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1967~2033 nm波段硅基可调谐外腔半导体激光器设计与仿真

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中国激光 2024年第6期51卷 74-83页

作者：万浩然杨禹霖乔忠良李翔 Jia Xu Brian Sia 余文军翁登群李再金李林陈浩赵志斌薄报学高欣曲轶刘重阳汪宏张宇牛智川海南师范大学物理与电子工程学院海南省激光技术与光电子功能材料重点实验室半导体激光海南省国际联合研究中心海南海口571158 新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院新加坡639798 新加坡南洋理工大学淡马锡实验室新加坡637553 中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室北京100083 长春理工大学高功率半导体激光器国家重点实验室吉林长春130022

2μm波长附近可调谐半导体激光器在分子光谱学和光通信领域中有广阔的应用前景。基于绝缘体上硅(SOI)平台,对2μm波长附近可调谐半导体激光器的外腔部分进行了设计优化。分析了不同尺寸光波导的模式损耗特性、单个微环谐振腔受总线波导... 详细信息

2μm波长附近可调谐半导体激光器在分子光谱学和光通信领域中有广阔的应用前景。基于绝缘体上硅(SOI)平台,对2μm波长附近可调谐半导体激光器的外腔部分进行了设计优化。分析了不同尺寸光波导的模式损耗特性、单个微环谐振腔受总线波导耦合间距的作用以及总线波导光反馈终端对外腔半导体激光器性能的影响。并提出了一种具有高工艺兼容度的多模环形光波导光反馈结构。所设计的可调谐半导体激光器硅基外腔可通过环形波导上的镍铬合金微加热器进行0.1 nm/K的高精度调谐,对单个微加热器施加3.2 V电压时,调谐范围可达66 nm(1967~2033 nm)。

关键词：硅光集成可调谐外腔半导体激光器环形谐振腔光波导终端

新型磁电催化纳米粒子的活性氮释放与抗菌性能研究

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无机材料学报 2024年第10期39卷 1114-1124,I0002,I0003页

作者：张志民葛敏林翰施剑林中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

相比于功能单一且易催生细菌耐药性的抗生素等药物,具有催化活性的无机纳米功能材料凭借自身对感染微环境(弱酸、高H_(2)O_(2)含量)或外部物理刺激(激光、超声)的高响应性和广谱杀菌等优势,在致病菌感染的治疗中占据愈发重要的地位。然... 详细信息

相比于功能单一且易催生细菌耐药性的抗生素等药物,具有催化活性的无机纳米功能材料凭借自身对感染微环境(弱酸、高H_(2)O_(2)含量)或外部物理刺激(激光、超声)的高响应性和广谱杀菌等优势,在致病菌感染的治疗中占据愈发重要的地位。然而,感染微环境酸性微弱且不稳定,光、声信号功率密度过高会对人体细胞造成伤害,而诸如交变磁场等非侵入性、高组织穿透性和易于远程控制的信号类型及其介导的磁电催化在抗菌中的应用尚未见报道。本研究将基于磁致伸缩-压电催化效应的交变磁场响应性纳米催化策略应用于抗菌,并使用含氮基团L-精氨酸(LA)修饰CoFe_(2)O_(4)-BiFeO_(3)磁电纳米颗粒(BCFO)表面,以实现磁电响应可控释放强杀菌物种活性氮(RNS)。在交变磁场中,BCFO同时产生羟基自由基(·OH)和超氧阴离子(·O_(2)^(-))两种活性氧(ROS),前者与LA反应产生一氧化氮(NO),后者与NO反应生成RNS物种过氧亚硝酸根(ONOO^(-))。作为高活性的硝化和氧化剂,ONOO^(-)可在生物友好的交变磁场下展现出比ROS更强的抗菌能力。本研究证实BCFO能产生ONOO^(-),并发挥更强的杀菌功效。这一研究不仅将磁电纳米催化医学策略用于抗菌,还通过ROS向RNS转变显著提升了材料的抗菌性能。

关键词：纳米催化医学磁电响应活性氮抗菌

基于故障物理的风力机叶片可靠性仿真分析方法

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太阳能学报 2024年第3期45卷 29-40页

作者：葛新宇毕俊喜李海滨聂晓波刘江内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学航空学院呼和浩特010051 风能太阳能利用技术教育部重点实验室(内蒙古工业大学) 呼和浩特010051 内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

