自 1967 年 SediGraph 被应用于商业仪器以来,它已广泛应用于各种工业领域。要确认它在世界各地各种应用中的广泛使用,只需在任何互联网搜索引擎中输入“sedigraph”作为搜索键即可。自推出以来,该仪器在速度、样品处理、数据缩减和报告方面经历了许多改进。然而,基本的分析技术仍然基于两个完善且易于理解的物理现象——沉降和光子吸收。斯托克斯定律用于通过测量不同大小的样品颗粒的终端沉降速度来确定粒度。每个尺寸类别的相对质量浓度是通过将比尔-朗伯-布格定律应用于测量投射穿过悬浮液中剩余样品部分的低功率 X 射线束的吸收率来确定的。斯托克斯定律和比尔-朗伯-布格定律非常简单,意味着对原始数据的解释非常简单;分析人员可以轻松理解基本测量值与报告的尺寸分布之间的关系。所有实验参数都很容易确定,数据缩减既简单又快速,并且不需要将数据缩减软件“偏向”特定的分布模式。
抽象的非线性分子与光场相互作用产生许多有趣的光学现象,并从新的颜色产生到生物医学成像和传感。这些相互作用的非线性横截面很低,因此对于纳米级使用率,需要增强光场。在这里,我们证明了两个光子吸收可以通过夹在金纳米颗粒和金膜之间的含发射器的单个等离子纳米腔内的𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟖𝟖𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏可以增强。这种增强是局限于纳米类体系中的高场增强的结果,从而增强了与发射器的非线性相互作用。我们进一步研究了确定增强的参数,例如腔光谱位置和激发波长。此外,percell效应将发射寿命从520 ns大幅降低到<200 ps,从而将无效的磷光发射器转变为超快的光源。我们的结果提供了对增强的两光子激发发射的理解,从而可以优化纳米级的有效的非线性光肌相互作用。
硼-二吡咯亚甲基 (BODIPY) 染料由于易于合成、模块化、可调的光物理和电化学性质、稳定性以及对可见光的强吸收而被广泛应用于光驱动过程。 [1] 根据 BODIPY 核心结构的取代模式,单线态和三线态激发态可以在光子吸收时优先填充,从而产生不同的应用。例如,BODIPY 的荧光特性已在生命科学中被用于生物传感应用或成像活动。 [2] 获取 BODIPY 染料的长寿命三线态可应用于光动力疗法、通过三线态-三线态湮没的光子上转换或光催化。 [3] 将重原子(即 Br、I、Au、Pt、Ru)共价连接到 BODIPY 核心结构是一种常用方法,通过自旋轨道耦合 (SOC) 诱导的系统间窜改来促进三线态的布居。 [4] 过去十年来,这些含重原子染料在光氧化还原催化和能量转移过程中的应用在文献中蓬勃发展。[5] 例如,含卤素的 BODIPY 催化剂已用于光氧化还原有机反应,如 N 取代四氢异喹啉的功能化、[6] 呋喃的芳基化和
不降低发射光子的性质,并且可以独立用于同一芯片上的单个NW-QD,到目前为止仍然是一个挑战。解决此问题对于将光子与需要MHz相连的量子系统与Sub-GHz精确的量子系统(例如原子集合)在量子网络中充当记忆的量子系统至关重要。在这里,我们演示了一种可逆的调整方法,可以将NW-QD的发射频率通过sub-GHz精度调整为300 GHz以上。我们通过气体凝结实现这一目标,然后通过局部激光消融将其部分逆转。此过程可很好地调节用于量子点的应力,从而调整其发射频率。我们通过调整跨原子共振的发射单光子的频率来验证该方法的精度和稳定性,以探测其吸收和分散体。我们观察到在D 1-Line共振下,在热纤维蒸气中,NW-QD的单光子吸收多达80%,并且与D 1-LINE基态的超精细转变相关的组速度下降75倍。我们观察到NW-QD发射的二阶自相关函数,寿命或线宽的效果没有明显的效果,最多可以调音300 GHz,并且在调音高达100 GHz时,我们看到对NW-QD的细胞结构分裂的影响最小。
技术正在迅速发展,在新的方法和材料方面不断突破其极限。在这种情况下,3D(亚)微打印平台尤其令人感兴趣,因为它们可以制备具有高分辨率和任意复杂度的3D微纳米结构。这方面最有前途的技术之一是直接激光写入(DLW),[1,2]这是一种基于双光子聚合反应的增材制造技术,可用于获得高通量[3]和低于100纳米的分辨率的(亚)微米物体和图案。 [4]为实现此目的,DLW利用聚焦的长波长激光飞秒脉冲照射能够在高能辐射下交联的感光树脂。 [5]虽然树脂的吸收率与激光不匹配,但在焦点处,辐射强度足够高,以至于可能发生多光子吸收现象并引发聚合过程(或触发正性光刻胶的分解)。由于抗蚀剂对激光是透明的,因此打印仅发生在焦点周围非常小的体积内(“体素”,即二维“像素”的三维模拟)。通过移动后者,只需一个简单的步骤即可获得复杂的三维架构。由于其灵活性以及易于集成功能材料的可能性,DLW 已在 MEMS、[6] 光子学、[7] 表面改性、[8] 安全系统、[9] 和生物医学研究等领域找到了多种应用。[10,11]
