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中红外Fano共振超表面的折射率传感特性研究

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中红外Fano共振超表面的折射率传感特性研究

作者：杨太宇河南师范大学

学位级别：硕士

Fano共振是自然界中一种特殊的物理现象,它由一个离散态和一个连续态耦合形成,且具有非对称线型的特点。Fano共振可以表现出尖锐的共振波峰和显著的近场增强,因此其在光学开关、光学传感、光学调制和非线性光学等领域有着巨大的潜在应... 详细信息

Fano共振是自然界中一种特殊的物理现象,它由一个离散态和一个连续态耦合形成,且具有非对称线型的特点。Fano共振可以表现出尖锐的共振波峰和显著的近场增强,因此其在光学开关、光学传感、光学调制和非线性光学等领域有着巨大的潜在应用价值。近年来,科学家们在微纳结构和光子晶体等结构中发现了Fano共振现象。基于金属微纳结构的Fano共振光学器件被大量的设计出来,但金属本身具有的欧姆损耗等缺点大大限制了金属材料在微纳光子学中的应用。为了解决这一问题,人们开始在全介质材料上设计结构,例如高折射率的锗、硅和砷化镓等材料,从而为超集成超精密微纳光学器件的发展提供了一条新的途径。基于此,本文提出了一种在锗表面设计的全介质微纳结构折射率传感器,并通过结构参数上优化得到了高品质因子的Fano共振。另外,本文中还提出了另一种方法解决金属本身损耗,将金属微纳结构设计在光子晶体上,利用光子晶体产生的连续态与表面金属结构产生的离散态,通过两者耦合来激发出高品质因子的Fano共振峰。本文的主要的研究成果如下:（1）在全介质的锗表面设计双开口环结构,实现高品质因子和高灵敏度的Fano共振。首先,我们通过改变结构中间棒偏移量,打破该结构的对称性,激发出Fano共振。通过仿真获得结构表面的磁场密度分布情况和打破结构对称性前后的反射光谱图进行对比分析,揭示了该Fano共振在该结构中产生的物理机制。同时,我们将该结构传感器应用在折射率光学传感领域,与近来年同类性的全介质折射率传感器进行对比,本文设计的传感器在性能上有着大幅提高,灵敏度S可以达到662nm/RIU,品质因子FOM（figure of the merit）可以达到262。（2）在全介质的锗表面设计十字叉丝结构,与双开口环结构类似,同样是通过打破结构的对称性来激发出共振波峰。并且模拟和分析了中间棒偏移量和单元结构周期对结构灵敏度和品质因子的影响。通过有限元法计算得到结构的反射光谱和表面磁场密度分布情况,以及中间棒偏移时磁场密度的变化情况。通过结构优化,得到最大灵敏度2100nm/RIU和最大品质因子31.8。并在通过实验的方式验证了该传感器的折射率传感性能。在以硒化锌为基底的锗膜上制备十字叉丝微纳结构,将结构与微流控器件结合,通过改变结构环境中的溶液折射率,观察结构的透射光谱变化情况,验证了该结构的折射率传感特性。（3）在光子晶体上设计金属Ag棒—同心环盘纳米结构,理论上研究了该结构产生Fano共振的物理机制。该结构可在光子晶体和表面金属结构中产生多个尖锐Fano共振,多重Fano耦合可以激发传感性能更好的波峰。同时也模拟讨论了该结构的表面金属Ag膜厚度和光子晶体周期层数对该结构传感性能的影响。最后将该结构应用在折射率传感上,最大品质因子可以达到8900。

关键词： Fano共振光刻技术全介质折射率传感器光子晶体表面等离子激元共振

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CBA媒体服务的“龙狮模式”

新闻世界 2012年第11期 142-143页

作者：杨太宇广州体育学院研究生部

CBA联赛2012-2013新赛季即将打响,佛山龙狮俱乐部为中国竞技篮球媒体服务工作起到了示范作用。笔者对它的媒体服务经验进行了总结,以供参考。

关键词：媒体服务 CBA 龙狮模式

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钌基催化剂配位环境对聚乙烯氢解性能影响研究

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化工学报 2024年

作者：颜诗宇高姣姣杨太顺谢尚志杨艳娟徐晶广西大学化学化工学院广西石化资源加工与过程强化技术重点实验室华东理工大学化工学院绿色化工与工业催化全国重点实验室

聚乙烯氢解可以产生多种碳氢化合物，产品分布非常宽，产物选择性调控具有一定挑战性。通过调控钌负载量制备了不同钌粒径的Ru/CeO2催化剂，利用TEM、in situ DRIFTS和模型计算等多种技术，发现聚乙烯催化氢解的产物分布与钌金属配位环... 详细信息

