中国功能晶体研究进展
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功能性有机小分子的晶体结构与性质研究引言:功能性有机小分子是一类具有特定物理和化学性质的有机分子,其晶体结构和性质的研究对于材料科学和药物设计等领域具有重要意义。
本文将探讨功能性有机小分子晶体结构与性质的相关研究内容。
一、功能性有机小分子的合成与晶体生长机制功能性有机小分子的合成通常采用有机合成方法,通过控制反应条件和调整分子结构,可以合成具有不同功能的有机小分子。
晶体是由原子或分子有序排列形成的结晶体,其生长过程涉及实验操作和理论探索两个方面。
研究者通过实验条件的优化以及理论模拟等方法,揭示了功能性有机小分子晶体生长的机制。
二、功能性有机小分子晶体结构解析方法功能性有机小分子的晶体结构解析对于研究其性质具有重要意义。
传统的晶体结构解析方法包括X射线衍射、中子衍射等,可以得到分子的精确排列和相互作用信息。
此外,近年来,一些新的结构解析方法如单晶电子衍射、扫描探针显微镜等也被应用于功能性有机小分子的晶体结构研究。
三、功能性有机小分子晶体结构与性质的关联功能性有机小分子晶体结构与其性质之间存在着紧密联系。
晶格中分子的堆积模式、分子间相互作用和晶体中的缺陷等因素都会影响功能性有机小分子的性质。
例如,分子的晶体形貌和晶体缺陷可以影响光电转换效率、药物的活性和分子的磁性等性质。
因此,通过晶体结构解析,可以深入理解功能性有机小分子的性质与结构之间的关系。
四、功能性有机小分子晶体结构的调控与优化研究者通过调控功能性有机小分子晶体结构,可以实现晶体性能的优化和控制。
通过改变晶体生长条件、合成不同结构的取代基以及引入外界因素等方法,可以调控分子的堆积模式和晶体缺陷,从而改善晶体的性质。
此外,利用共晶化学、超分子组装等手段也可通过晶体结构的调控来实现物质性能的改善。
结论:功能性有机小分子的晶体结构与性质的研究对材料科学和药物设计等领域具有重要意义。
通过合成功能性有机小分子、解析晶体结构和调控分子的堆积模式等研究方法,可以深入了解其性质与结构之间的相互关系,并实现晶体性能的优化。
多功能晶体材料与技术随着科技的不断进步,人类对晶体材料的研究日益深入,晶体材料已经成为现代科技中重要的材料之一。
在这其中,多功能晶体材料一直备受科学家们的研究关注,并且也得到了广泛的应用。
本文将介绍多功能晶体材料的概念、特点、研究现状以及未来发展方向。
一、多功能晶体材料的概念和特点多功能晶体材料是指能够在不同的物理环境和条件下发挥不同作用的晶体材料。
这些晶体材料具有适应性和灵敏度,能够在不同的环境中自行调节和变化。
多功能晶体材料具有以下几个特点:1. 高度适应性:多功能晶体材料具有自适应能力,能够适应不同的物理环境和条件。
2. 复合性强:多功能晶体材料能够同时具备多种性质和功能,具有较高的复合性能。
3. 操作性好:多功能晶体材料操作灵活,可以实现多种方式的控制和操控。
4. 应用广泛:多功能晶体材料在电子、光学、声学、生物医学等领域都有着广泛的应用。
二、多功能晶体材料的研究现状多功能晶体材料的研究已经取得了许多重要的进展。
目前的研究主要集中在以下几个方面:1. 智能材料的研究:智能材料是一类特殊的多功能晶体材料,它具有自动感知和反应能力。
目前,智能材料在多领域中得到了广泛的应用,如自适应建筑、医疗器械、环保领域等。
2. 多功能晶体材料制备技术的研究:多功能晶体材料制备技术是实现多功能晶体材料应用的基础。
目前,多功能晶体材料制备技术在各个方面得到了很大的进展,如纳米技术、材料工程等。
