关键词： 石墨烯量子点   金属有机框架   复合材料   荧光传感  

摘要： 石墨烯量子点（GQDs）是具有量子尺寸效应的新型零维纳米材料,与传统半导体纳米晶相比,GQDs具有独特的光学性能、优异的导热性/导电性、低毒性和良好的生物相容性,已广泛应用在各个领域。卤素掺杂GQDs（X-GQDs）会改善其光致发光性能和p H稳定性,提高了GQDs的实用性。金属有机框架（MOFs）是结晶多孔材料,具有较大的比表面积和孔隙率,是一种优秀的包封纳米粒子的载体。将GQDs和MOFs结合,它们之间的协同作用可以实现优势互补,使得复合材料的性能得到增强。本论文基于X-GQDs@MOFs复合材料的优势,获得了比率荧光探针,并将其应用于荧光传感。相关研究内容如下:（1）以久洛尼定,氯化十六烷基吡啶为碳源,加入乙酸和乙醇,通过溶剂在210℃下高压反应14 h,得到黄光发射的Cl,N-GQDs,然后将制得的Cl,N-GQDs与Eu BTC的前驱体（六水合硝酸铕和均苯三甲酸）在120℃条件下反应48 h,从而得到Cl,N-GQDs@Eu BTC复合材料并对其进行相关表征。Cl,N-GQDs@Eu BTC作为比率荧光探针来检测有机溶剂中的微量水。在有机溶剂乙醇中,水的线性检测范围为0.1～5v%,检测限为0.018 v%;在四氢呋喃中,水的线性检测范围为0.1～3 v%,检测限为0.04 v%。（2）以三氟甲苯为碳源,通过水热法制备了蓝光发射的F-GQDs,然后将制得的F-GQDs通过一步合成法封装到Tb BTC中,合成了蓝绿双发射的F-GQDs@Tb BTC复合材料,并对复合材料的结构和光学性能进行了表征。以F-GQDs@Tb BTC为荧光探针检测炭疽杆菌标志物2,6-吡啶二羧酸（DPA）,并且DPA在1～100μM浓度范围内与荧光强度比值(I547/I405)具有良好的线性关系,检测限为0.32μM。此外该荧光探针具有较强的选择性和灵敏性。

关键词： 霍尔效应   朗道(Landau)能级   量子霍尔效应   拓扑不变量  

摘要： 本专题旨在为感兴趣且学有余力的本科生和低年级研究生提供一条从大学物理到当前二维、三维拓扑新材料研究前沿的学习路径。专题包含两篇,本文是第一篇。本科生在大学阶段中已修习过电动力学、量子力学、固体物理等课程,但各类教材往往停留在介绍该课程的传统内容,而缺乏向前多走一步、和领域前沿研究相衔接的努力。我们希望能稍微填补这一空当。第一篇从本科生学过的经典霍尔(Hall)效应讲起,首先介绍量子力学是如何被引入二维或(2+1)维霍尔系统研究中的,然后引导到各种量子霍尔效应(包括整数、分数、反常、自旋)及其中的拓扑不变量。

关键词： 凝聚态物理学   高新科学技术   助理教授   超导体   开发应用研究   前沿研究领域   材料特性   半导体  

摘要： 凝聚态物理学是当今物理学最大、最丰富也是最重要的分支学科之一。凝聚态物理学经过半个世纪的发展,在半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中发挥关键性作用,为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。凝聚态物理学作为前沿研究领域,其研究热点层出不穷,新兴交叉分支学科不断出现。同时,该分支与生产实践密切联系,许多研究经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质。诸多有识之士投入到该领域的研究中,取得了累累硕果。

关键词： 木质素   碳量子点   多孔碳   水热法   协同制备  

摘要： 为了提高可再生的生物质转化为高价值碳材料的利用效率,用木质素水热法协同制备了2种碳量子点(G-CQDs、B-CQDs)和2种多孔碳(G-PCs、B-PCs).采用高分辨透射电镜、拉曼光谱、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、紫外-可见光吸收光谱、荧光光谱、扫描电镜、比表面及孔隙度分析系统地研究了碳材料的理化特性.实验结果表明:G-CQDs和B-CQDs在340 nm光激发下分别呈亮绿色和蓝色荧光,其最佳相对荧光量子产率为23.7%和5.2%;结构上G-CQDs的表面具有更丰富的官能团,而B-CQDs具有更高的石墨化程度;协同制备的G-PCs和B-PCs的比表面积分别为1505.8、1082.6 m^(2)/g,总孔容高达0.74、0.51 cm^(3)/g.将废弃的木质素协同转化为碳量子点和多孔碳,是实现生物质综合利用的有效策略,为多功能碳材料的绿色、大规模生产提供了新思路.

