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基于氧化钨和氧化镍的电致变色器件研究进展

无机材料学报 2021年第2期36卷 128-139页

作者：钟晓岚刘雪晴刁训刚北京航空航天大学物理学院北京100191 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

电致变色器件(Electrochromic Devices,ECDs)是一种颜色变化受电压调控的智能装置,具有工作温度范围宽、光学对比度高、可逆双稳态性能好、驱动电压低和能耗低等优点,在智能动态调光窗、全彩色电子显示屏、防眩光护目镜、自适应双隐身... 详细信息

电致变色器件(Electrochromic Devices,ECDs)是一种颜色变化受电压调控的智能装置,具有工作温度范围宽、光学对比度高、可逆双稳态性能好、驱动电压低和能耗低等优点,在智能动态调光窗、全彩色电子显示屏、防眩光护目镜、自适应双隐身伪装以及可视化储能等领域展现出了巨大的应用潜力。阴极着色材料氧化钨(WO3)和阳极着色材料氧化镍(NiO)是两种被广泛研究的无机电致变色材料,由WO3和NiO薄膜组成的互补型电致变色器件在大规模智能窗的应用中具有极高的商业价值。改善电致变色器件的综合性能如光学调制范围、响应速度、循环寿命和耐候性等问题一直备受关注。本文围绕互补型电致变色器件的结构组成,综述了基于WO3和NiO的电致变色全器件的近期研究进展。首先分别阐述了WO3和NiO薄膜的电致变色机理和衰退机制,讨论了改进制备工艺、元素掺杂改性、设计纳米结构和引入复合材料这四种薄膜性能优化策略的作用和最新研究进展,其次,按照器件的组成成分和结构设计介绍了互补型电致变色全器件的分类体系,总结了各组分材料的选择和器件结构对器件综合性能的影响,最后对电致变色器件的应用前景和发展趋势进行了展望。

关键词：电致变色器件氧化钨氧化镍综述

金属-绝缘体-金属布喇格反射腔的窄带滤波研究

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光子学报 2011年第4期40卷 537-541页

作者：钟晓岚首都师范大学物理系理论物理研究中心北京100048

利用有限时域差分法模拟金属-绝缘体-金属布喇格反射腔的窄带滤波现象,发现在一维亚波长金属-绝缘体-金属波导的共振波长对应的电场振幅分布的波腹位置上打上直角型凹槽时,可以产生光子禁带和导带,本文主要研究其导带的成因及出现位置.... 详细信息

利用有限时域差分法模拟金属-绝缘体-金属布喇格反射腔的窄带滤波现象,发现在一维亚波长金属-绝缘体-金属波导的共振波长对应的电场振幅分布的波腹位置上打上直角型凹槽时,可以产生光子禁带和导带,本文主要研究其导带的成因及出现位置.其中光子导带对应的中心波长出现在共振波长附近;调节凹槽的几何结构,采用双重金属-绝缘体-金属布喇格反射腔组合的结构,可以达到很好的窄带滤波效果,使导带的中心波长位于上述共振波长附近,导带的半高宽度远小于中心波长的大小.利用这个方法,只需从最简单的一维金属-绝缘体-金属波导出发得到所需的金属-绝缘体-金属波导布喇格反射腔,就可以任意保留需要的波长透射峰,同时当其他入射波长入射时形成较好的光子禁带.

关键词：光学设计布喇格反射腔有限时域差分法窄带滤波表面等离子体

Fabrication of air-bridged Kerr nonlinear polymer photonic crystal slab structures in near-infrared region

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Chinese Optics Letters 2012年第11期10卷 74-76页

作者：蒙自明钟晓岚王晨李志远 Laboratory of Optical Physics Institute of PhysicsChinese Academy of Sciences

Fabrication details of air-bridged Kerr nonlinear polymer photonic crystal slab structures are presented. Both the two-dimensional photonic crystal slab and the one-dimensional nanobeam structures are fabricated using direct focused ion beam etching and subsequent wet chemical etching. The scanning electron microscopy images show the uniformity and homogeneity of the cylindrical air holes. The optical measurement in the near-infrared region is implemented using the tapered fiber coupling method, and the results agree with the numerical calculations by using the three-dimensional finite-difference time-domain method.