3. 多功能晶体材料应用的研究:多功能晶体材料的应用将会在未来得到更广泛的展开,这将会对各个领域产生很大的影响,如能源开发、医药研究等。
三、多功能晶体材料的未来发展方向随着技术的不断进步,多功能晶体材料还将在以下几个方面得到更广泛的应用:1. 生物医学领域:在生物医学领域,多功能晶体材料可以被用来制作活细胞传递装置、药物递送系统、疾病诊断等。
2. 纳米技术领域:在纳米技术领域,多功能晶体材料能够被用来制作超级电容器、高效蓄电池、超级磁性材料。
功能晶体的发展趋势功能晶体是一种集成了多种特殊功能的晶体材料。
随着科技的不断进步,功能晶体的发展也越来越迅猛。
以下是功能晶体的一些发展趋势。
1. 多功能集成:功能晶体将不同物理、化学或生物性质的晶体功能集成到一个材料中,使其同时具备多重功能。
未来,功能晶体将更加强调多功能的集成,在不同领域中广泛应用。
例如,光电晶体可以兼具光学、电学和光电功能,可作为高性能的光电器件材料。
2. 高性能材料:功能晶体的性能不断提升,这是功能晶体发展的一个重要趋势。
尤其是在电子、光电、光学和磁学等领域,功能晶体将不断提高其特性,以满足日益增长的需求。
例如,高温超导晶体就是一种具有极高性能的材料,将在能源输送和储存等领域发挥重要作用。
3. 新型材料开发:除了提高已有功能晶体的性能,功能晶体的开发也将不断探索新型材料。
通过新的化学合成方法和材料设计理念,能够制备出新颖的、具有独特功能的晶体材料。
这些新型材料将拓宽功能晶体的应用范围,并推动科技的发展。
例如,二维材料的发展为新型光电晶体的设计提供了新的思路和方向。
4. 纳米尺度控制:纳米技术的发展为功能晶体提供了新的机遇。
通过纳米尺度的控制,功能晶体的性能和功能可以得到进一步增强。
纳米晶体的表面积大,有很强的反应活性,可以用于催化、传感和能源转换等领域。
纳米结构的功能晶体还可以用于制备高分辨率显微镜、纳米激光器等设备。
5. 生物应用:功能晶体在生物医学领域的应用也越来越广泛。
功能晶体可以用于生物传感、分子显微镜和药物传递等方面。
通过改变晶体表面的功能团,可以制备出具有特定生物分子识别能力的功能晶体。
这些晶体在生物诊断和医学治疗中有着很大的潜力。
6. 可持续发展:在功能晶体的发展过程中,可持续发展也是一个重要的考虑因素。
绿色合成方法和循环利用的思想将被广泛应用于功能晶体的研究和生产中。
此外,功能晶体的应用也将逐渐与可再生能源和节能技术相结合,推动绿色、可持续的发展。
例如,功能晶体可用于太阳能电池、燃料电池和光催化等领域。
闪烁晶体材料的研究进展一、本文概述随着科技的飞速发展和人类对物质世界认识的深入,闪烁晶体材料作为一种独特的功能材料,其在诸多领域的应用潜力逐渐显现。
闪烁晶体材料,因其具有将高能辐射转化为可见光的能力,被广泛应用于核物理、高能物理、医学成像、安全检查等领域。
本文旨在全面综述近年来闪烁晶体材料的研究进展,包括其制备技术、性能优化、应用领域等方面的最新成果和发展趋势。
通过对这些内容的梳理和分析,期望能够为相关领域的科研工作者和从业人员提供有价值的参考信息,推动闪烁晶体材料的研究和应用取得更大的突破。
二、闪烁晶体材料的基本性质闪烁晶体材料是一类具有独特光学性质的材料,它们能够在高能粒子的作用下发出闪烁光。
这种闪烁光可以被光电倍增管等光电探测器所接收,从而实现对高能粒子的探测和成像。
闪烁晶体材料的基本性质主要包括以下几个方面:高发光效率:闪烁晶体在高能粒子作用下,能够将吸收的能量高效地转化为可见光,这是闪烁晶体作为探测器材料的基础。
