摘要：采用密度泛函理论(DFT)方法,基于立方体构筑单元(—B_(4)N_(4)O_(12)—)理论设计得到了5种新型高连通性硼氮共价有机骨架(BN-COFs)材料。对5种材料结构进行理论表征,并采用巨正则蒙特卡罗(GCMC)方法模拟研究了250K、298K和350K(K=273.15℃)温度下材料对甲烷(CH_(4))的吸附性能。结果表明:5种材料中BN-COF-5对CH_(4)的吸附性能最佳,在250K、298K和350K下的最大CH_(4)吸附量分别为237.41cm^(3)(STP)/cm^(3)、177.76cm^(3)(STP)/cm^(3)和117.86cm^(3)(STP)/cm^(3),最大工作容量(298K,65bar→5bar)为119.46cm^(3)(STP)/cm^(3)。CH_(4)分子在骨架中的质心密度分布结果表明,CH_(4)的最佳吸附位点处于(—B4N4O12—)团簇以及线性配体形成的角落附近。所设计的高连通性BN-COFs具有良好的CH_(4)吸附性能,可为实验上研究开发新型CH_(4)吸附剂提供一定的理论参考。

摘要：设计了一种由圆形硅纳米线和涂覆石墨烯的三角形纳米线组成的混合等离激元波导结构,采用有限元方法研究了该波导中的基模场分布和亚波长传输特性。利用硅纳米线波导周围的倏逝波与石墨烯的耦合,大幅提升了等离激元波导的亚波长传输性能。研究结果表明,三角形顶角大小、间隙距离、石墨烯费米能级等对模式的传输特性有很大影响。所设计的波导结构具有强光场局域、低损耗传播和高品质因数等优点。与同类型结构相比,所设计的波导综合性能更优,有望应用于波导集成型等离激元光器件中,如调制器、纳米激光器等。

摘要：本文提出一种具有宽波段自发辐射增强性能的金属基底上光学偶极纳米天线,实现的总辐射速率与远场辐射速率增强因子分别达到5454和1041,在近红外波段,自发辐射增强(Purcell因子超过1000)波长范围达到260 nm,并且能够实现远场定向辐射.为了阐明天线性能背后的物理机制,本文考虑天线臂上表面等离激元激发和多重散射的直观物理过程,基于Maxwell方程组第一性原理,建立了一个半解析模型,能够全面复现天线的辐射特性,包括总辐射速率、远场辐射速率、远场辐射方向图等.该模型提供了一个直观的物理图像,即在模型导出的两个相位匹配条件下,表面等离激元在天线臂上形成了一对Fabry-Perot共振获得增强,然后传播到纳米间隙内点辐射源位置和散射到自由空间,由此分别提高了总辐射速率和远场辐射速率.并且,这一对Fabry-Perot共振产生了一对相互靠近的谐振峰,由此形成了宽波段自发辐射增强.本文提出的偶极纳米天线可以应用于荧光增强、拉曼散射增强及高速、高亮度纳米光源等领域,所提出的模型可用于光学天线的物理理解和直观设计.

摘要：基于PASCO平台设计出测量葡萄糖和蔗糖溶液旋光率和浓度的实验装置,通过激光器、偏振片、光强传感器等分立的装置可以观察到实验光路布局,有助于学生加深对旋光性溶液测量原理的理解。将转动传感器和光强传感器连接到计算机,能够准确找出旋光度和光强极值位置并读取测量值,避免人为操作可能产生的位置不精准和读数偏差。与旋光仪测量相比,结果表明利用PASCO平台分立的装置可以有效地减小误差。在此基础上,该实验装置可拓展应用于实时在线测量及监测流动的旋光性液体浓度。

摘要：为了提高大学生的能力,在现有人才培养方式下积极引入学科实验竞赛。通过学科实验竞赛提升大学生的自主思考能力、自主学习能力、实验方案设计能力、动手能力和科学素养,从而达到全面提升大学生的自身能力的目的。同时通过大学生参加学科实验竞赛丰富高校人才培养模式。

摘要：针对金属镜面上方形纳米天线结构中的点源自发辐射问题,基于麦克斯韦方程组第一性原理建立了一个半解析的表面等离激元(Surface Plasmon Polariton,SPP)模型。该模型能够定量复现天线长度、点源位置对点源辐射速率的影响,天线发生谐振时其长度所满足的相位匹配条件可由模型方程导出。本文的研究可指导设计性能优越的光学纳米天线,并应用于荧光增强、拉曼增强等领域。

摘要：基于手机功能软件设计一种简易的测量透明液体(乙醇、葡萄糖、冰乙酸和食盐溶液)浓度的实验装置。利用手机软件的角度测量功能对光束的入射角和折射角进行读取,采用斯涅尔定律计算不同液体浓度的折射率,通过origin软件绘制出不同液体浓度与折射率的线性关系。研究发现:自制仪器测试的液体浓度与标准仪器测量值比较吻合,折射率越大,对应的液体浓度越大。其中,葡萄糖溶液的折射率与浓度的线性相关性最明显。自制实验装置结合手机软件测量液体浓度的方法简单、成本低,拓展了其在普通物理光学实验中的应用范围。

摘要：通过两因素三水平的正交设计实验和极端顶点的混料设计实验,研究了不同含量的Ti,B,RE对细晶铝锭的联合细化效果;并根据正交设计实验的方差分析和混料设计实验非线性方程的最小二乘法求解,寻求Ti,B,RE联合细化的最优工艺。结果表明:正交设计和混料设计得到的最优工艺基本一致,即Ti=0.01%,B=0.001%,RE=0.1%,Ti/B=10/1,Ti/RE=1/10,且Ti/B对细化效果影响显著,而Ti/RE的影响次之。为了验证最优组合的细化效果,将0.01%Ti+0.1%RE+0.001%B的细晶铝锭、0.01%Ti的细晶铝锭、0.01%Ti+0.3%RE的细晶铝锭和0.01%Ti的A l-5Ti-1B分别细化6063铝合金,发现0.01%Ti+0.1%RE+0.001%B的细晶铝锭的细化效果最好。

摘要：在物理教学中,实验失误或失败是常有的事情,教师在教学中应该正确对待失败实验,将其当作一种教学资源,对其进行正确的处理并加以利用,这样不仅对学生来讲可以培养他们的探究能力,对教师而言也是一次十分有益的职业成长的体验。从查询设备故障。严谨治学;分析环境条件,深化理解;重新设计细节,升华认知;强化课前预设,拓宽视野等四方进行了具体的阐述,如何借实验的失误,引领学生智慧的生长。

摘要：利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究单个CO和O2气体分子在多种金属原子修饰的石墨烯表面的吸附作用.结果表明,空位缺陷结构的石墨烯能够显著提高金属原子的稳定性,失去部分电荷的金属原子有助于调控气体分子的吸附特性.对比发现,单个金属Al和Mo原子掺杂的石墨烯体系对O2分子具有极高的灵敏性和选择性.通过不同气体分子的吸附能够调控石墨烯体系的电子结构和磁性.研究结果测试了不同金属原子修饰石墨烯表面的反应活性,为设计新型金属-石墨烯功能器件提供参考.