摘要：晶态与玻璃态金属有机框架(MOF)的复合材料有望兼具晶态框架的高比表面积和玻璃态材料的高加工性,代表了新型多孔材料研究的重要机遇。本工作设计了一系列基于钛氧簇节点和多元醇配体的玻璃态MOF,其温和的合成条件、模块可设计性和均匀透明的特点令其成为与晶态框架进行复合的理想基质。通过在此类MOF玻璃中引入纳米尺寸、具有良好分散性的Ui O-66和HKUST-1晶体,可制得均匀的复合材料。在合成中此2种MOF都保持了良好的结晶性和气体吸附性能。相比之下,ZIF-8在与玻璃态网络中失去了高结晶性和气体吸附能力。此外,金属有机多面体(MOP),作为MOF在分子尺度的对应体,也可与玻璃态网络形成复合材料并体现出高气体吸附能力。本工作发展了一类新型的自下而上合成的玻璃态MOF,并利用其温和的合成条件和良好的合成兼容性实现了与晶态MOF和MOP的高比表面积复合材料,为发展基于玻璃态MOF的多孔材料提供了可靠途径。

摘要：材料是人类赖以生存与发展的物质基础,科技和社会的进步都离不开材料技术的发展,未来先进材料的合成和制备必然朝着绿色可持续、低耗高产出、精细可调控、高效多功能的方向发展。以"基因调控·工程设计"为核心的合成生物学技术从分子、细胞层面极大地推动了生命科学的发展,也已经并继续为材料科学的发展注入新的思路和活力。本文将围绕合成生物学技术在材料科学中的应用,以基因回路设计为核心,概念应用为线索,重点介绍合成生物学技术在高分子生物材料和无机纳米材料领域的开发和生产,细胞展示和蛋白定向进化战略对分子材料的筛选和优化,"活体"功能材料、工程菌调节的人工光合系统功能材料体系以及基因回路在材料科学中的应用。

摘要：同步辐射原位X射线散射技术可以实现对材料结构进行多尺度的、无损的、高时间空间分辨率的表征,动态地揭示材料微观结构在不同外界环境下的演变过程。X射线散射基础理论已经相对成熟。第三代同步辐射光源大幅提高了X射线散射技术的时空分辨率,进一步拓宽X射线散射技术的应用场景。当前同步辐射原位X射线散射技术的难点主要集中于实验装置设计和大数据处理。概述了X射线散射技术的主要分类和基本的实验方法,主要介绍了不同分类的同步辐射原位X射线散射技术在纳米材料(纳米颗粒生长和纳米颗粒自组装)与能源材料(以钙钛矿薄膜材料为代表)研究中的应用。最后结合当前国内外先进同步辐射光源的发展现状,展望了同步辐射原位X射线散射技术未来发展的方向和应用前景。

摘要：生物体温度检测在疾病的诊断和治疗以及生物学机制研究中具有重要的意义。体内温度检测的现有方法和技术仍然存在着检测不直观、组织深度小或者侵入性较高的问题。发光纳米温度探针是一种新兴的测温技术,近红外比率型发光温度探针具备测温速度快,可视化以及空间精度高的优势。然而由于检测波长的差异,测温的准确性会受到组织吸收散射的干扰。本研究通过稀土发光纳米复合材料,构建了一种镱、铒离子共掺杂的双激发同波长发射的稀土发光纳米温度探针。以铒离子作为发光中心,在808 nm和980 nm激发下产生同一种位于近红外第二窗口的1550 nm发射,作为比率测温探针的工作波长和参比波长,避免了波长差异造成的生物组织消光系数的误差,有望实现更高测温准确度。研究结果表明,所设计的双激发同波长稀土发光纳米探针具有均一的粒径和形貌,较强的发射强度以及良好生物相容性,1550 nm的发射强度比率能够在10℃~90℃范围实现温度检测。进一步的活体成像结果验证了纳米探针的高空间分辨的成像效果。本研究将为生物体内温度检测提供一种新的思路。

摘要：X射线自由电子激光(XFEL)脉冲时间诊断技术常用于实验站附近XFEL脉冲和配套激光的相对到达时间探测,是飞秒级XFEL泵浦探测实验的重要辅助技术,为XFEL和激光泵浦探测实验中两种脉冲对准提供参考信号.随着XFEL向高重频、短脉冲发展,对时间诊断中的诊断频率、泵浦样品和分辨率提出了更高的要求.该技术通过泵浦探测和光学互相关实现,当XFEL脉冲入射高带宽半导体样品瞬间,导致样品复折射率突变,使XFEL到达时间编码于突变空间.本文基于空间编码和光谱编码两种方法,研发设计了XFEL单脉冲到达时间诊断装置;并通过Beer’s吸收理论和原子散射理论对X射线与样品作用过程进行模拟,研究了该过程中X射线吸收与折射率突变的响应程度,完善了样品的分析选择模型;对光谱编码中的啁啾脉冲调制进行分析,得到色散介质和脉冲本征参数对诊断分辨率的影响.该研究对XFEL脉冲到达时间诊断装置的应用具有指导意义.