发光效率的高低直接决定了探测器的灵敏度和成像质量。
快速响应:闪烁晶体应具有快速的发光响应速度,以便在高能粒子通过后能够迅速发出闪烁光。
这对于实现高速、高分辨率的粒子探测至关重要。
高辐射硬度:由于闪烁晶体在工作过程中需要承受大量的高能粒子轰击,因此要求其具有高的辐射硬度,即能够在长时间、高强度的辐射环境下保持稳定的性能。
良好的光学性能:闪烁晶体应具有高的透光性,以便让尽可能多的闪烁光从晶体中逸出并被探测器接收。
同时,晶体还应具有均匀的折射率,以避免光在传播过程中出现折射和散射。
易于加工和封装:为了满足实际应用的需求,闪烁晶体材料应易于加工成各种形状和尺寸,并能够方便地与其他光学元件和探测器集成。
晶体还应具有良好的化学稳定性和热稳定性,以确保在封装和使用过程中不会发生性能退化。
闪烁晶体材料的基本性质涵盖了发光效率、响应速度、辐射硬度、光学性能以及加工和封装等方面。
这些性质共同决定了闪烁晶体在粒子探测和成像领域的应用潜力。
光电功能晶体材料的研究及应用导言光电功能晶体材料是一种具有优良的光学、电学和机械性质的晶体材料,广泛应用于信息技术、光电子学、材料科学等领域。
本文介绍了光电功能晶体材料的研究进展和应用领域,重点介绍了其在LED、激光器、太阳能电池和生物医药等领域的应用。
第一章光电功能晶体材料的基础概念光电功能晶体材料是一种介于晶体材料和非晶态材料之间的材料。
它具有多种优良的物理、化学和机械性质,如高硬度、高耐热性、优良的光学透明性、高折射率、高介电常数、高电导率等。
这些优良的性质使其在电子工程、光学、光电子学、材料科学、生物医学和能源等领域中有着广泛的应用。
第二章光电功能晶体材料的制备技术光电功能晶体材料的制备技术是关键和难点。
常见的制备方法包括晶体生长、物质合成和物理沉淀。
晶体生长方法主要包括Czochralski法、Bridgman-Stockbarger法、溶液法等,物质合成法主要包括合成化学沉淀法、溶胶-凝胶法等,物理沉淀法主要包括热蒸发法、离子束沉积法等。
这些方法的选择主要根据晶体材料的要求和应用领域而定。
第三章光电功能晶体材料在LED制造中的应用LED是一种新型的光源,具有高亮度、低功耗、长寿命和自发光等特点。
此外,LED还具有可以调节颜色的能力,并且在环保和节能方面具有显著的优点。
光电功能晶体材料的高光学透明性和高折射率使其成为LED制造的理想材料。
光电功能晶体材料在LED中被用作外部光学器件、衬底和封装材料。
第四章光电功能晶体材料在激光器制造中的应用激光器是一种高能量、高光强度和高单色性的光源,广泛应用于光学、电子学、材料科学、生物医学和激光通信等领域。
光电功能晶体材料在激光器中被用作激光晶体、调制器、频率倍增器和窗口材料。
在高功率和高频率激光器领域,光电功能晶体材料尤为重要。
第五章光电功能晶体材料在太阳能电池中的应用太阳能电池是一种将太阳能直接转换为电能的设备,具有环保、可再生和高效等优点,是一种当前研究和开发的重点。
功能晶体材料
功能晶体材料是一类具有特殊功能的晶体材料,它们在电子、光学、声学、磁
学等领域具有广泛的应用。
功能晶体材料的研究和开发已经成为当前材料科学领域的热点之一。
首先,功能晶体材料在电子领域具有重要的应用。
例如,铁电晶体材料是一类
具有铁电性质的晶体材料,它们可以在外加电场的作用下产生极化现象,因此在电子器件中具有重要的应用前景。
另外,半导体晶体材料也是电子领域的重要材料,它们在集成电路、光电器件等方面有着广泛的应用。
其次,功能晶体材料在光学领域也具有重要的应用。