关键词： Finite difference time domain method Infrared devices Optical data processing Photonic crystals Scanning electron microscopy Time domain analysis Wet etching

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机引耙

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超分辨光学显微成像的新武器——镧系离子掺杂上转换纳米荧光探针(特邀)

丛书名：农业机械化丛书

1978年

作者：李云集钟晓岚编

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 288-299页

作者：李子琦钟晓岚陈朝浩王帆北京航空航天大学物理学院北京100191 澳大利亚国立大学物理学院电子材料工程研究室澳大利亚堪培拉2601

超分辨荧光成像技术因其能够突破光学衍射极限的限制,为生命科学研究带来全新的观察尺度而获得了诺贝尔化学奖。但是,传统的超分辨荧光显微镜需要极为复杂的光学系统来突破衍射极限,通常伴随着明显的光毒性和低时间分辨率,昂贵的造价以... 详细信息

超分辨荧光成像技术因其能够突破光学衍射极限的限制,为生命科学研究带来全新的观察尺度而获得了诺贝尔化学奖。但是,传统的超分辨荧光显微镜需要极为复杂的光学系统来突破衍射极限,通常伴随着明显的光毒性和低时间分辨率,昂贵的造价以及日益复杂的操作限制了其在生物医学领域中的推广应用。因此,全球各大研究团队都在积极寻求具有近红外、高亮度和抗光漂白的替代荧光探针,并通过改善成像装置与算法,进一步拓展超分辨显微技术的应用范围。稀土元素纳米材料由于其独特而优异的物理化学特性,如显著的反斯托克斯光谱位移、无背景噪声、抗光漂白、光稳定性、低毒性和高成像穿透能力等,持续受到化学、物理学和材料学领域的广泛关注,是近期兴起的一种稳定性优异的无机荧光探针。本文首先简要介绍了上转换纳米颗粒的发光机制,然后讨论了纳米结构材料中实现光子上转换的主要限制。此外还介绍了镧系元素掺杂上转换纳米粒子在超分辨生物成像、分子检测等领域的应用,以及介绍了包括降低激光功率要求和耦合技术难度、提高激光直扫成像分辨率与速度、提高多路复用成像效率等应用技术优势。最后重点介绍了颗粒合成方面的主要挑战、可行的改进措施以及对未来发展的展望,为稀土纳米材料在生命科学成像领域的推广应用提供有力的理论基础与技术支撑。

关键词：荧光显微超分辨成像上转换纳米颗粒镧系离子掺杂

超分辨光学显微成像的新武器——镧系离子掺杂上转换纳米荧光探针（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 298-309页

作者：李子琦钟晓岚陈朝浩王帆北京航空航天大学物理学院澳大利亚国立大学物理学院电子材料工程研究室

超分辨荧光成像技术因其能够突破光学衍射极限的限制，为生命科学研究带来全新的观察尺度而获得了诺贝尔化学奖。但是，传统的超分辨荧光显微镜需要极为复杂的光学系统来突破衍射极限，通常伴随着明显的光毒性和低时间分辨率，昂贵的造... 详细信息

超分辨荧光成像技术因其能够突破光学衍射极限的限制，为生命科学研究带来全新的观察尺度而获得了诺贝尔化学奖。但是，传统的超分辨荧光显微镜需要极为复杂的光学系统来突破衍射极限，通常伴随着明显的光毒性和低时间分辨率，昂贵的造价以及日益复杂的操作限制了其在生物医学领域中的推广应用。因此，全球各大研究团队都在积极寻求具有近红外、高亮度和抗光漂白的替代荧光探针，并通过改善成像装置与算法，进一步拓展超分辨显微技术的应用范围。稀土元素纳米材料由于其独特而优异的物理化学特性，如显著的反斯托克斯光谱位移、无背景噪声、抗光漂白、光稳定性、低毒性和高成像穿透能力等，持续受到化学、物理学和材料学领域的广泛关注，是近期兴起的一种稳定性优异的无机荧光探针。本文首先简要介绍了上转换纳米颗粒的发光机制，然后讨论了纳米结构材料中实现光子上转换的主要限制。此外还介绍了镧系元素掺杂上转换纳米粒子在超分辨生物成像、分子检测等领域的应用，以及介绍了包括降低激光功率要求和耦合技术难度、提高激光直扫成像分辨率与速度、提高多路复用成像效率等应用技术优势。最后重点介绍了颗粒合成方面的主要挑战、可行的改进措施以及对未来发展的展望，为稀土纳米材料在生命科学成像领域的推广应用提供有力的理论基础与技术支撑。

关键词：荧光显微超分辨成像上转换纳米颗粒镧系离子掺杂

甘蔗渣生物炭吸附-还原Cr(VI)的反应研究

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农业环境科学学报 2023年

作者：林春岭钟来元钟晓岚韦碧玉尹俊泳广东海洋大学滨海农业学院广东海洋大学化学与环境学院

以甘蔗渣为原材料，在限氧条件下经600℃碳化制备生物炭RC，经800℃碳化制备生物炭HC，分别研究了两者对Cr(VI)的吸附-还原反应。采用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、比表面积和孔隙分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能... 详细信息

