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仿生鲨鱼皮复合微纳减风阻结构的仿真与制备

实验流体力学 2024年第2期38卷 107-114页

作者：徐征刘日王天昊迟振东王作斌李理长春理工大学国家纳米操纵与制造国际联合研究中心长春130022

仿生学与减阻技术的结合,为减阻开辟了重要的研究方向,在航空航天领域有着潜在的发展与应用前景。为提高降低风阻效果,本文对复合微纳减风阻结构进行了研究,基于仿生学原理,采用CFD仿真及激光微纳制造技术,建立了减阻结构组合模型,并在... 详细信息

仿生学与减阻技术的结合,为减阻开辟了重要的研究方向,在航空航天领域有着潜在的发展与应用前景。为提高降低风阻效果,本文对复合微纳减风阻结构进行了研究,基于仿生学原理,采用CFD仿真及激光微纳制造技术,建立了减阻结构组合模型,并在飞行器的大气传感器半球头体模型表面制造仿生鲨鱼皮复合微纳结构,即在仿生鲨鱼皮鳞片结构的基础上,通过激光干涉扫描二级微沟槽,以进一步提升减阻效果。采用CFD仿真与风洞实验相结合的方式,对减阻机理进行理论分析,完成了复合结构的微纳制造,减阻率最高可达10.3%。

关键词：鲨鱼皮减阻风洞实验 CFD流场仿真微纳结构鳞片仿生

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异硫氰基-孔雀石绿的拉曼光谱计算及分析

光谱学与光谱分析 2011年第6期31卷 1541-1544页

作者：郭沫然蔡红星陈高范雅张喜和长春理工大学国际纳米光子学与生物光子学联合研究中心吉林长春130022

异硫氰基-孔雀石绿（malachite green isothiocyanate,MGITC）是应用于细胞探测,生物组织成分分析和细胞成像等方面的拉曼探针分子。本文首先给出了MGITC分子的结构图,并用密度泛函（DFT）算法对其进行了空间结构优化;然后分别用Hartree... 详细信息

异硫氰基-孔雀石绿（malachite green isothiocyanate,MGITC）是应用于细胞探测,生物组织成分分析和细胞成像等方面的拉曼探针分子。本文首先给出了MGITC分子的结构图,并用密度泛函（DFT）算法对其进行了空间结构优化;然后分别用Hartree-Fock（HF）和MP2两种算法基于STO-3G基组计算了它的拉曼光谱与红外光谱,给出光谱强度图;并对比了两种算法的拉曼光谱图和其实验光谱图,结果显示了很好的一致性;本文还给了MGITC分子中的各个原子键长,键角等空间结构参数;并对MGITC分子在550~4 200cm-1区间的振动谱做了指认。这些工作将促进MGITC作为探针分子在生物学领域的应用。

关键词：拉曼光谱理论拉曼光谱异硫氰基-孔雀石绿

基于密度泛函理论的三聚氰胺结构及振动光谱研究

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光谱学与光谱分析 2012年第3期32卷 703-707页

作者：郭沫然任玉张天幕宋宛营靳美会石晓光张喜和蔡红星长春理工大学国际纳米光子学与生物光子学联合研究中心吉林长春130022

利用密度泛函(DFT)算法,对三聚氰胺分子的空间结构进行了优化;然后分别用MP2/6-31G和DFT/DGTIVP两种算法计算了它的拉曼光谱与红外光谱,给出光谱强度图;对比了两种算法的拉曼光谱图和其实验光谱图,结果显示了很好的一致性;给出了三聚氰... 详细信息

利用密度泛函(DFT)算法,对三聚氰胺分子的空间结构进行了优化;然后分别用MP2/6-31G和DFT/DGTIVP两种算法计算了它的拉曼光谱与红外光谱,给出光谱强度图;对比了两种算法的拉曼光谱图和其实验光谱图,结果显示了很好的一致性;给出了三聚氰胺分子中的各原子间键长,键角等空间结构参数;并对三聚氰胺分子在550～3 800cm-1区间的振动谱做了指认。上述工作将有助于食品中三聚氰胺含量测量技术的研究。

关键词：拉曼光谱密度泛函三聚氰胺空间结构

解析单颗粒电化学分步电子转移步骤用于识别电催化剂本征活性

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 262-271页

作者：孙泽晖来壮壮赵影影陈建富马巍华东理工大学化学与分子工程学院材料生物学和动态化学前沿科学中心先进材料重点实验室和费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心国际合作联合实验室上海200237 华东理工大学计算化学中心和工业催化研究所绿色化学工程与工业催化国家重点实验室上海200237

揭示电催化剂本征活性对于量化其构-效关系至关重要.传统的整体表征方法只能提供大量纳米颗粒(NP)的平均性能,并且通常难以排除添加剂的贡献.单颗粒碰撞电化学(SNCE)技术能够有效地在单NP水平上揭示电催化剂活性.尽管SNCE领域已取得了... 详细信息