光学晶体材料是一类具有
特殊光学性质的晶体材料,它们可以用于制备光学器件、激光器件等。
此外,光学晶体材料还可以用于制备光学通信器件、光学传感器等,具有广泛的应用前景。
另外,功能晶体材料在声学领域也有着重要的应用价值。
声学晶体材料是一类
具有特殊声学性质的晶体材料,它们可以用于制备声学滤波器、声学隔离器等器件。
此外,声学晶体材料还可以用于制备声学传感器、声学换能器等,具有广泛的应用前景。
最后,功能晶体材料在磁学领域也有着重要的应用。
磁性晶体材料是一类具有
特殊磁性性质的晶体材料,它们可以用于制备磁存储器件、磁传感器器件等。
此外,磁性晶体材料还可以用于制备磁记录材料、磁传感器等,具有广泛的应用前景。
综上所述,功能晶体材料在电子、光学、声学、磁学等领域具有广泛的应用前景,它们的研究和开发对于推动材料科学领域的发展具有重要的意义。
相信随着科学技术的不断进步,功能晶体材料将会在更多的领域展现出其独特的魅力,为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
多功能晶体材料的发展和应用随着科技的不断进步,人们对于新材料的需求也越来越高。
其中,多功能晶体材料因其独特的物理和化学特性备受瞩目。
本文将探讨多功能晶体材料的发展和应用。
一、多功能晶体材料的概念和特性多功能晶体材料是指一类具有多种功能的晶体材料。
其中,功能可以包括机械、电学、光学、磁学、温度等特性。
这些材料除了具有传统晶体的结晶性质外,还具有其他一些特殊的物理和化学性质。
多功能晶体材料的各种性质是相互独立的,但它们之间也可以相互影响。
这种相互作用可以使这些材料在属于同一种功能的范畴内具有更高的性能和效率。
二、多功能晶体材料的分类和制备目前,多功能晶体材料主要可以分为有机和无机两类。
有机多功能晶体材料一般由有机大分子组成,通常是聚合物、荧光材料、超分子化合物、分子间相互作用等。
这类材料具有自组装的能力,可以通过控制有机配基之间的相互作用来制备出具有多种功能的晶体材料。
无机多功能晶体材料则主要是指金属配合物晶体。
这类材料由金属离子和配体组成,可以通过调整其化学组成和晶体结构来实现优化性能的目的。
制备多功能晶体材料的方法主要包括晶体生长法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等。
制备方法不同,形成的材料结构和性能也有所不同。
三、多功能晶体材料的应用由于多功能晶体材料具有多种传统晶体材料没有的性质,因此这类材料在各种领域都有着广泛的应用。
1. 传感领域多功能晶体材料通过对外部刺激的反应,如光照、电场、温度等,产生电学、光学、机械等信号,可被用于制造具有传感功能的仪器设备。
例如,一些有机大分子组成的多功能晶体材料可以通过荧光信号来检测环境中的化学分子,这在医学、环境监测等领域有着广泛的应用前景。
2. 光电领域多功能晶体材料在光电器件方面的应用尤为突出。
例如,由无机多功能晶体材料制成的发光二极管、光电传感器等器件具有很高的灵敏度和稳定性。
3. 储能领域有机多功能晶体材料的热动力学性能非常优异,可以被用于储能。
例如,一些纤维形态的有机多功能晶体可以通过超声波处理制备出阴离子掺杂的纳米纤维,具有优异的超级电容器性能。
