在GaAs:Zr中也观测到三个能级,分别位于导带下0.43eV和介带上0.32eV和0.55eV.基于深中心所表现出的Poole-Frenkel效应,讨论了一些中心对应的荷电态,对它们的俘获和对光致发光的影响也作了研究,结果表明:Pd和Zr在GaAs中均不是有效的复合中心.

GaAs中4d过渡杂质Mo与Pd的光电行为

4d过渡杂质Mo、Pd在GaAs中分别引入E（0．42eV）、H（0．61eV）和E（0．66eV）、H（0．69eV）等能级。根据过渡杂质Mo和Pd在GaAs中的光电行为, 推测这些杂质在GaAs中不起有效复合中心的作用。图4参3

nμc-Si:H/SiOx/Ag隧道背面拉触对a-Si:H太阳能电池性能的影响

国家自然科学基金

Pd/c-Si界面反应研究

于2010-11-23批量导入