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oe1(光电查) - 科学论文

51 条数据
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  • 激光诱导石墨烯和碳纳米管作为环境技术中的导电碳基材料

    摘要: 纳米技术及纳米材料因其缓解当代环境挑战(如工业与农业活动加剧带来的压力,以及空气、土壤和水质恶化问题)的潜力而备受关注。特别是利用碳基纳米材料的先进技术,有望成为解决全球水危机的新工具。这些技术包括导电膜工艺——其独特之处在于将分离过程与功能表面相结合。其中,激光诱导石墨烯(LIG)和碳纳米管(CNTs)作为具有高实用价值的导电碳纳米材料,在多个环保领域展现出重要应用价值:包括研发抗污染的海水淡化与水处理系统、改进分离方法,以及创新污染物传感与电催化平台。因此,本文综述并比较了LIG和CNTs基电活性表面领域的若干重要最新进展。通过将新兴碳材料LIG与CNTs进行关联讨论,旨在阐明未来发展方向与可能性,以应对水处理应用中两类材料及其他兼具卓越性能与多功能性的导电碳基纳米材料所面临的全球性挑战。

    关键词: 环境应用、纳米材料、导电膜工艺、激光诱导石墨烯、纳米技术、水处理、碳纳米管、碳基纳米材料

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 垂直排列的激光切片多壁碳纳米管

    摘要: 多壁碳纳米管(MWCNTs)的应用得益于特定长度材料的可用性,同时保持外壁完好无损,例如适用于需要垂直排列管状结构的应用场景。为此,我们开发了一种简单高效的连续流"自上而下"加工工艺,通过结合1064纳米脉冲激光的涡流流体装置(VFD)来控制切割后MWCNTs的长度,该过程无需使用任何化学试剂或辅助物质。根据VFD操作参数和激光能量的不同,成功制备出三种不同长度分布的切割MWCNTs(分别集中在75±2.1纳米、300±1.8纳米和550±1.4纳米),且该加工方法能减少材料侧壁缺陷。我们还展示了通过简单的浸渍-冲洗方法,在硅基底上实现短MWCNTs的垂直自组装,并能控制其表面密度覆盖度。

    关键词: 多壁碳纳米管、涡流流体装置、纳米技术、垂直排列、激光切片

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 染料敏化太阳能电池中镍掺杂(ZnO)6纳米团簇上丙烯醛功能化的DFT研究

    摘要: 本研究通过Gaussian 09程序的(DFT/TD-DFT)计算,对比了乙醛在不同吸附构型(C、M1和M2)下对镍掺杂Zn6O6纳米团簇(A-NiZn5O6)的功能化作用(作为染料敏化太阳能电池(DSSC)中的π共轭桥接基团)与锚定基团[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的效果。通过乙醛的三个官能团——羰基(O)(C)、甲基(CH)(M1)和亚甲基(CH2)(M2)——探究了NiZn5O6与乙醛的相互作用。从能隙(Eg)、全局反应性描述符、分子几何结构、吸附能、态密度、Mulliken原子电荷、分子静电势以及各吸附位点的紫外-可见光谱等方面,全面研究了乙醛与NiZn5O6相互作用的本质。前沿分子轨道分析表明,所有染料都能实现从A-NiZn5O6的LUMO轨道向PCBM的HOMO轨道的合适电子转移。吸附过程显著提高了A-NiZn5O6的入射光子-电流转换效率。密度泛函理论计算确定,与其他位点相比,A-NiZn5O6材料的C位点具有更低的化学硬度和能隙(Eg),以及更高的电子接受能力和光捕获效率。

    关键词: 光学、理论化学、吸附、密度泛函理论、态密度、纳米技术、NiZn5O6、染料敏化太阳能电池、材料化学

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2019年IEEE国际发电系统与可再生能源技术会议(PGSRET) - 土耳其伊斯坦布尔(2019年8月26-27日)] 2019年国际发电系统与可再生能源技术会议(PGSRET) - 通过引入等离子体纳米粒子增强太阳能电池吸收的模拟研究

