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2015年  第47卷  第6期

特约综述
多铁性异质结研究进展
刘愉快, 黄伟川, 李晓光
2015, 47(6): 1-16.
摘要:
多铁异质结中的磁电耦合效应是凝聚态物理和材料物理的研究热点之一。相比单相的多铁材料,多铁异质结中界面处的自旋、电荷、轨道以及晶格之间存在着复杂的相互作用,从而导致一些新的物理现象,使得其在新一代的存储器、传感器、微波等领域中有重要的应用前景。本文主要介绍近年来在多铁异质结方向取得的进展,着重介绍人们通过应变效应、场效应、交换偏置效应等途径实现电场对磁性的控制,以及磁电对铁电性的调控,从而获得很大的磁电耦合效应;分析了多铁隧道结及其磁电耦合效应,其集成了传统铁电隧道结和铁磁隧道结的优势,可大幅度提高单个存储单元存储状态,从而提高存储密度。最后提出当前面临的问题和对未来的展望。
具有多相催化性能的金属有机框架的研究进展
林晓明, 霍永康, 罗浩伟, 蔡跃鹏
2015, 47(6): 17-23.
摘要:
相比传统的多孔碳和无机沸石材料,金属-有机骨架(MOFs)具有制备方便、易于修饰、高孔隙率、大比表面积、框架规模大小可调等优点,由于它们在气体存储、吸附分离、多相催化、磁性的潜在应用而受到广泛关注。本文首先介绍了MOFs作为多相催化剂所具有的独特特点;其次评估MOFs作为催化剂的潜力,重点从MOFs的结构要素出发总结了MOFs作为多相催化剂的应用现状。最后讨论了MOFs作为多相催化剂需要重视的问题,为定向合成此类材料在催化方面的应用提供有意义的实验基础和理论价值。
物理学与光学工程
基于MgO:PPLN的高功率2μm光参量振荡器
黄文恺
2015, 47(6): 24-27.
摘要:
采用1m激光泵浦周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡器(MgO:PPLN OPO),实现了高功率2m近红外激光输出.采用Nd:YVO4激光器产生的1m激光泵浦MgO:PPLN OPO,在泵浦功率为7.2W时,获得了5.3W的2m激光输出,转换效率为74%.为进一步获得更高功率的红外激光输出,泵浦源改用Nd:YAG激光器,并对其进行优化设计,提高了Nd:YAG激光器的输出功率和光束质量,用其泵浦MgO:PPLN OPO,在泵浦功率为25W时,获得了9.5W的2m激光输出.
微热气泡驱动下的微流控的理论研究
史可樟, 杨剑鑫, 李锡均, 郑嘉鹏, 史萌, 蔡祥, 朱德斌, 邢晓波
2015, 47(6): 28-31.
摘要:
微流控技术是指在微纳米尺度下利用流体的动力学特征,对微粒进行俘获、富集、自组装等微操作的技术.其已发展为一个生物、化学、医学、材料、光学、流体、机械等多学科交叉的崭新研究领域.其中,微热气泡驱动的流体具有优异的可操控性,受到越来越多研究者的关注.本文基于微热气泡的产生机制,结合热力学和流体力学的理论知识,采用COMSOL Multiphysics 4.4数值计算软件,对微热气泡驱动下的流体的流速场进行模拟和定量分析.结果证明,微热气泡表面具有马格兰尼效应,其驱动下的流体以漩涡的方式高效地俘获和富集微粒,与实验现象相符.因此,本文从理论上探究微热气泡驱动下的流速场性质,对提高微流体的可操控性,促进微流控技术的发展都具有重要的意义.
材料学
Ag纳米粒子增强CdS白光量子点器件的研制
李曜均, 沈浩, 冯宗焱, 潘思敏, 潘俊威, 杨里珍, 吴立军
2015, 47(6): 32-36.
摘要:
半导体量子点材料由于其量子尺寸效应和表面效应的影响,显示出独特的发光特性.表面等离子体荧光增强效应由于其广泛的应用前景近年来成为了研究的热点,在材料科学、生物医学、光电器件等领域都展现了良好的应用前景.本文在十八烯体系中合成CdS量子点,用光诱导法制备银纳米粒子,并将两者复合,制备成四种复合样品,通过分析复合样品的荧光谱,研究银纳米颗粒的表面等离子体共振峰分别对应富含缺陷的硫化镉量子点的带边荧光峰和表面态荧光峰时,会发生带边荧光淬灭而表面态荧光增强的现象.实验结果表明,通过控制金属和量子点之间的距离,能够控制带边荧光辐射和缺陷带荧光辐射的比例,从而控制白光量子点的色温.本文随后用九个395nm紫光LED作为激发光源,将涂有荧光样品的玻片与激发光源组装,并用锡纸挡住多余的激发光,研制出银纳米颗粒/量子点复合结构白光照明器件原型,用实物对比图证明了银纳米粒子能够改变CdS量子点样品发光颜色,增强CdS量子点的荧光效应,且增强程度随着量子点样品的厚度减小而加强的特性.该研究不仅为人们认识荧光物质和金属之间的相互作用提供了新途径,还探讨了该器件在变色发光材料方向的应用前景.