以甘蔗渣为原材料，在限氧条件下经600℃碳化制备生物炭RC，经800℃碳化制备生物炭HC，分别研究了两者对Cr(VI)的吸附-还原反应。采用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、比表面积和孔隙分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(RS)等对甘蔗渣生物炭表面性质进行了表征，从吸附等温线、吸附动力学等角度探讨了甘蔗渣生物炭对Cr(VI)的吸附-还原反应特征及其机理。结果表明：甘蔗渣生物炭具有丰富的孔隙结构和表面活性基团，且随着碳化温度升高，甘蔗渣生物炭表面孔隙度和芳香化程度增加，而含氧官能团-OH、C-O等相对含量则降低。HC对Cr(VI)的吸附-还原去除效果最好，总去除量高达117.28 mg·g-1，较RC提高了82.42 mg·g-1，其中吸附反应的去除量为76.00 mg·g-1，比RC增加了67.99 mg·g-1。随着碳化温度升高，生物炭缺陷程度降低，电子传递能力增强。HC对Cr(VI)还原量为87.40 mg·g-1，较RC增加了57.03 mg·g-1。吸附等温线和吸附动力学拟合结果显示，甘蔗渣生物炭对Cr(VI)的吸附更符合拟二级动力学模型。Langmuir模型适用于HC对Cr(VI)的吸附，Freundlich模型适用于RC对Cr(VI)的吸附。经XPS和FTIR分析表明：甘蔗渣生物炭对Cr(VI)的去除机理为静电吸附、还原和络合作用，其中RC、HC吸附作用的相对贡献率分别是22.98%、64.80%，还原反应的相对贡献率分别是87.12%、74.52%，这表明甘蔗渣生物炭对Cr(VI)的去除过程以还原为主。

关键词：甘蔗渣生物炭 Cr(VI) 去除机理吸附还原

Enhanced light absorption of silicon in the near-infrared band by designed gold nanostructures

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Chinese Physics B 2014年第4期23卷 551-556页

作者：刘菊钟晓岚李志远 Laboratory of Optical Physics Institute of Physics Chinese Academy of Sciences

A scheme to enhance near-infrared band absorption of a Si nanoparticle by placing the Si nanoparticle into a designed gold nanostructure is proposed. Three-dimensional （3D） finite-difference time-domain simulations are employed to calcu- late the absorption spectrum of the Si nanostructure and maximize it by generating alternate designs. The results show that in the near-infrared region over 700 nm, the absorption of a pure Si nanoparticle is very low, but when the same nanoparticle is placed within an optimally designed gold nanostructure, its absorption cross section can be enhanced by more than two orders of magnitude in the near-infrared band.

关键词： surface plasmon resonance near-infrared silicon absorption finite-difference time-domain opti-mization

甘蔗渣生物炭吸附-还原Cr(Ⅵ)的反应研究

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农业环境科学学报 2023年第10期42卷 2335-2345页

作者：林春岭钟来元钟晓岚韦碧玉尹俊泳广东海洋大学滨海农业学院广东湛江524088 广东海洋大学化学与环境学院广东湛江524088

以甘蔗渣为原材料,在限氧条件下经600℃碳化制备生物炭RC,经800℃碳化制备生物炭HC,分别研究两者对Cr(Ⅵ)的吸附-还原反应。采用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、比表面积和孔隙分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(X... 详细信息

以甘蔗渣为原材料,在限氧条件下经600℃碳化制备生物炭RC,经800℃碳化制备生物炭HC,分别研究两者对Cr(Ⅵ)的吸附-还原反应。采用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、比表面积和孔隙分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(RS)等对甘蔗渣生物炭表面性质进行表征,从吸附等温线、吸附动力学等角度探讨甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附-还原反应特征及其机理。结果表明:甘蔗渣生物炭具有丰富的孔隙结构和表面活性基团,且随着碳化温度升高,甘蔗渣生物炭表面孔隙度和芳香化程度增加,而含氧官能团OH、C O等相对含量则降低。HC对Cr(Ⅵ)的吸附-还原去除效果最好,总去除量高达117.28 mg·g^(-1),较RC增加了82.42 mg·g^(-1),其中吸附反应的去除量为76.00 mg·g^(-1),比RC增加了67.99 mg·g^(-1)。随着碳化温度升高,生物炭缺陷程度降低,电子传递能力增强。HC对Cr(Ⅵ)的还原量为87.40 mg·g^(-1),较RC增加了57.03 mg·g^(-1)。吸附等温线和吸附动力学拟合结果显示,甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附更符合拟二级动力学模型。Langmuir模型适用于HC对Cr(Ⅵ)的吸附,Freundlich模型适用于RC对Cr(Ⅵ)的吸附。XPS和FTIR分析结果显示,甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的去除机理为静电吸附、还原和络合作用,其中RC、HC吸附作用的相对贡献率分别为22.98%、64.80%,还原反应的相对贡献率分别为87.12%、74.52%,表明甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的去除过程以还原为主。

关键词：甘蔗渣生物炭 Cr(Ⅵ) 去除机理吸附还原