第50卷第4期2021年4月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.50㊀No.4April,2021十年沧桑忆宗师纪念蒋民华院士逝世10周年王继扬日月穿梭,光阴荏苒,蒋民华先生离我们而去不觉已是十载,斗转星移,世事沧桑,蒋先生的音容笑貌仍历历在目,他的丰功伟绩更历久弥新㊂记得是1978年7月末,我结束了工厂十年 再教育 ,终于来到了向往已久的山东大学, 归队 于晶体材料研究室㊂还记得报到后的第二天下午,我见到蒋先生,几乎没有任何寒暄,他将我派到北京中国科学院化学研究所参加结晶学和X 射线衍射培训班㊂从此,我在蒋先生的指引下走上了为之贡献一生的晶体研究和应用之路㊂蒋先生出身书香门第,少时偏爱登山,心有凌云志,足向万里行,临海(浙江省台州)家乡绵延的群峰,启迪着先生儿时的梦想,磨砺了他执着的意志㊂1952年新中国第一次高考,蒋先生被山东大学录取,辗转千里来到青岛求学问道㊂他学习刻苦,积极上进,不但以全优的成绩获准提前毕业留校任教,还加入了中国共产党㊂1957年,蒋先生有幸在厦门大学得到卢嘉锡先生亲传,学习晶体和晶体学㊂卢先生介绍的有关晶体的神奇应用使他着迷,同时又为中国还未长出有用的好晶体而惋惜,他暗下决心,一定要长出我们中国自己的晶体㊂厦门回来后,他在青岛成立了当时只有三人的晶体生长小组,国内最早最大的压电晶体酒石酸钾钠(KNT)正是从这里诞生㊂为了满足海军对于声呐应用的需求,小组坚持不懈地研制适合我们自己海域应用的新晶体㊂大尺寸磷酸二氢铵(ADP)晶体在他们的手中完成并获得应用,1964年获得 工业新产品奖 ,这也是当时山东大学获得的第一个科技奖励㊂从此,山东大学的晶体研究逐步走向全国,走向世界,走上为国防㊁为国计民生服务的康庄大道㊂育晶同时,蒋先生和他的同事们不忘育人,20世纪60年代山东大学化学系晶体专业培育出的一批批骨干,走向全国乃至世界,这些精英成为中国晶体事业发展的继承者,也成为山东大学晶体事业发展的栋梁㊂图1㊀蒋民华(左)㊁张克从(中)先生㊁刘清舜高工讨论晶体生长1978年,山东大学晶体材料研究所得到教育部批准成立,这是以蒋先生为首的老一辈开创者的心血结晶,从三人小组到研究室,从青岛迁址济南(1958年),从单一水溶液法晶体生长到提拉法㊁熔盐法多种生长方法,从单一晶体生长到晶体结构㊁晶体物理和应用研究,这里已经成为中国晶体事业的重要基地㊂山东大学晶体材料研究所的成立标志着山东大学的晶体研究走向蓬勃发展新阶段㊂20世纪70年代末,正是我国文化大革命后百废待兴㊁欣欣向荣的 科学的春天 ,也是我国改革开放㊁奋发图强走向国际的年代㊂1979年10月,蒋先生前往德国科隆大学晶体学研究所访问,三个月的访问期间,蒋先生长了一种新晶体并测试了其性质,随后还写了论文,这些工作令所长豪休教授刮目相看㊂从此这位德国教授成为中国晶体界和中国人民的好朋友,为中国培养了许多研究骨干,甚至在七十岁高龄时开始学习中文,并多次访问中国㊂1969年,因国防需要,国家下达了从重水中生长磷酸二氘钾(DKDP)晶体的任务㊂时值特殊历史时期,为国效力的决心使当时正在 靠边站 的蒋先生积极要求参加任务,从此重获科研机会㊂经过十余年的研究,蒋先生从生长实践中敏锐地发现,尽管KDP 和DKDP 晶体类似,但DKDP 晶体存在单斜和四方两相,正是从其单斜稳定相区以四方亚稳相生长出优质晶体㊂这项研究成果以英文发表在Journal of Crystal Growth 