不同锂源对富锂锰基Li1.133Mn0.466Ni0.2Co0.2O2正极材料性能的影响研究
林赞锐, 沈家东, 沈楷翔, 马少蒙, 侯贤华
2015, 47(6): 37-41.
摘要:
采用共沉淀的方法将含有一定比例的镍、钴、锰的金属醋酸盐溶液均匀混合,然后加入适当的沉淀剂Na2CO3制备前驱体Mn0.466Ni0.2Co0.2CO3,最后分别与不同锂源(Li2CO3、LiOH)混合煅烧得到富锂锰基Li1.133Mn0.466Ni0.2Co0.2O2正极材料。采用XRD和SEM分别对不同锂源制备的Li1.133Mn0.466Ni0.2Co0.2O2的结构和表面形貌进行表征,采用恒电流充放电和循环伏安法测试对不同锂源制备的Li1.133Mn0.466Ni0.2Co0.2O2的电化学性能进行测试。结果表明,以LiOH为锂源合成的样品在0.1C倍率下首次充、放电比容量分别为330.1mAh/g和218.6mAh/g,首次库仑效率为66.23%,在1C倍率内表现为优秀的稳定循环比容量特性,但是在2C以及2C以上高倍率循环稳定性不及以Li2CO3为锂源合成的样品性能。
功能绝缘材料加工工艺对电润湿显示器性能的影响
郭媛媛, 蒋洪伟, 周国富, Robert A. Hayes
2015, 47(6): 42-47.
摘要:
电润湿显示器是基于氟树脂层(如AF1600)作为疏水绝缘层,通过外加电压来改变液体在其表面润湿性来达到显示效果的装置,为了使光刻胶层和氟树脂层有很好的粘结性能,对氟树脂表面进行离子刻蚀来增大其润湿性. 光刻后需恢复氟树脂疏水性以恢复其电润湿特性. 常用方法是通过高温回流(High Temperature Reflow Method)的方法使刻蚀后的氟树脂表面熔融流平,但高温会造成光刻胶材料黄变,像素格变形等缺陷. 本文通过蒸汽溶解法(Vapor Redissolve Method)代替高温回流法来恢复氟树脂层的疏水性能,使用氟碳溶剂(HFE7100)蒸汽溶解氟树脂层粗糙表面形成溶胶状态,加热蒸发溶剂后使表面恢复疏水性质. 本文针对蒸汽溶解法溶解时间、干燥温度和干燥时间等条件进行探究,并对高温回流法和蒸汽溶解法对电润湿显示器产生的物理和光电影响进行了对比研究.
化学与环境
3-吡啶甲酰基丙酮酸乙酯铜配合物的合成和结构研究
龙晓君, 姚悦, 温美凤, 吴建中
2015, 47(6): 48-51.
摘要:
以3-乙酰基吡啶和草酸二乙酯为原料,合成得到3-吡啶甲酰基丙酮酸乙酯(简称HL),核磁共振波谱表明该物质的?-二酮部分在溶液中采取烯醇式结构。通过界面扩散法合成了该配体的第一个配合物{CuL2}n,并用单晶X-射线衍射进行了详细的结构分析。该配位聚合物中Cu(II)与四个L?配体形成拉长的反式CuN2(OO)2八面体配位构型。两种晶体学独立的L?配体都是以?-二酮基的两个O原子螯合一个Cu(II), 以吡啶N原子与另一个Cu(II)配位,形成二维网格结构。
α-Fe2O3纳米颗粒的制备及其对曙红B的吸附性能研究
孙丰强, 杨淑敏
2015, 47(6): 52-57.
摘要:
氨基化MCM-41介孔分子筛改性超滤膜去除水中Cr(VI)的研究
晏晓敏, 包一翔, 谢小妮, 周佳璐, 李来胜
2015, 47(6): 58-62.