提出一种基于故障物理的风力机叶片可靠性仿真分析方法,通过绘制任务剖面和载荷剖面图,将叶片材料、结构、环境条件和使用方式等参数加载到数值计算模型中,进行瞬态热力学、振动应力和多应力耦合分析。结果表明,最大应力和热集中主要发... 详细信息

提出一种基于故障物理的风力机叶片可靠性仿真分析方法,通过绘制任务剖面和载荷剖面图,将叶片材料、结构、环境条件和使用方式等参数加载到数值计算模型中,进行瞬态热力学、振动应力和多应力耦合分析。结果表明,最大应力和热集中主要发生在叶片根部,变形主要发生在叶片中部到叶尖这段区间。从故障原因和机理出发研究叶片的故障规律,运用FMECA(故障模式、影响和危害性分析)处理收集到的故障信息。将定性评价指标予以定量化,以此建立叶片危害性矩阵和FMECA表格,在失效模式下对高危性故障数据进行可靠性评估,为工程实际提供必要的理论支持。该方法相较于传统基于手册的可靠性分析方法精度更高,与研制、生产、维修和管理并行,通过不断更新迭代,以保证产品可靠性要求的实现,为风力机叶片的可靠性分析提供了新的思路和实施方法。

关键词：风力机叶片可靠性分析故障模式流固耦合故障物理

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射频场幅度对铯原子磁力仪共振信号影响的研究

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激光杂志 2024年

作者：龙杰罗海军岳阳楼张政杨晨重庆师范大学重庆国家应用数学中心重庆师范大学物理与电子工程学院光电功能材料重庆市重点实验室

针对Mx型射频驱动磁共振磁力仪测量中射频场强度选择问题进行了实验研究。通过在无磁屏蔽环境下使用铯原子磁力仪系统，探究了射频场强度对共振信号特征的影响。实验采用扫频方式进行测量，并分析了共振信号的幅度、展宽、斜率等特征。... 详细信息

针对Mx型射频驱动磁共振磁力仪测量中射频场强度选择问题进行了实验研究。通过在无磁屏蔽环境下使用铯原子磁力仪系统，探究了射频场强度对共振信号特征的影响。实验采用扫频方式进行测量，并分析了共振信号的幅度、展宽、斜率等特征。研究结果表明，射频场强度约占待测磁场大小的3.6%～4.1%时信号共振点的幅值达到最大。此外，实验中还发现相位信号共振点斜率与射频场强度呈正相关变化，从而推导出系统弛豫速率与射频场强度呈反比关系。研究结果可对于确定合适的射频场强度提供一定的参考价值。

关键词：无磁屏蔽测量射频场强度共振信号特征 Mx型磁力仪

二硫化钼在电子束辐照下的缺陷结构演变及其物理机制研究进展

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材料导报 2024年第3期38卷 20-30页

作者：季雪梅郝驰朱秀梅苏江滨何祖明唐斌朱贤方常州大学微电子与控制工程学院电子科学与技术实验中心江苏常州213159 厦门大学物理科学与技术学院中国-澳大利亚功能纳米材料联合实验室福建厦门361005 东南大学电子科学与工程学院 MEMS教育部重点实验室南京210096

二硫化钼(MoS_(2))丰富的多原子结构赋予了它优异的电学、光学、催化等性能,这引起了人们的极大兴趣。而MoS_(2)中存在的缺陷结构往往会对其性能产生显著的影响,通常认为这种影响是负面的,因此以往的研究几乎都是在尽量避免缺陷结构的... 详细信息

二硫化钼(MoS_(2))丰富的多原子结构赋予了它优异的电学、光学、催化等性能,这引起了人们的极大兴趣。而MoS_(2)中存在的缺陷结构往往会对其性能产生显著的影响,通常认为这种影响是负面的,因此以往的研究几乎都是在尽量避免缺陷结构的产生。但是最近也有一些研究表明MoS_(2)缺陷的存在对其应用起到了积极作用。为了能够更好地利用MoS_(2)的缺陷结构,使其产生积极影响,首先需要了解这些缺陷结构,弄清楚它们的演变方式和相关物理机制,并用来指导MoS_(2)的可控纳米加工和实际应用。本文总结了MoS_(2)不同类型的缺陷结构以及在电子束辐照下MoS_(2)的结构演变行为,从中探究电子束与MoS_(2)缺陷结构交互作用的机理。通过分析传统物理机制的不足,提出了两个全新的概念——纳米曲率效应和电子束非热激活效应,分别从纳米空间限制角度和超快时间限制角度来挖掘这些实验现象背后的深层物理机制。最后,本文还提出了对MoS_(2)缺陷结构调制与纳米可控加工的看法和展望。