聚乙烯氢解可以产生多种碳氢化合物，产品分布非常宽，产物选择性调控具有一定挑战性。通过调控钌负载量制备了不同钌粒径的Ru/CeO2催化剂，利用TEM、in situ DRIFTS和模型计算等多种技术，发现聚乙烯催化氢解的产物分布与钌金属配位环境密切相关。表征和模型计算表明，不同尺寸的钌纳米颗粒具有不同的几何结构和配位环境。钌平均粒径为0.85 nm时，低配位的边/角位点占主导，其C2～C40选择性达到92%。钌平均粒径达到2.75 nm时，高配位的平台位点占主导，C2～C40选择性仅为8%，甲烷选择性高达92%。结合截断六角双锥模型和CO-DRIFTS实验，推断Ru/CeO2催化剂上产物的选择性可能与聚乙烯氢解中间体与钌纳米颗粒表面的相互作用有关，提出了Ru/CeO2催化剂上聚乙烯氢解两种反应路径与配位环境的关系。

关键词：废塑料降解催化剂加氢碳氢化合物钌纳米颗粒

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基于国产异构平台的奇异值分解法

计算机工程 2024年

作者：杨太龙赵红朋张磊曙光信息产业(北京)有限公司郑州大学计算机与人工智能学院

随着深度学习等高算力应用的发展，异构计算正在逐步成为并行计算的重要方向。国产异构平台近年来发展迅速，针对国产平台的架构定制开发适配的算法与软件有着重要意义。奇异值分解（SVD）作为线性代数库中用于处理一般矩阵的强大分解... 详细信息

随着深度学习等高算力应用的发展，异构计算正在逐步成为并行计算的重要方向。国产异构平台近年来发展迅速，针对国产平台的架构定制开发适配的算法与软件有着重要意义。奇异值分解（SVD）作为线性代数库中用于处理一般矩阵的强大分解器，在科学计算、人工智能、信号处理等众多领域都有应用。现有某类国产加速器的可用库中SVD算法性能远低于NVIDIA，这对相关应用的高效移植带来了挑战。通过调整算法流程减少线程启动与访存开销，提出了面向国产加速器的矩阵双对角化方法；通过卸载计算密集型任务到加速器，提出了面向国产异构平台的分治算法；通过CPU+加速器多流，提出了任务并行的奇异向量矩阵生成方法。最终形成一套奇异值算法的高效移植优化方案。该方案在不同的测试矩阵上，性能最高达到现有的商业闭源线性代数库MKL的9.8倍，以及现有开源异构计算线性代数库MAGMA的5.5倍。最终将其用于图像处理，并跨平台与MATLAB、NVIDIA公司的GPU线性代数库CUSOLVER做比较，结果表明其具有更快的速度且生成的图像与原图像相似度更高。

关键词：并行计算异构计算奇异值分解国产平台图像处理

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城市创新与碳排放效率:理论机制与实证分析

统计与决策 2024年第12期40卷 141-145页

作者：齐欣杨膨宇陇东学院经济管理学院甘肃庆阳745000 首都经济贸易大学城市经济与公共管理学院北京100070

文章通过将碳排放函数引入生产函数,构建数理模型识别创新在产业发展与市场化水平的异质性影响下对碳排放效率的作用机制,并基于2008—2020年282个地级及以上城市的面板数据进行实证分析。研究发现,城市创新对碳排放效率具有显著的促进... 详细信息

文章通过将碳排放函数引入生产函数,构建数理模型识别创新在产业发展与市场化水平的异质性影响下对碳排放效率的作用机制,并基于2008—2020年282个地级及以上城市的面板数据进行实证分析。研究发现,城市创新对碳排放效率具有显著的促进作用;伴随着产业发展与市场化水平跨过门槛值,城市创新对碳排放效率的影响呈现跃升现象;城市间碳排放效率存在相互促进的空间态势,证实了“碳排放同盟”的存在;城市创新对碳排放效率的影响具有异质性;进一步分析中证实,城市创新对碳排放效率的影响存在阶段性差异,呈现“U”型变动趋势。