上,这是文革后山东大学首次在国际权威刊物上发表论文㊂成果在国际上引起强烈反响,当时国际上普遍认为从亚稳相生长不出好晶体,作出这一论断的美国时任国际晶体生长组织主席㊁贝尔实验室的劳迪斯(R.590㊀人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷Laudise)博士亲自来到中国,当他在蒋先生陪同下看到从亚稳相中生长的优质晶体时感叹不已,当场表示要修改其所著‘晶体生长“一书中的论断㊂回国后,他发函邀请蒋先生参加当年在莫斯科召开的第八届国际晶体生长会议,蒋先生的参会受到极大重视,交了很多国际朋友,为中国晶体走向世界创造了机会,为中国参加国际晶体生长组织奠定了基础㊂图2㊀劳迪斯访问山东大学合影(1980年,前排左5蒋民华,左6劳迪斯,后排左2为本文作者)图3㊀蒋先生参加莫斯科国际晶体生长会议留影(1980年)图4㊀‘人民日报(海外版)“报道20世纪80年代的中国,晶体研究百花齐放,成果累累㊂中国科学院福建物质结构研究所在卢嘉锡先生领导下,陈创天先生和一批中青年骨干在长期科研实践和理论研究基础上,提出了探索无机非线性光学晶体的 阴离子基团 理论,并在国际上推出了第一个 中国牌 晶体 偏硼酸钡(BBO);南京大学冯端先生领导开展了 聚片多畴铌酸锂 晶体的研究,为其后闵乃本先生等提出 介电体超晶格 理论和实践拉开了序幕;山东大学在蒋民华先生领导下开展了有机-无机复合(半有机)晶体的研究,提出了 双基元复合 模型,同时也开展了磷酸钛氧钾(KTP)晶体的生长研究㊂在20世纪80年代前,除了KDP 一类水溶晶体外,一直没有综合性能优良的晶体可以将1.064μm激光转换成绿光,应用急需,全世界都在关注㊂蒋先生领导团队经过近两年攻关,找到了和晶体组分相应的多磷酸盐熔剂,用独创的熔盐法生长了优质的KTP 晶体,并依靠深厚的晶体物理研究基础研究了正交晶系晶体特性,成功制作了KTP 晶体倍频绿光器件并实现批量生产,成为中国第一个出口西方国家的高技术产品㊂蒋先生亲自组织生产和经营,从规格㊁质量和价格等多方面与国外客户沟通,面对外商压价战术不急不躁,据理力争,其高超的谈判技巧使外商心悦诚服㊂教授参与外贸,冲破了千年来 君子重义㊁小人重利 的传统观念束缚,打破了我国 高技术只进不出的沉闷局面 ㊂‘人民日报“1986年11月2日以 教授言商为题作专门报道和评论,褒扬蒋先生首开科技成果产业化先河之功绩㊂KTP 晶体出口是当年广交会数额最大的高技术出口贸易项目,同时期KTP 晶体成果获得国家科技进步二等奖㊂20世纪80年代是山东大学晶体研究成果丰收的年代,蒋先生指导研究生发明的磷酸精氨酸(LAP)晶体获得国家发明一等奖;在国际上首次从激光自倍频晶体四硼酸铝钇(NYAB)中得到有效倍频绿光输出,获教育部科技进步一等奖㊂在获得众多科技成果的同时,也凝聚了一支团结拼搏合作创新的科研队伍,为其后㊀第4期王继扬:十年沧桑忆宗师 纪念蒋民华院士逝世十周年591㊀的发展奠定坚实基础㊂20世纪80年代也是山东大学晶体事业发展的光辉年代㊂1982年始,蒋先生为建设国家级科研平台呕心沥血,到教育部㊁国家科委和国家计委等汇报山东大学晶体成就㊂我随蒋先生背着幻灯机四处奔波,用自制的幻灯片向各级领导展示山东大学生长的晶莹剔透DKDP㊁KTP 和NYAB 等晶体,讲述它们的重要性和意义㊂不懈的努力使讨论中的 国家工业发展中心 最后定名为 晶体材料国家重点实验室 并于1984年开始建设,和南京大学固体微结构物理国家重点实验室等十个实验室成为我国首批建设的国家重点实验室,这是当年科技改革中的大事,被称为冲破旧科研体制的 一声春雷 ㊂实验室于1987年通过验收并正式开放运行,实验室的成功实践和经验也成为国内重点实验室建设和运行的日常规范,而蒋先生为晶体材料国家重点实验室所确立的 需求牵引,单晶为本 