揭示电催化剂本征活性对于量化其构-效关系至关重要.传统的整体表征方法只能提供大量纳米颗粒(NP)的平均性能,并且通常难以排除添加剂的贡献.单颗粒碰撞电化学(SNCE)技术能够有效地在单NP水平上揭示电催化剂活性.尽管SNCE领域已取得了很大的研究进展,但目前人们对其反应中的电子转移过程认识尚不充分,难以提供NPs结构与活性之间的定量关系.本文以铂纳米颗粒(PtNPs)氧还原反应(ORR)作为SNCE过程的模型体系,通过构建功能化锥形碳微米电极(CNE)界面,有效地调控了ORR电催化过程,揭示了SNCE分步电子转移在调节单个PtNP表观ORR活性中的重要作用.分别采用化学刻蚀和元素功能化技术调控CNE界面的表面粗糙度和氮元素掺杂组成,构筑了光滑碳电极(s-CNE)、粗糙碳电极(r-CNE)、光滑氮掺杂碳电极(sN-CNE)和粗糙氮掺杂碳电极(rN-CNE)四种功能化电极界面.实验表明,单个PtNP在s-CNE、r-CNE、sN-CNE和rN-CNE这四种功能化CNE界面上产生的ORR电流强度依次增大(即s-CNE学速率.为深入解析这一复杂过程,构建了一个多物理场理论模型.该模型将NP与电极间的电子转移、NP表面的异相电子转移以及溶液中的物质传递作为SNCE过程中的连续步骤.通过将理论模拟与高分辨电化学测量相结合,成功量化了SNCE分步电子转移步骤的相应参数,包括NP与电极间的接触电阻、NP的异相动力学常数以及NP与电极间的吸附概率,从而明确了提高电催化剂本征活性的决速步.综上所述,本文通过单颗粒电化学测量和多物理场理论模拟,深入探究了SNCE分步电子转移过程,在单NP水平上识别了电催化剂的本征活性.同时,利用分步电子转移模型量化了电催化剂构-效关系,从而为合理设计和开发高效纳米催化剂提供启示.

关键词：单颗粒电催化剂电子转移决速步本征活性

低分子量聚乙烯亚胺/金纳米棒纳米载体的制备及毒性研究

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发光学报 2015年第11期36卷 1271-1277页

作者：王倩刘丽炜朱泠西邹鹏胡思怡卜承飞长春理工大学理学院国际纳米光子学与生物光子学联合研究中心吉林长春130022

以表面修饰巯基十一烷酸的金纳米棒(GNRs/MUA)为骨架,将低分子量的聚乙烯亚胺(PEI)连接到GNRs/MUA表面,构建GNRs/MUA/PEI纳米载体。首先采用MUA对GNRs进行表面修饰,减少由于GNRs表面的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)所造成的生物毒性。然... 详细信息

以表面修饰巯基十一烷酸的金纳米棒(GNRs/MUA)为骨架,将低分子量的聚乙烯亚胺(PEI)连接到GNRs/MUA表面,构建GNRs/MUA/PEI纳米载体。首先采用MUA对GNRs进行表面修饰,减少由于GNRs表面的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)所造成的生物毒性。然后采用低分子量PEI进一步修饰,同时利用GNRs巨大的比表面积进一步放大PEI的携带基因能力,这样既能够降低阳离子聚合物的毒性,又能够提高整个体系的转染效率。利用透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、Zeta电位等对纳米载体进行了表征。结果显示,MUA与PEI已成功修饰到GNRs表面,并很好地保留了GNRs的光学性质,其表面电位发生正负交替变化。采用噻唑蓝(MTT)比色法对纳米载体进行细胞毒性研究,结果显示GNRs/MUA/PEI(1.8 k Da)非病毒纳米载体,细胞存活率在控制聚合物浓度为300μg/m L时仍然稳定在75%以上,明显高于商品化的PEI(25 k Da)。

关键词：金纳米棒聚乙烯亚胺非病毒载体细胞毒性

退火温度对原子层沉积法制备ZnMgO薄膜结构和光学性能的影响

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光谱学与光谱分析 2014年第7期34卷 1789-1792页

作者：孙冬晓李金华方铉陈新影方芳楚学影魏志鹏王晓华长春理工大学理学院吉林长春130022 国际纳米光子学与生物光子学联合研究中心吉林长春130022

针对目前关于退火温度对原子层沉积法(ALD)制备ZnMgO薄膜晶体结构和光学性质影响鲜有报道的现象,进行了相应的实验研究分析。采用ALD在石英衬底上制备ZnMgO合金薄膜,对制得的样品在空气中进行不同温度的退火处理。利用X射线多晶衍射仪(X... 详细信息

针对目前关于退火温度对原子层沉积法(ALD)制备ZnMgO薄膜晶体结构和光学性质影响鲜有报道的现象,进行了相应的实验研究分析。采用ALD在石英衬底上制备ZnMgO合金薄膜,对制得的样品在空气中进行不同温度的退火处理。利用X射线多晶衍射仪(XRD)、光致发光谱(PL)和紫外可见(UV-Vis)吸收光谱测试,系统的分析了不同退火温度对ALD法制备ZnMgO薄膜晶体结构和光学性能的影响。XRD测试结果表明:退火温度为600℃时,薄膜的晶体质量得到改善,且(100)衍射峰的强度明显增强。结合PL和UV-Vis吸收光谱的测试分析得出:退火温度为600℃时,能明显促进薄膜中Mg组分的增加使薄膜的禁带宽度进一步增大。从而说明适当温度的退火处理可有效的改善ZnMgO薄膜的晶体质量及光学特性。