关键词：城市创新碳排放效率门槛效应 “碳排放同盟”

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原位自生MgO对氯化物熔盐腐蚀性的影响

稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1268-1276页

作者：杨太森张桂清戴志勇梁学伟王英第苏允海沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870

熔融氯化物盐是优异的传热流体和热能储存介质,在太阳能发电领域具有广泛的应用价值。但在实际工作环境下,熔融氯化物盐对金属管道(Inconel 625合金)有较强的腐蚀性,Inconel 625焊丝通常作为修补材料在太阳能管道修补上使用。为了解决... 详细信息

熔融氯化物盐是优异的传热流体和热能储存介质,在太阳能发电领域具有广泛的应用价值。但在实际工作环境下,熔融氯化物盐对金属管道(Inconel 625合金)有较强的腐蚀性,Inconel 625焊丝通常作为修补材料在太阳能管道修补上使用。为了解决熔融氯化物盐对Inconel 625熔敷金属的强腐蚀性问题,采用MAG焊堆焊出Inconel 625熔敷金属,探究在KCl-MgCl_(2)熔盐中加入纳米级MgO颗粒与MgCl_(2)·6H2O原位自生MgO对KCl-MgCl_(2)盐腐蚀性的影响。结果表明:Inconel 625熔敷金属在KCl-MgCl_(2)、KCl-MgCl_(2)+5%MgO和KClMgCl_(2)+5%MgCl_(2)·6H2O(质量分数)中经过72 h的腐蚀后,试样的质量损失分别为0.00714、0.00512和0.00308 g·cm^(-2)。Inconel 625熔敷金属在原位自生MgO熔盐中的腐蚀速率同比降低56.86%和39.85%。熔盐中加入纳米MgO颗粒虽然能够缓解氯化物熔盐的腐蚀性,但熔盐发生团聚或沉降现象,导致MgO和MgCr2O4保护壳层分布不均匀;在熔盐中添加MgCl_(2)·6H2O使其原位生成MgO,生成的MgO和MgCr2O4保护壳层更加均匀,能够阻碍腐蚀性介质侵蚀,是降低氯化物熔盐腐蚀性的有效方法。

关键词： Inconel 625熔敷金属氯化物熔盐原位自生MgO 缓蚀

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双功能活化制备沥青基硬炭用于钠离子电池负极

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化工学报 2024年第3期75卷 1019-1027页

作者：吴吉昊陈涛刘思宇刘梦柯杨卷西安交通大学化工学院陕西西安710049

硬炭作为钠离子电池(SIBs)最具有应用前景的负极材料,其形貌的可控调节和结构优化被广泛研究和关注。以煤沥青为原料,采用柠檬酸钾(C_(6)H_(5)K_(3)O_(7)·H_(2)O)作为双功能活化剂:(1)气体分解产物可消耗过量的氢,实现沥青的固态热解,... 详细信息

硬炭作为钠离子电池(SIBs)最具有应用前景的负极材料,其形貌的可控调节和结构优化被广泛研究和关注。以煤沥青为原料,采用柠檬酸钾(C_(6)H_(5)K_(3)O_(7)·H_(2)O)作为双功能活化剂:(1)气体分解产物可消耗过量的氢,实现沥青的固态热解,阻碍有序微晶的生成;(2)固态分解产物钾盐进行活化造孔,从而在高温碳化过程中形成丰富的封闭纳米孔。基于此,成功制备了具有高度无序、多孔片状结构的沥青基硬炭材料,并应用于SIBs负极,探究其电化学性能。研究发现,通过调控活化剂用量可以实现沥青基硬炭微观结构的优化,在适宜质量比条件下制备的硬炭(HC-2-1300)首次库仑效率高达81.5%,在0.1 A·g^(-1)的电流密度下,其可逆比容量为214.2 mAh·g^(-1),明显优于直接碳化的样品(DC-1300)。同时,在5 A·g^(-1)的高电流密度下,HC-2-1300样品仍有116.7 mAh·g^(-1)的可逆比容量,且在1 A·g^(-1)电流密度下充放电循环2000圈后,容量保持率达75.1%,显现出优异的倍率性能和循环稳定性,具有广阔的应用前景。