关键词：二硫化钼(MoS_(2)) 缺陷结构结构演变物理机制透射电子显微镜

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硫系异质集成光子器件（特邀）

光学学报 2024年第15期 85-99+2页

作者：宋景翠杨志强尚海燕万磊李焱吕超李朝晖中山大学电子与信息工程学院广东省光电信息处理芯片与系统重点实验室中山大学光电材料与技术国家重点实验室中山大学微电子科学与技术学院重庆交通大学信息科学与工程学院宁夏大学物理学院南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)

光子集成电路以光子作为信息载体，成为解决现代信息社会通信容量瓶颈问题的关键技术，而高品质光学材料以及先进集成方式是该技术发展的重要基石。近年来，基于一种衬底实现多功能光子集成器件成为人们的研究热点，异质集成技术被认为... 详细信息

光子集成电路以光子作为信息载体，成为解决现代信息社会通信容量瓶颈问题的关键技术，而高品质光学材料以及先进集成方式是该技术发展的重要基石。近年来，基于一种衬底实现多功能光子集成器件成为人们的研究热点，异质集成技术被认为是未来集成光子技术发展的必经之路。硫系玻璃材料具有光弹系数较大、传输损耗较低、透明波段宽等特点的同时可与多种材料实现集成，在光电集成信息处理领域展现出了巨大的优势。本文围绕硫系异质集成光子学在高效声光调制、片上非线性参量频率转换，以及稀土离子掺杂光放大三个领域中的应用进行了综述，最后阐述了硫系器件异质集成面临的挑战，并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：集成光子学硫系玻璃异质集成声光调制器参量频率转换波导放大器

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硫系异质集成光子学

光学学报 2024年

光子集成电路以光子作为信息载体，成为解决现代信息社会通信容量瓶颈问题的关键技术，而高品质光学材料以及先进集成方式是该技术发展的重要基石。近年来，基于一种衬底实现多功能光子集成器件成为人们的研究热点，异质集成技术被认为是未来集成光子技术发展的必经之路。硫系玻璃材料具有较大的光弹系数、较低的传输损耗、透明波段宽等特点的同时可与多种材料实现集成，在光电集成信息处理领域展现出了巨大的优势。本文围绕硫系异质集成光子学在高效声光调制、片上非线性参量频率转换以及稀土离子掺杂光放大三个领域中的应用进行了综述，最后阐述了硫系器件异质集成面临的挑战，并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：集成光学硫系玻璃异质集成声光调制器参量频率转换波导放大器

电荷分离和转移调控光催化剂稳定的Pickering乳液用于光-酶偶联催化

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 114-122页

作者：刘嘉立戴慧聪刘鑫任亦起王茂弟杨启华中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室辽宁大连116023 浙江师范大学化学与材料科学学院先进催化材料教育部重点实验室固体表面反应化学省重点实验室浙江金华321004 中国科学院大学北京100049

人类社会可持续发展面临的能源紧缺和环境污染等问题迫切需要化工生产向绿色、低碳转型.酶催化反应因具有高活性、高选择性、专一性和低能耗等优点,在化工和制药行业得到了广泛应用.其中,氧化还原酶催化反应是还原醇类、胺类、酮类、酸... 详细信息