关键词：原子层沉积 ZnMgO薄膜退火温度

MoS2及其金属复合表面增强拉曼散射基底的发展及应用

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物理学报 2019年第13期68卷 127-138页

作者：李金华张思楠翟英娇马剑刚房文汇张昱长春理工大学吉林省纳米光子学与生物光子学重点实验室国际纳米光子学与生物光子学联合研究中心长春130022 东北师范大学紫外光发射材料与技术教育部重点实验室长春130000

表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)作为一种超灵敏的无标签分析技术,在分子检测领域得到了广泛的研究及发展,而增强机理的探究及灵敏度、均匀性、稳定性等性能的提升一直是研究人员面临的重要挑战.本文通过梳... 详细信息

表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)作为一种超灵敏的无标签分析技术,在分子检测领域得到了广泛的研究及发展,而增强机理的探究及灵敏度、均匀性、稳定性等性能的提升一直是研究人员面临的重要挑战.本文通过梳理SERS机理的国内外研究进展,综述了单一金属基底、二硫化钼(MoS2)基底及金属/MoS2复合基底的机理及研究现状和存在的问题等;总结介绍了二硫化钼基底及金属/二硫化钼复合基底制备方法的优缺点;概述了二硫化钼及其金属复合基底在食品检测、生物医学、环境污染监测等方面的应用研究进展;最后提出了SERS技术目前存在的不足并对其发展前景进行了展望.

关键词：表面增强拉曼散射金属/MoS2纳米复合结构应用综述

TeO_2晶体旋光性对其分光特性的影响分析

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红外与激光工程 2013年第1期42卷 195-199页

作者：谭见瑶任玉谭勇郑峰胡馨月石晶蔡红星长春理工大学理学院吉林长春130022 长春理工大学国际纳米光子学与生物光子学联合研究中心吉林长春130022

TeO2是声光可调滤波器主要成像晶体,由于晶体本身在分光成像时会产生色差,漂移等问题,文中从基础理论出发,研究了TeO2晶体的旋光性对其作为声光可调滤波器时分光特性的影响,进而对其基本参数作了优化。首次对比分析了***理论体系与***... 详细信息

TeO2是声光可调滤波器主要成像晶体,由于晶体本身在分光成像时会产生色差,漂移等问题,文中从基础理论出发,研究了TeO2晶体的旋光性对其作为声光可调滤波器时分光特性的影响,进而对其基本参数作了优化。首次对比分析了***理论体系与***修正理论体系,通过对比分析方法,得出在红外波段,两种理论体系对于超声波频率协调关系的计算结果差异较大,作者认为是***理论忽略晶体旋光特性所引起,因此,以***理论作为基础的声光可调滤波器设计方法适用于红外波段,当入射光极角小于30°时,其旋光特性对分光性能的影响较小。通过对比分析可知,设计的入射光极角应小于54.7°,这样可以保持较高的声光优值和较低水平的超声波频率;在红外波段,设计的入射光极角应小于39.2°,两频率协调关系偏差Δf较小。

关键词：旋光性声光可调滤波器 TeO2晶体频率调谐关系

叶酸修饰的AgInS2量子点在体外癌细胞成像上的应用(英文)

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发光学报 2015年第9期36卷 989-995页

作者：卜承飞刘丽炜王倩张卜天胡思怡任玉朱泠西长春理工大学理学院国际纳米光子学与生物光子学联合研究中心吉林长春130022 南洋理工大学电气与电子工程学院

成功制备出高品质的三元Ag In S2量子点。通过配体交换法将油溶性Ag In S2量子点转为水溶性量子点,通过d BSA修饰水溶性量子点形成配位体壳,使量子点具有更好的稳定性(4周)。从透射电子显微镜(TEM)观察到d BSA修饰后的量子点的粒径增加... 详细信息

成功制备出高品质的三元Ag In S2量子点。通过配体交换法将油溶性Ag In S2量子点转为水溶性量子点,通过d BSA修饰水溶性量子点形成配位体壳,使量子点具有更好的稳定性(4周)。从透射电子显微镜(TEM)观察到d BSA修饰后的量子点的粒径增加,分散性较好,并且在可见光区域有明显的光致发光。用叶酸对d BSA-MPA量子点进行修饰,并通过傅立叶变换红外光谱进行了验证。将得到的FA-d BSA-MPA纳米复合材料应用于能与叶酸受体特异性结合的乳腺癌细胞中,并在荧光倒置显微镜中检测到量子点成功对乳腺癌细胞进行了标记。与d BSA-MPA量子点相比,表面被叶酸修饰后的量子点与癌细胞的结合效率显著提高。

关键词： AgInS2 量子点荧光体外细胞成像