关键词：钠离子电池沥青基硬炭双功能活化剂电化学性能

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助剂PrO掺杂对CeO-ZrO-AlO材料及其负载单Pd三效催化剂性能的影响研究

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低碳化学与化工 2024年

作者：张俊杰王大军李珊珊李洁陈耀壮韩太宇杨禛祯王光永西南化工研究设计院有限公司工业排放气综合利用国家重点实验室国家碳一化学工程技术研究中心四川大学化学学院

助剂表面改性是提高铈基材料热稳定性、还原性能及其负载单Pd三效催化剂低温活性的经典方法之一。揭示助剂表面改性的作用机制，对于研发高性能CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)材料，满足日趋严格的汽油车尾气污染物排放标准，解决尾气污染具有现... 详细信息

助剂表面改性是提高铈基材料热稳定性、还原性能及其负载单Pd三效催化剂低温活性的经典方法之一。揭示助剂表面改性的作用机制，对于研发高性能CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)材料，满足日趋严格的汽油车尾气污染物排放标准，解决尾气污染具有现实意义。基于引入助剂Pr6O11可以提升CZA的低温还原性能，进一步研究了不同Pr6O11含量(0、3%、5%、7%和9%，质量分数)对其氧化还原性能和热稳定性的影响。N2吸/脱附、X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)和储氧量等表征结果表明，Pr6O11的表面改性可在一定程度上降低CeO2-Zr O2(CZ)纳米晶的烧结驱动力，抑制CZ晶粒烧结。同时，引入Pr6O11促进材料产生了更多氧空位，从而提高了其还原性能和储氧性能。其中，Pr6O11含量为5%时，改性CZA表现出最佳的热稳定性、还原性能和储氧性能，1000℃下老化4 h后比表面积和孔容最大(85 m2/g和0.33 mL/g),CZ晶粒尺寸最小(6.9 nm)，还原峰温低至532℃，400℃储氧量增至109μmol/g。因此，该改性CZA负载的单Pd三效催化剂表现出最优的催化活性，其CO、NO、C3H8和C3H6的t50(污染物转化率为50%时所需温度)较未改性催化剂分别降低了6℃、15℃、18℃和6℃。综上，在CZA材料中添加适量的Pr6O11，可有效提高其负载单Pd三效催化剂的低温活性。该方法简单经济，具有较好的应用前景。

关键词：尾气净化表面改性 CeO -ZrO -Al O Pr O

有机硅表面活性剂对煤表面润湿性影响的分子模拟

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安全与环境学报 2024年

作者：游波龚哲曾磊汪欣怡杨芯宇湖南科技大学资源环境与安全工程学院

为寻找对煤尘抑制具有良好效果的表面活性剂，以Wiser煤化学结构模型为附着基底，利用Materials Studio分子模拟软件建立水-表面活性剂-煤吸附体系，以研究有机硅表面活性剂在煤表面的润湿机制。分别以阴离子型碳氢表面活性剂十二烷基... 详细信息

为寻找对煤尘抑制具有良好效果的表面活性剂，以Wiser煤化学结构模型为附着基底，利用Materials Studio分子模拟软件建立水-表面活性剂-煤吸附体系，以研究有机硅表面活性剂在煤表面的润湿机制。分别以阴离子型碳氢表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（Sodium dodecyl benzene sulfonate， SDBS）、非离子型碳氢表面活性剂烷基糖苷（Alkyl Polyglucoside， APG-0810）、MD′M型聚醚改性三硅氧烷表面活性剂、Si-C侧链型聚醚改性聚硅氧烷表面活性剂等4种润湿剂构建润湿体系，模拟烟煤-表面活性剂-水体系对水分子的吸附过程，深入分析吸附构型、空间分布，以及相互作用能、静电势、水分子均方位移等，研究煤表面润湿作用机理和界面行为。模拟结果显示：有机硅表面活性剂对煤表面的润湿性能明显优于碳氢表面活性剂；在范德华力作用下，硅氧烷链段可与烟煤稳定结合；聚醚链段具有亲水性以及良好的静电驱动作用，在煤表面形成对水分子的紧密吸附层；在润湿过程中，有机硅表面活性剂的聚醚长链吸附聚集更多水分子在煤表面，促进煤的润湿进程。研究结果为有机硅表面活性剂在煤尘控制的应用提供了理论依据。

关键词：安全卫生工程技术表面活性剂粉尘防治分子动力学润湿性