人类社会可持续发展面临的能源紧缺和环境污染等问题迫切需要化工生产向绿色、低碳转型.酶催化反应因具有高活性、高选择性、专一性和低能耗等优点,在化工和制药行业得到了广泛应用.其中,氧化还原酶催化反应是还原醇类、胺类、酮类、酸类和无机底物的有效方法,该类反应通常需要采用还原型辅酶NAD(P)(H)作为还原剂,而NAD(P)(H)的昂贵价格严重制约了酶催化反应的工业化发展.受自然界中光合作用启发,光催化辅酶再生技术通过将酶催化与光催化技术耦合,旨在常温常压的温和反应条件下利用太阳能实现化学品的高效、绿色合成.迄今为止,虽然已有多种类型的光催化剂被用于光催化NAD(P)H再生,但电荷分离效率低、电子/质子转移效率低、有机底物在水溶液中的溶解度低以及酶失活等仍是光-酶偶联系统亟待解决的问题.针对酶失活的问题,研究人员通过Pickering乳液催化技术利用固体颗粒直接乳化两相体系,进而构建高效的生物催化反应体系,提高催化反应效率.Pickering乳液中固体乳化剂吸附在水油界面形成的稳固空间壳层不仅可以将酶限域,而且可以像在细胞中一样为酶提供合适的微环境和足够的自由度.另外,Pickering乳液的高反应界面也可以解决底物在反应相中溶解度低的问题,实现类似细胞的功能和长期连续流动的生物催化,是构建仿生微反应器的理想平台.本文采用电子传递介质固载化界面活性复合光催化剂为固体乳化剂,ADH和NAD+为生物催化单元,开发了一种基于Pickering乳液的人工光-酶偶联体系.针对光敏剂中电荷分离和转移以及光敏剂向NAD(P)H的电子转移效率低等问题,光催化体系采用溶胶凝胶法制备了具有异质结结构的共价聚合物-氧化钛复合材料光催化剂.共价聚合物和氧化钛之间的高界面面积有效地提高了电荷分离效率,共价聚合物含量优化后的光催化剂在可见光下NADH再生的TOF值可达5.5 mmol·g^(-1)·h^(-1),是对应纳米共价聚合物与无定形氧化钛物理混合物的27.5倍.随后进一步将电子传递介质[Cp^(*)Rh(bpy)H_(2)O]^(2+)(简称M)通过嫁接法固载到光催化剂上,电子传递距离的缩短和场效应有效促进了电荷分离以及光生电子从光催化剂到电子传递介质的传递,同时解决了电子传递介质回收繁琐和酶失活的问题.得到的光催化剂在可见光下催化NADH再生反应的TOF值为2.4 mmol·g^(-1)·h^(-1),远高于其对应的物理混合物.最后分别以长碳链硅烷修饰后具有界面活性的光催化剂为固体乳化剂,辅酶、酶以及牺牲剂为水相,正己烷及底物正丁醛为油相制备了光催化反应与酶催化反应偶联的Pickering乳液人工光-酶偶联体系.可见光下Pickering乳液有效催化还原正丁醛,在6 h内累积生成了16.1 mmol·L^(-1)的丁醇,相当于NADH再生循环14次.综上,本文以制备具有异质结结构的高效复合光催化剂为切入点,理性设计出了高效Pickering乳液光-酶偶联体系,为构建高效的光-酶偶联体系,缓解能源和环境危机、实现碳减排提供了一种有效策略.

关键词：光催化 NADH再生聚合物电子传递介质 Pickering乳液

快重离子辐照改性介电聚合物的结构演变与储能性能提升

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1365-1373页

作者：黄帅康郭鹏张琦忠王文涛谭划张晓东段敬来李飞郭新胡永明张海波华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 湖北大学铁电压电材料与器件湖北省重点实验室武汉430062 中国科学院近代物理研究所兰州重离子加速器国家实验室兰州450008 西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室西安710049 广东华中科技大学工业技术研究院广州东莞523808

由于薄膜电容器具有低极性,绝缘阻抗高,频率响应宽等优点,具有旁路、去耦、滤波和储能的功能,广泛应用于通信、电子、航空航天、医疗设备、新能源等行业。近年来,由于行业的发展,低介电损耗、高击穿场强与高能量密度的新型介电材料的研... 详细信息

由于薄膜电容器具有低极性,绝缘阻抗高,频率响应宽等优点,具有旁路、去耦、滤波和储能的功能,广泛应用于通信、电子、航空航天、医疗设备、新能源等行业。近年来,由于行业的发展,低介电损耗、高击穿场强与高能量密度的新型介电材料的研发变得愈发重要。采用氙重离子束对聚(偏二氟乙烯–六氟丙烯)进行辐照改性,系统地研究了辐照注量对材料微观结构、介电性能和储能性能的影响。结果表明,^(129)Xe^(27+)快重离子辐照促进了优势相变与表面交联结构形成,提高了材料的储能效率与击穿场强。同时,辐照断键提高了材料的介电常数,增强了有效极化。多种效应协同作用下,成功制备了高击穿场强(540 MV/m)、高放电能量密度(16.3 J/cm^(3))的辐照改性聚合物材料,为促进聚合物介质电容器的发展提供了理论与实验依据。

关键词：快重离子辐照介电材料相变交联储能密度