摘要：准二维范德瓦耳斯磁性材料CrSiTe3同时具有本征磁性与半导体能带结构,在光电子学和纳米自旋电子学领域中具有广泛的应用,近年来吸引了广大科研工作者的兴趣.利用超快太赫兹光谱技术,本文对准二维范德瓦耳斯铁磁半导体CrSiTe3进行了系统的研究,包括太赫兹时域光谱,光抽运-太赫兹探测光谱及太赫兹发射光谱.实验结果表明,样品的太赫兹电导率随温度的变化表现得十分稳定,且样品ab面对太赫兹波的响应呈现为各向同性;800 nm光抽运后的光生载流子表现为一种双指数形式的弛豫变化,复光电导率可以用Drude-Smith模型很好地拟合,光载流子的弛豫过程由电子-空穴对的复合所主导;飞秒脉冲入射到样品表面后可以产生太赫兹辐射,且具有0—2 THz的带宽.本文给出了CrSiTe3在光学及太赫兹波段的光谱,为其在电子及光电子器件方面的设计和优化提供了借鉴与参考.

摘要：双带通滤光片可以在元件的任意一个几何位置上同时透过两个光谱通道,从而实现双光谱通道的同时探测。文中研制了一种在100 K低温下使用的短波和中波红外双带通滤光片,选用Ge和SiO分别作为高低折射率膜层,在蓝宝石(AlO)基片上设计了具有Fabre-Perot(F-P)结构的短波通道滤光膜系和中波通道滤光膜系,它们在另一通带位置兼具增透能力,组合形成了包含短波通道(2.60~2.85μm)和中波通道(4.10~4.40μm)的双带通滤光片。Ge和SiO薄膜分别以电子束和电阻热蒸发的方式在高真空环境中完成沉积。测试结果显示,在100 K低温下,短波和中波通道的平均透射率分别达到91.2%和87.7%,顶部波纹幅度分别为2.1%和3.8%,波长3.00~3.95μm光谱区域内的截止深度低于0.1%。该双带通滤光片在低温下的光学性能满足光学成像仪器的光谱应用要求,有利于更加精确的红外遥感和探测。

摘要：通过研究具有两种轮桨状构筑基元和四种纳米笼子结构锌基金属-有机框架(Zn-MOF)的染料吸附特性和机理,发现其分子吸附的普适性,以及尺寸和电荷的选择性。由于Zn-MOF孔道内漂浮着抗衡阴离子,及框架上有可配位位点,所以它能通过离子交换机理吸附阴性染料、框架上电荷转变机理吸附阳性染料、主客体相互作用吸附中性染料,表现出优越的分子吸附多功能性。Zn-MOF内带电荷纳米笼的尺寸选择性和电荷选择性的共同作用为设计具有更高水平兼容性和识别性的优异多孔材料铺平了道路。

摘要：(Nb,Al)共掺的BaTiO_3陶瓷(BaTi_(0.98)(Nb_(0.5)Al_(0.5))_(0.02)O_3)表现出巨介电现象,介电常数可以达到3×105,介电损耗为0.2。在10^(-1)~10~7 Hz范围内,观察到三种介电弛豫现象,并分别对其进行了分析。低频段(10^(-1)~10 Hz)和中频段(10~3~10~5 Hz)属于非德拜弛豫,分别是由于Maxwell-Wagner电极界面极化和晶界层电容器效应引起的;相反,高频段(10~5~10~7 Hz)属于德拜弛豫,通过阿伦尼乌斯公式的拟合,得到其激活能E=15 meV和频率因子f_0=7×10~6Hz。较小的激活能和频率因子表明其弛豫过程可能来源于复杂缺陷团簇中的电子的局域运动,被称为钉扎电子–缺陷偶极子效应。本研究显示钉扎电子–缺陷偶极子效应可以作为设计新型巨介电钙钛矿材料的依据。

摘要：换热网络优化中不仅要考虑能量回收的"量",还要考虑能量回收过程中"质"的耗散问题。在换热网络最大能量回收的前提下,基于不可逆传热过程中的[火积]耗散理论,以代表能量回收品质的[火积]效率最高为目标,建立综合能量回收数量、品质并同时考虑换热网络经济性的多目标混合整数非线性规划(MOMINLP)模型。根据模型目标有主次之分的特点,基于ε约束法对模型进行分步优化并结合BARON软件进行精确求解,依次求解换热网络的最大能量回收量(MER)与最低年均总成本(TAC),再将所得结果乘以松弛系数ε_i作为缩小搜索区域的约束条件,获得能量与成本约束下[火积]效率的Pareto前沿。通过对经典10SP1案例进行计算求解,最终得到最大能量回收量下,费用松弛系数为1.05时费效比最小的优化方案,而且本文的多目标约束优化方法能够更快求得综合的最优解。最后通过T-Q图中的换热网络组合曲线对比不同优化方案的[火积]效率,将换热网络划分为内部换热部分与剩余流股部分,多目标约束优化方法能够降低内部换热不可逆损失,提高剩余流股的温度。