基于多光子吸收的三维 (3D) 激光微打印和纳米打印已从早期的科学发现发展到工业制造工艺,例如用于先进的微光学元件。然而,到目前为止,大多数已实现的 3D 结构仅由单一聚合物材料组成。在这里,我们回顾了纳米和微米尺度上的多种材料的 3D 打印。我们从使用多光子光刻胶已实现的材料特性开始。打印材料包括本体聚合物、导电聚合物、金属、纳米多孔聚合物、硅玻璃、硫属化物玻璃、无机单晶、天然聚合物、刺激响应材料和聚合物复合材料。接下来,我们回顾手动和自动化过程,通过顺序曝光多种光刻胶作为 2D 多色打印的 3D 类似物,在单个 3D 结构中实现不同的材料特性。讨论了来自生物学、光学、力学和电子学的有益示例。一种新兴方法(在 2D 图形打印中没有对应方法)仅使用一种光刻胶即可打印出将不同材料特性组合在一个 3D 结构中的 3D 结构。在 3D 打印过程中施加的受控刺激定义并确定了体素级别的材料特性。改变激光功率和/或波长,或应用准静态电场,可以无缝操控所需的材料特性。
硫化氢(H 2 S)是酸石和天然气行业的主要问题,是这些行业大规模生产的高度腐蚀性和有毒气体。H 2 S的光催化降解,目的是生产燃料,是一种新颖且可持续的方法来解决该问题,提供清洁的氢燃料并消除了这种危险的环境污染物。在这种基于光子的绿色策略中,从应用的角度来看,目标设计和轻松合成半导体能量材料至关重要。在这项研究中,在不消耗外部还原剂的情况下,通过一锅热液途径合成了吸附RGO/COMN₂O₄纳米复合材料,并通过碱H₂S溶液的光催化拆分有效地产生氢气。XRD,FTIR和RAMAN分析表明,在热液过程中氧化石墨烯(GO)降低,而无需还原添加剂。高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)研究证实了复合材料的组成粒子的附着。甲硫化物吸附研究表明,纳米复合材料光催化剂具有吸附反应物质的高容量(13.97 wt。%)。BET,UV-VIS和PL光谱分析表明,纳米复合材料中RGO的存在会增加光催化剂的表面积,并通过增强光子吸收并减少电子孔重组,从而产生更多的氢。氢释放速率为5217
摘要 半导体量子点 (QDs) 作为高性能材料,在当代工业中发挥着重要作用,这主要是因为它们具有高光致发光量子产率、宽吸收特性和尺寸相关的光发射。使用 QDs 作为微光学应用的构建块来构建定义明确的微/纳米结构至关重要。然而,制造具有设计功能结构的稳定 QDs 一直是一个挑战。在这里,我们提出了一种在具有特定保护性能的混合介质中对所需 QDs 进行三维直接光刻的策略。丙烯酸酯功能化的混合前体通过超快激光诱导多光子吸收实现局部交联,实现超越衍射极限的亚 100 纳米分辨率。印刷的微/纳米结构具有高达 600 ◦ C 的热稳定性,可以转化为体积收缩的无机结构。由于 QDs 封装在密集的硅氧分子网络中,功能结构表现出良好的抗紫外线照射、腐蚀性溶液和高温稳定性。基于混合三维纳米光刻技术,可制备双色多层微/纳米结构,用于三维数据存储和光学信息加密。本研究为制备所需的量子点微/纳米结构提供了一种有效的策略,支持开发稳定的功能器件应用。
MBenes 是二维 (2D) 材料中的一种新兴成员,因其独特的机械和电子特性以及多样化的晶体对称性和结构而备受关注,这些特性使其成为不同类型应用的有希望的候选材料 [1, 2]。然而,原始 MBenes 的固有金属性质可能会成为光学领域中涉及光子吸收、发射和电子学的多种应用的障碍。在半导体材料中,带隙是最重要的参数,人们投入了大量精力来寻找具有广泛带隙的新型纳米材料。虽然 MBenes 通常表现出金属行为,但可以通过能带工程将其调整为半导体。在这项工作中,ScB MBenes 的电子能带结构已利用表面功能化和应变电子学等能带工程技术进行了修改。我们研究了 ScB MBenes 的各种晶体对称性,并检查了它们的结构和动态稳定性。我们的结果表明,具有六方晶体对称性的 ScB 是最稳定的。我们已经研究了具有 O-、F-、OH- 和 H- 官能团的 ScB 的电子结构,并且能带结构计算表明,用 O 官能化的 ScB 在 DFT+U 和混合交换关联函数 HSE06 中分别具有约 0.1 eV 和 0.5 eV 的半导体带隙。除了用 O 官能化之外,施加的平面双轴应变还使带隙进一步增大了 0.8 eV。这可以使 ScBO MBene 充分利用电子、光学和其他多种应用。
在过去的十年中,用于小分子激活的抽象光催化已经取得了显着进步,但由于光子衰减效应,其扩大量仍然是一个挑战。有希望的解决方案在于利用与连续流动反应堆技术配对的高光子强度。但是,对光子传输的深度掌握至关重要,通常需要资源密集型实验。为了解决这个问题,我们引入了一种创新的方法来用于光化学反应器设置表征,从辐射光源分析开始,然后发展为3D反应器模拟以进行光子通量测定。与确定完整光子吸收优先级的常规技术相反,当反应混合物不饱和时,我们的技术最佳地运行。该策略将光子通量和路径长度确定分解,从而大大减少了实验过程。工作流程在各种反应堆系统中都证明了多功能,将复杂的光相互作用简化为一个单维参数,即有效的光路长度。与光子通量结合在一起,该参数有效地表征了光化学设置,无论尺度,几何,光强度或光催化剂浓度如何。采用辐射测定法进一步提供了对光源定位和反应堆设计的见解,并消除了由于光源降解而导致的重复化学启动测量测量的需求。此外,提出的工作流程促进了较低浓度的实验,从而确保了最佳的反应器操作。本质上,我们的方法为反应堆照射表征提供了一个彻底,有效且一致的框架。