的方针,也成为晶体材料实验室㊁研究所乃至中国晶体界所普遍接受的指导方针㊂这一时期,以晶体材料研究所为主体,建立了凝聚态物理硕士点㊁博士点和博士后流动站,到20世纪90年代,又建立了材料科学与工程一级学科博士点,还和化学学院共同建立了无机化学博士点,并获批凝聚态物理国家重点学科㊂山东大学成为中国晶体人才培养的摇篮,一批批风华正茂的青年学者㊁工程技术人员从这里走向工作岗位㊂图5㊀晶体材料国家重点实验室验收会(1987年)20世纪80年代,也是中国晶体发展的辉煌时期㊂我国209所铌酸锂晶体被国际同行誉为 中国之星 ,BBO 晶体的发现和应用被美国视为来自中国的挑战,承认中国的晶体研究已经处于国际前沿㊂也在这一时期,中国科学院福建物质结构研究所陈创天和吴以成等在阴离子基团理论的指导下发现和生长的紫外非线性光学晶体三硼酸锂(LBO),被国际晶体界和激光界所应用,并在福州以BBO 和LBO 晶体为主要产品成立了 福晶科技有限公司 ,成为国际知名的晶体材料和器件公司,带动了中国高技术产业的发展㊂也是在这一时期,南京大学闵乃本先生提出了能完美解释一系列晶体生长现象的 亚台阶生长理论 ,被国际上称为 闵氏理论 ,同时聚片多畴晶体的研究也逐步深入,在此基础上提出和形成了 介电体超晶格 理论,一系列崭新的结果令人耳目一新㊂同期,北京中材人工晶体研究院沈德忠㊁黄朝恩先生等采用熔盐法生长了KTP 晶体和LBO 等晶体,特别是沈先生成功地生长了相变点多㊁公认最难生长的晶体之一 铌酸钾(KN)单晶㊂另外,中国科学院上海硅酸盐研究所㊁北京中材人工晶体研究院等单位的水晶㊁云母和金刚石等单晶的研究成果也为国际瞩目;中国科学院物理研究所生长了一系列碘酸盐晶体,中国科学院上海光学精密机械研究所生长了先进的钛宝石激光晶体 这一时期中国人工晶体研究呈现百家争鸣㊁百花齐放的格局,与蒋民华㊁闵乃本㊁陈创天先生及许多晶体界前辈的领导和亲力亲为密不可分,而到20世纪80年代末国家863计划的实施,更为晶体的进一步发展提供了支撑㊂正是由于蒋先生对我国功能晶体的卓越贡献,1991年当选为中国科学院学部委员(院士),当年一起评选为学部委员的还有闵乃本先生等,他们相互支持努力实践,为中国材料科学和工程界作出了杰出贡献㊂图6㊀闵乃本㊁蒋民华和陈创天先生(左起)在第9届国际晶体生长会议(1989年,日本㊀仙台)图7㊀师昌绪先生授予蒋民华学部委员证书(1991年)592㊀人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷从20世纪90年代起,蒋先生的学术领导和影响已经远远超出山东大学和功能晶体的范畴㊂1989年6月,863新材料领域专门成立了人工晶体专家组,负责协调我国人工晶体基础研究和应用转化㊂由闵乃本先生任组长,蒋民华先生任副组长,负责协调统筹各个研究机构的力量协同攻关,为我国人工晶体研究和产业化做了许多工作㊂其后,蒋先生又担任了国家863计划新材料领域功能材料专家组组长,并继曾汉民㊁郭景坤先生后担任了863新材料领域第三届首席科学家㊂蒋先生意气风发,把863新材料领域的工作放在首位,不辞劳苦,走遍大江南北深入调研了解我国新材料领域现状,有序布置了许多前沿研究,特别是针对我国新材料研究的短板进行了布局㊂到目前为止,一些仍起重要作用的项目和成果都曾得到蒋先生的重点关注和支持,且收到了明显的效果,如晶体生长装置的开发,用于MOCVD的有机金属化合物气体的研发,先进电池材料的研究和产业化等㊂蒋先生的深谋远虑㊁高屋建瓴将会为后人所铭记㊂图8㊀ 863计划 新材料领域前四届首席科学家(1999年)图9㊀本文作者与蒋民华先生在863十周年成果展留影2000年7月,在教育部主持下,山东大学㊁山东工业大学和山东医科大学并校成立新的山东大学㊂千禧之年,整合了山东大学材科学科优势力量的山东大学材料科学与工程学院成立,蒋先生亲任院长㊂在他的主持下,山东大学的材料科研力量得到加强㊂其时,蒋先生还特别提出 