关键词： 量子结构   光电材料   光电子器件   航空航天   界面调控   医疗健康   外延生长   智慧生活  

摘要： 低维量子结构光电材料具有灵活的能带剪裁特性、丰富的异质界面可调性、优异的电子输运特性及独特的光学性能等,在超敏、超快、超低功耗、超高集成的新型光电子器件领域有着重要的应用前景,是实现对航空航天、深地深海深空探测、智慧生活、医疗健康等领域的升级变革的一项关键技术。近年来低维量子结构光电材料能带设计、外延生长、界面调控技术的突破性进展,引领了新型量子材料、红外探测器件、高速晶体管、微型显示等多个领域的发展方向。

关键词： 量子结构   光电材料   光电子器件   航空航天   界面调控   医疗健康   外延生长   智慧生活  

摘要： 低维量子结构光电材料具有灵活的能带剪裁特性、丰富的异质界面可调性、优异的电子输运特性及独特的光学性能等,在超敏、超快、超低功耗、超高集成的新型光电子器件领域有着重要的应用前景,是实现对航空航天、深地深海深空探测、智慧生活、医疗健康等领域的升级变革的一项关键技术。近年来低维量子结构光电材料能带设计、外延生长、界面调控技术的突破性进展,引领了新型量子材料、红外探测器件、高速晶体管、微型显示等多个领域的发展方向。

关键词： 硼烯纳米带   量子输运   格林函数   电流-电压曲线  

摘要： 硼烯是继石墨烯以来很有潜力的新型二维材料,本文采用格林函数方法结合Landauer-Büttiker公式,着重研究了电极-中心区连接方式、层间跃迁和在位能无序对双层硼烯纳米带电荷输运的影响,计算了双层硼烯纳米带的色散关系、透射谱以及电流-电压曲线.计算结果表明:双层硼烯纳米带均呈现金属行为,该现象与电极-中心区连接方式、层间跃迁以及无序均无关,定性解释了双层硼烯为金属的实验结果.当左右电极为单层硼烯时,体系透射谱不存在量子化电导平台,相应的电流小于左右电极均为双层硼烯纳米带的情况.电流与层间跃迁的关系依赖电极-中心区连接方式.当左右电极为双层硼烯时,随层间跃迁的增大,电流先增大后减小;当左右电极不相同时,随层间跃迁的增大,电流先迅速增大而后达到饱和;当左右电极为上(下)层硼烯时,随层间跃迁的增大,电流振荡下降(上升).最后发现双层硼烯纳米带的输运性能随无序强度的增大而减弱.

关键词： 中国工程院院士   集成光电子学   联合实验室   半导体照明   量子结构   国家技术发明   信息科学与技术   光调制器  

摘要： 罗毅,清华大学,教授,中国工程院院士,主要研究方向为化合物半导体光电子器件及其集成应用技术,包括激光器、LED、光调制器、光探测器,及其在光纤通信、宽带信息感知、半导体照明等领域的应用。发表学术论文367篇,授权发明专利34项。获得国家技术发明二等奖3项,国家科技进步二等奖1项。曾连续三届担任集成光电子学国家重点联合实验室主任,现任北京信息科学与技术国家研究中心副主任,国务院学位委员会电子科学与技术学科评议组召集人。

关键词： 碳量子点   金属离子   纳米传感器   检测   细胞成像  

摘要： 碳量子点(CQDs)具有独特的发光性能、优异的化学稳定性、易表面修饰、毒性小及良好的生物相容性等优点,在光学器件、光催化、化学传感及生物成像等领域备受青睐。研究发现,通过控制合成条件和选择不同碳源可得到荧光性能各异的CQDs,其在各个领域得到广泛应用。近年来,CQDs在生物传感器方面得到了极大关注,并有望成为未来应用最为广泛的一种生物材料。金属离子与多种生理过程有关,其灵敏性和高选择性的检测和成像非常需要。综述了以有机小分子为碳源的CQDs在金属离子检测中的一些最新研究成果,阐述了CQDs用于金属离子检测的荧光传感机理,并对CQDs金属离子传感器的发展进行了展望。

关键词： 非中心对称   狄拉克半金属   量子材料   材料设计  

摘要： 狄拉克半金属由于其新奇的电子结构和输运性质,受到了实验和理论学者广泛的关注.该拓扑材料在费米能级附近存在受对称性保护的狄拉克点,是由于固体中导带和价带的能带反转导致的.本综述介绍了中心对称拓扑狄拉克半金属,并且引入了一种新的三维非中心对称拓扑狄拉克半金属.通过晶体结构对称性和能带对称性分析可知,具有C或C点群的晶体可以实现非中心对称拓扑狄拉克半金属.具有C点群对称性的BiPdO晶体被理论预测为非中心对称的狄拉克半金属,并且在四重旋转轴上可以实现第二类型的拓扑狄拉克点.此外,具有C点群对称性的SrHgPb晶体和LiZnSbBi合金可以实现狄拉克点与外尔点共存的拓扑半金属,并且在LiZnSbBi合金中外尔点的出现和位置可以通过元素成分比例x调控.与中心对称拓扑狄拉克半金属相比,非中心对称拓扑狄拉克半金属由于中心反演对称性的破缺,在非线性光学和非线性霍尔输运等方面有潜在的应用.