    摘要: 在现有的各种太阳能发电技术中,光伏技术因其使用便捷、高效且太阳能资源普遍可得而具有独特优势。太阳能电池效率是光伏技术实现广泛发电应用的关键。光子在活性介质中的吸收是提高光学生成速率(进而促进电子-空穴对产生)的必要前提之一。等离子体学——即对耦合电子-光子振荡现象的研究与调控——为满足这一需求提供了途径。本研究利用了局域表面等离子体共振(LSPR)在介质中固有的能量损耗特性。为验证该效应,我们通过银纳米球晶格评估了光学吸收率随纳米粒子半径变化的规律,并就电场作用机制及底层原理展开了讨论。

    关键词: 光伏技术、有限差分法、纳米技术、吸收增强、等离子体学、时域模拟、局域表面等离子体共振

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [IEEE 2019国际发电系统与可再生能源技术会议(PGSRET) - 土耳其伊斯坦布尔(2019.8.26-2019.8.27)] 2019年国际发电系统与可再生能源技术会议(PGSRET) - 有机等离子体光伏技术提升太阳能电池性能:伊朗卢特沙漠案例研究

    摘要: 尽管化石燃料推动了工业进步,但从经济或环境角度而言,依靠不可再生能源来维持增长并不可行。太阳能不仅能在局部地区,更能在国家层面提供廉价且可再生的能源。为此,传统硅基光伏技术在效率和经济效益方面存在局限。得益于适合溶液加工的有机太阳能电池,它们成为光伏技术大规模应用的理想候选。有机太阳能电池的致命弱点在于其效率较低。本文通过案例研究展示如何利用等离子体纳米粒子提高光电转换效率。基于伊朗卢特沙漠的案例研究,证实了功率效率的提升。文中还探讨了将2%面积用于发电的案例情况。

    关键词: 光伏技术、卢特沙漠、纳米技术、等离子体学、聚合物太阳能电池、局域表面等离子体共振

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 金纳米颗粒特性与激光照射条件对琼脂仿体时空温度模式的影响:一项模拟与磁共振测温研究

    摘要: 本文对金纳米颗粒参数(类型、尺寸和浓度)及激光参数在光热治疗(PTT)过程中对琼脂仿体时空温度分布的影响进行了建模,并通过实验验证。制备了八种负载金纳米颗粒的琼脂仿体,同时以未添加任何纳米颗粒的琼脂仿体作为对照。研究了两种类型(球形和二氧化硅-金核壳结构)不同尺寸金纳米颗粒在多种浓度下的表现。仿体接受不同激光功率照射5分钟。首先采用COMSOL Multiphysics软件计算各仿体的温度变化,随后通过激光照射配合磁共振测温法验证模拟结果,获得良好的模拟与实测相关性(R=0.92),计算值与实验值的误差区间为±3%至±6%。研究明确显示激光照射条件和纳米颗粒特性会影响升温曲线,其中20nm球形金纳米颗粒具有更优的热效应和更高的产热水平。本研究所提出的方案适用于任何基于纳米颗粒的PTT治疗在临床应用前进行临床前计算和疗效可视化评估。

    关键词: 纳米技术、癌症、测温法、激光、光热效应

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 利用超快激光非衍射光束实现高分辨率材料结构化

    摘要: 100纳米尺度的激光加工是材料处理领域的关键基石,它能在表面和体相中实现新型尺寸依赖功能,从而拓展一系列技术应用。在此尺度下,被加工材料会获得不仅取决于单一形貌特征局部效应,还涉及日益增强的集体行为的光学、输运或接触特性。然而,鉴于光学衍射极限,利用高强度相干光快速制备亚100纳米特征结构仍是激光微纳加工面临的挑战。具有可控时间包络的超快非衍射光束能突破这一限制,实现超分辨加工——这是下一代灵活精密材料加工工具的先决条件。这类光束展现出以极高精度和卓越深宽比加工透明材料的卓越能力,其原理在于能激发具有纳米级特征空间尺度的快速流体动力学效应和材料断裂效应。通过回顾当前成果与技术潜力,我们从动力学视角探讨了利用超快贝塞尔光束实现超衍射极限结构特征的物理机制,并阐述了具有重大技术应用价值的相关领域。