摘要:
采用氨基化MCM-41介孔分子筛(NH2-MCM-41)接枝改性聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,并用于水中重金属Cr(VI)的去除。NH2-MCM-41成功接枝于超滤膜表面,并在表面形成均匀的亲水层,显著提高了膜的抗污染性能,过水通量衰减率从51.4%降低到了24.8%。在pH值3.5,初始浓度20 mg/L时,改性超滤膜对Cr(VI)的吸附可以在5 min达到快速平衡,吸附容量达到2.8 mg/g。超滤实验表明,NH2-MCM-41改性超滤膜对低浓度Cr(VI)进水可以实现进一步净化,在超滤运行时长达到11 h,出水Cr(VI)浓度始终维持在0.5 mg/L以下。因此,本研究通过在膜表面接枝氨基化的MCM-41分子筛,可以有效提升膜的抗污染能力和对重金属的去除能力。
Fe(II)改性蒙脱石对Cr(VI) 去除的反应性能及其机理研究
杜巍, 吴宏海, 魏西鹏, 管玉峰, 何广平, 张延霖
2015, 47(6): 63-71.
摘要:
通过逐步加入抗坏血酸与硫酸亚铁盐到蒙脱石浆液,制备了一种环境友好型抗氧化型还原功能矿物材料(A-Fe(II)-Mt);同时制备了单独加入Fe(II)离子改性的蒙脱石Fe(II)-Mt。系统对比考察这两种还原功能材料对Cr(VI)的去除性能。实验结果表明:pH为2-7范围内,A-Fe(II)-Mt去除效果最好,最大去除量为34.9mg/g,而Fe(II)-Mt为26.8 mg/g。反应90 min时间内趋于平衡,并符合假二级动力学方程。其中,A-Fe(II)-Mt 对Cr(VI)的去除过程:首先Cr(VI)阴离子被吸附到亚铁改性蒙脱石表面,接着被还原为低毒的Cr(III),之后Cr(III)可能形成氢氧化物或被蒙脱石吸附而固定。这种去除六价铬的治理手段对于铬的稳定化处置具有高效和安全性,因而其应用前景广泛。
生物学与生物工程
植物激素调控籽粒大小的研究进展
董庆坤, 刘慧丽, 陶利珍
2015, 47(6): 72-78.
摘要:
植物的种子属于繁殖器官,是双受精之后形成的。种子的大小和品质是影响农作物产量的主要因素之一,研究控制种子籽粒大小发育的相关因素,对于提高农作物产量具有重要意义。高等植物的种子通常包含三个部分:胚胎、胚乳和种皮,这三个部分共同协调发育,最终决定种子的大小。近几年通过种子发育缺陷突变体或QTL等分子遗传学的研究方法,挖掘到许多控制种子发育的重要基因,这些基因广泛参与胚、胚乳、种皮等的发育过程,最终影响种子的大小和产量。通过对模式植物拟南芥和水稻等研究,发现调控种子发育的功能基因,它们许多是通过整合到植物激素的代谢或信号转导途径起作用,说明植物激素在调控籽粒发育中发挥重要作用,但有关这些基因作用的分子机理及其遗传调控网络有待深入阐明。本文主要以模式植物种子的发育研究为例,着重介绍植物激素调控种子籽粒大小调控的研究进展。
中国外来鱼类寄生棒鞘似尾锁虫(单殖吸虫,锚首虫科)的描述
李海燕
2015, 47(6): 79-82.
摘要:
记述了锚首虫科Ancyrocephalidae单殖吸虫中国1外来属种,即寄生在剑尾鱼Xiphophorus 鳃上的似尾锁虫属Urocleidoides Mizelle Price,1964,棒鞘似尾锁虫Urocleidoides vaginoclaustrum Jogunoori, Kritsky Venkatanarasaiah, 2004,所获标本的形态与原始描述基本相似,量度略有差异.
区域发展与地理
西风区湖泊沉积物中砷元素对气候环境变化的响应研究--以新疆巴里坤湖为例
陈永强, 钟巍, 谭玲玲, 魏志强
2015, 47(6): 83-90.
