【摘要】电磁特异介质是由人工原子组成的人工材料,在过去的十五年中,它不仅吸引了大量科学工作者的研究兴趣,也改变了人们之前对电磁波理论的一些理解。电磁特异介质的概念源自于负折射率材料,但是它却给人们搭建起了一个自由调控电磁波的宽广平台。本论文将从这里开始,在第一章第一节中简要地回顾早期人们对负折射材料和电磁特异介质的研究。之后,我们将详细地介绍电磁特异介质的基本组成单元“人工原子”。一些基本的微结构 […]

【摘要】近十年来凝聚态物理的前沿进展表明,该领域的研究兴趣更加注重对新型材料的物性及应用方面的研究。比如自2004年发端的对石墨烯的研究,2006年始对两维HgTe/CdTe异质结材料的量子自旋霍尔效应的研究,由此发现了三维拓扑绝缘体,并开始了对新型拓扑量子态的探索与研究。以上研究的理论基础是基于单电子物理图像,然而在实际材料中由于强电子关联效应的存在,近年来引发了人们对于分数拓扑Chern绝缘体 […]

【摘要】石墨烯表现出来的优异的物理和化学性质,如高电子迁移率、高热导率、常温霍尔效应、无质量的狄拉克费米子等,使其在众多领域都拥有巨大的应用前景。而随着石墨烯的广泛研究,石墨烯纳米带也很快地进入了人们的视野。石墨烯纳米带已经被发现具有很多优越的性质,如带隙调控、半金属等,相比锯齿型石墨烯纳米带,扶手椅型石墨烯纳米带因缺乏磁性以及费米能级附近的边缘态而相对研究较少,但一些理论研究表明,相比锯齿型石墨 […]

【摘要】石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成的、具有蜂窝状晶格结构的二维碳质材料,因其具有密度小、比表面积大等特点,而且在力学、电学、光学等方面具有很多独特而优异的性能,已成为物理、化学和材料科学领域的研究热点。然而,石墨烯由于具有大的表面能极易团聚,因此难以在水和常用有机溶剂中均匀分散,从而极大限制了其应用。而用其他功能性纳米材料实现石墨烯的杂化复合,在解决石墨烯自身团聚问题的同时,也能赋予石墨烯本身 […]

【摘要】2gm相干光源在军事、工业和医疗等方面日益显现的巨大应用价值,使其成为目前激光技术领域非常重要的研究方向之一。Ho离子掺杂激光增益介质能够直接获得-2.1μm激光,且得益于共振泵浦技术,可以实现极高的光-光转化效率；此外Ho离子掺杂的晶体类材料所具备的储能优势,是获得高能脉冲激光输出的重要可靠保障。本文着重从实验研究方面探索了几种新型的Ho离子掺杂石榴石系激光增益介质激光器的连续波和被动调 […]

【摘要】摘要：锰氧化物作为锂离子电池材料具有比容量高,便宜环保等优势,但是锰氧化物的电导率低,在充放电过程中体积膨胀大,这些缺点限制了其应用。为了改善这些缺点,本文将石墨烯分别与Mn02、Mn304以及MnO复合之后得到的复合材料作为锂离子电池的电极材料,并对其电化学性能进行研究,探讨石墨烯的加入对复合材料的形貌、结构及储锂机理的影响。分别采用水合肼超声法和乙二醇辅助水热法制备出层状石墨烯(N-R […]

【摘要】重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。重金属污染主要包括工业污染、交通污染、生活污染和农业污染。工业污染主要指工业产生的废渣、废水、废气；交通污染主要指汽车尾气的排放：生活污染只要指废旧电池、破碎的照明灯、没有用完的化妆品、上彩釉的碗碟等带来的污染；农业污染主要指施用农药化肥带来的污染。重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化 […]

【摘要】随着实验上对材料表面问题研究的深入,人们已经取得了丰富的研究成果,但在原子尺度,对表面吸附扩散等过程,实验上很难直接观测。因此基于第一性原理的计算模拟成为非常重要和有效的手段。通过计算可以得到原子尺度上表面反应的精确细节有助于理解反应的微观机制,对于实验中不同条件环境下的现象和结果也能给予很好的预测和解释。本论文主要通过基于第一性原理的DFT计算研究了若干表面吸附体系,包括ZnO两个极性表 […]

【摘要】超级电容器作为下一代新型储能器件,正被广泛开发应用于诸多领域。而作为超级电容器核心,电极材料也因此显得越发重要。电极材料中以赝电容电极材料具备更高的比电容,正成为当前研究热点。本论文主要开展基于Co、Mn基系列赝电容电极材料的结构调控与超级电容器性能研究,另外论文还包括了一部分氧化物纳米材料气体传感器性能方面的研究,其具体研究内容如下：(1)成功制备了厚度仅为50.5nm的C0304纳米片 […]

【摘要】质子交换膜(PEM)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件在很大程度上决定了PEMFC性能的好坏。现在广泛应用于PEMFC的PEM是杜邦公司生产的Nafion膜。虽然Nafion膜具有高质子传导、化学稳定性好等优点，但它的质子传导强烈依赖膜内的水含量，高温时膜性能急剧下降，在作为直接甲醇燃料电池(DMFC)的PEM时燃料渗透严重，并且Nafion的生产过程复杂，造价昂贵。这些问题都 […]