    关键词: 纳米技术、无衍射光束、超快激光、激光加工

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 水相中具有静电稳定弱结合无硫配体的胶体稳定硫化镉量子点

    摘要: 胶体量子点(QD)光催化剂具有电化学和光学特性,能有效催化多种氧化还原反应。实验证明QD是有机溶剂中多种反应的光氧化还原催化剂,但在水相反应中效果欠佳。水相QD光催化剂需要亲水性配体壳层来维持长期胶体稳定性,但配体结合不能过强以免阻碍催化底物接触QD表面。常见的硫醇盐配体既会毒化多种助催化剂又会发生光氧化脱附,因此通常不可选用。本文提出一种水溶性配体设计框架:这类配体能在CdS QD表面动态交换,同时为量子点提供长期胶体稳定性。通过调节双功能配体氨基乙基膦酸(AEP)在分散体系中的pH值,可控制其结合亲和力与配体间静电相互作用。实现胶体稳定性的关键在于单分子层的静电稳定作用。本研究展示了一种通过两性离子尾端基团模拟硫醇盐配体稳定作用的方法,且无需使用硫醇盐结合基团。

    关键词: 催化、纳米技术、配体设计、量子点、水化学

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 银纳米颗粒-石墨烯量子点经金纳米颗粒修饰表面固定单链DNA用于微生物生物传感

    摘要: 过去十年间,病原微生物的快速筛查需求日益增长。由于嗜肺军团菌生长条件苛刻且难以培养的特性,该菌已成为生物检测与生物医药分析中的重要病原体。本研究开发了一种新型纸基基因检测平台用于嗜肺军团菌监测。首次合成了银-石墨烯量子点(Ag/GQDs)墨水,并以此构建了嗜肺军团菌生物检测的新型基底。通过半胱胺修饰的金纳米颗粒(CysA/AuNPs)对制备界面进行改性,该材料对单链DNA固定及互补链DNA杂交具有关键作用。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)对基因检测平台制备各步骤进行了表征。通过计时电流法成功实现了目标cDNA的检测,其线性检测范围为1μM至1ZM,最低定量限达1ZM。结果表明,该设计生物平台虽结构简单,但对嗜肺军团菌基因组DNA检测具有高灵敏度与特异性。

    关键词: 纳米技术、杂交、生物传感器、核酸、先进纳米材料、生物分析

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 脉冲激光蚀刻部分透明硅晶片中的光传输与内部散射

    摘要: 硅片厚度持续减薄以降低成本的趋近于由以下因素构成的基本边界:(a)铝浆与硅片热膨胀系数失配;(b)光学吸收不完全。双面太阳能电池通过对称的前后电极布局,降低了热膨胀失配应力,减少了金属用量并提升了高温效率。该电池通过背面受光实现效率提升。半透明硅片为增强近红外辐射吸收提供了方案。要实现完全光学吸收,此类硅片的三维织构化至关重要。本研究包含脉冲激光作用、热氧化及湿法化学刻蚀工艺,其能量与图案设置的特点是波长1.064微米、脉宽微秒级的激光与硅相互作用。实验设置了两种方案:(a)以热氧化层为掩模的氢氧化钾激光后化学刻蚀;(b)激光后硅表面热氧化。激光脉冲加工因快速熔融再结晶特性会自然形成织构,其中球状随机聚焦特征能增强内部散射并提升近红外吸收,这些特征通过热氧化层掩模的化学刻蚀实现分离。双面光学吸收对比显示未刻蚀表面的吸收强度更高。通过光学显微镜、红外吸收、场发射扫描电镜及远红外热成像分析,揭示了近红外吸收提升的物理机制。这类半透明三维织构硅片有望作为双面太阳能电池的衬底材料。

    关键词: 通孔、光学、硅片、材料物理、热成像、部分透明、纳米技术、沟槽、能源、红外透射、材料表征

    更新于2025-09-11 14:15:04