摘要:
巴里坤湖是我国西风区古气候环境演变研究的理想区域.根据BLK-1剖面多指标建立了巴里坤湖9000cal a BP以来的时间序列,得出其气候演变的过程.砷是自然界中具有毒性的微量元素,单质砷少,主要吸附在其他矿物上.文章结合巴里坤湖古气候演变及砷元素含量的波动变化,发现砷元素变化响应气候环境的演变的:气候冷干时期,砷含量较多;而暖湿时期则相对少.此外,砷含量的变化很好地指示了全新世的气候突变事件.巴里坤湖沉积物中砷元素主要来源于湖泊周边基岩受物理风化产生的碎屑,并经由风力带入湖中沉积.干旱的气候环境下,砷的沉积速率较湿润期有明显变化.本研究表明,砷对于我国西风区的古气候环境演变及气候突变事件具有指示作用;砷沉积速率的突变表明在干旱气候环境条件下,砷可能会较其他元素更为敏感.不同气候环境下砷元素的来源及波动,也为砷污染的防治提供参考.
基于高分遥感的一种新的面向对象城市建筑物信息提取的方法研究
樊舒迪, 刘振华, 胡月明
2015, 47(6): 91-97.
摘要:
摘要:[目的]为了提高城市建筑物信息提取精度,本文在前人研究的基础上,针对下垫面结构复杂的城市区,提出了多尺度分割和规则数据库结合的面向对象方法,对城市区建筑物信息进行提取。[方法]该方法首先采用Full Lambda-Schedule算法对QuickBird多波段和全波段数据融合数据进行尺度分割,获取尺度分割结果;再根据光谱特征、形状特征、几何特征和纹理特征等指标建立规则知识库,利用规则数据库对尺度分割结果进行建筑物信息的提取。以广州市白云区为研究区,利用尺度分割和规则数据库结合的方法提取建筑物信息,提取结果与其它分类结果进行了比较。[结果和结论]结果表明:基于规则的面向对象的分类方法可以有效地避免传统的基于像素分类时出现的椒盐现象,避免一些错分、漏分的情况分类(如:道路和阴影),结果更加符合人类的思维方式,与实际值更接近,总体分类精度达到87.0154%,Kappa系数为0.8714,比一般面向对象分类方法更适合作为城市建筑物专题数据库更新的有效方法。
基于改进CLUE-S模型的广州增城市土地利用变化动态模拟与分析
吴浩, 梅志雄, 李诗韵
2015, 47(6): 98-104.
摘要:
利用广州增城市2005年土地利用变更调查数据,通过对比Logistic回归、人工神经网络(ANN)、Autologistic回归三种模型分析土地利用类型与其驱动因子之间的关系,选用最佳拟合优度模型结合CLUE-S模型对该区土地利用格局进行模拟,通过2009年实际土地利用数据验证表明模拟结果较为理想,Kappa指数高达0.8637。在此基础上制定了自然增长和优化战略两种情景模式,对增城市2025年的土地利用格局进行模拟,为该区域土地利用规划修编和今后城市规划布局提供了一定的决策参考依据。
数学与应用数学
具有收获率和两个功能反应的捕食系统的多个正周期解
姚晓洁
2015, 47(6): 105-110.
摘要:
Gorenstein n-余挠模及Gorenstein n-余挠维数
黄俊红, 张翠萍
2015, 47(6): 111-115.
摘要:
设 R 是环,M是左R-模,n是一个固定的非负整数.称M是Gorenstein n-余挠的,如果对任意Gorenstein n-平坦左R-模N,有Ext_{R}^{1}(N,M)=0.本文主要在右n-凝聚环上讨论了Gorenstein n-余挠模及模和环的Gorenstein n-余挠维数的相关性质.
计算机与计算机工程
基于数据关联度的迁移策略研究
张陆军, 聂瑞华, 王进宏, 谭黎立
2015, 47(6): 116-120.
摘要:
以电子政务云存储环境为背景,分析研究了已有迁移算法中用到的基本迁移因子,包括静态因素和动态因素。在计算迁移函数的M(d)值时引入数据关联度这一新的因子。得出新的数据迁移函数后,根据混合云的迁移算法设计出新的适合于电子政务云存储的迁移策略,新策略提高了数据的预计迁移值,降低大数据管理成本,对于准备采用云存储管理大数据的企业或相关部门有一定的参考价值。
一种基于加权海明距离的自适应遗传算法
徐承爱, 林伟, 肖红
2015, 47(6): 121-127.
摘要:
针对普通遗传算法易出现早熟收敛和搜索效率低的缺陷,提出一种基于加权海明距离的自适应遗传算法。该算法综合考虑个体间加权海明距离和适应度值,自适应调整交叉概率和变异概率;采用精英保留法,保证最优个体不被破坏;使用双重停机准则,减少不必要的计算时间,提高遗传搜索效率。最后,运用经典测试函数对该算法进行了仿真实验。结果表明,该算法可以显著提高遗传优化的全局搜索能力,加快遗传算法的收敛速度。