育晶育人 的思想,倡导科研促教学,以教学培养人才,科研实力和人才培养双管齐下㊂为培养优秀人才,在材料学院成立了材料物理与化学基地班,认真贯彻了当时展涛校长提出的 山东大学要培养国内最好的本科生 要求㊂同一时期,深紫外非线性光学晶体氟代硼铍酸钾晶体(KBBF)的研究正处于关键阶段㊂这种可用于深紫外波段的晶体于20世纪90年代初便已由中国科学院福建物质结构研究所陈创天团队合成,按照 阴离子基团 理论的预测,这是第一个可以实用于深紫外波段的晶体㊂但是,从发现至1999年,由于其独特的层状生长方式导致难以突破实用所要求的2mm厚度难关,国际有影响的刊物Laser Focus World刊文称 深紫外波段呼唤新的中国晶体 ㊂一个偶然的场合,负责KBBF项目的陈创天先生邀我们也参与KBBF晶体的生长攻关,我向蒋先生汇报时,他认真地要求我们认识到工作的难度,并注意搞好合作㊂在与刘耀岗㊁魏景谦教授,以及博士生张承乾等的共同努力下,用不到两年的时间,采用自发成核方法终于在实验室首次生长出厚度超过2mm的KBBF晶体,并从中加工出20mmˑ20mmˑ1.8mm的晶体器件㊂陈创天和许祖彦先生等发明了耦合棱镜专利方法,于2003年首次获得了深紫外谐波光输出,该成果被学术界誉为 实现了3个国际首创,获得2项世界纪录 ㊂这项成果的研究从中国科学院福建物质结构研究所起步,是国内中国科学院理化技术研究所㊁山东大学和中国科学院物理研究所等科研机构在国家 973 计划等支持下获得的合作成果,被誉为 我国不同单位通力合作攻关的典型成果 ㊂KBBF的成功生长和随后在深紫外科学仪器的应用,是我国科技界引以为豪的成就,KBBF晶体及器件也成为我国向西方工业国家禁运的首个高技术产品㊂由于这一成果,蒋先生与陈创天㊁许祖彦先生共同获得2007年求是杰出科技成就集体奖 深紫外非线性光学晶体的发现㊁生长及其应用研究 ㊂2009年Nature杂志以 藏匿的中国晶体珍宝 为题报道了这一成果,称 这是一块完美的晶体,它确实可以使整个领域向前发展,前提是 如果您能够得到它 ,其他国家在晶体生长方面的研究,目前看来还无法缩小与中国的差距 ㊂这一时期,蒋先生在山东大学最为关心和支持的研究工作,除了半导体LED和SiC晶体外,还有激光自倍频晶体㊂在蒋先生领导下,半导体LED已经开花结果,以山东大学成果为基础创立了山东华光光电子公㊀第4期王继扬:十年沧桑忆宗师 纪念蒋民华院士逝世十周年593㊀图10㊀杨振宁先生在 求是奖 庆祝酒会上和陈创天㊁蒋民华和许祖彦先生合影(2007年)司,实现了LED 和LD 产业从材料到器件到生产的全链条贯通,成为国内首屈一指的企业㊂SiC 晶体的研究也从引进人才㊁引进设备开始,到后来从晶体生长㊁加工到器件制备获得全面提升,成为蒋先生从光电功能到半导体晶体转型获得成功的典型范例㊂激光自倍频晶体是指一种晶体同时具备激光介质和非线性光学两方面的功能㊂山东大学从20世纪80年代开始,从四硼酸铝钇钕(NYAB)晶体的生长取得突破到掺镱四硼酸铝钇(YbʒYAB)晶体获得国际最高的瓦级绿光输出,研究持续20年但一直难以产业化㊂由于是完全自主的创新工作,蒋先生尤其重视这类晶体的研究和实用化㊂20世纪90年代末,法国科学家Aka 发现了一类新的非线性光学晶体,是硼酸钙氧钇(YCOB)及同族晶体硼酸钙氧钆(GdCOB)等,其组成Y 或Gd 用激活离子Nd 或Yb 取代就成为激光自倍频晶体㊂这类晶体属单斜晶系,晶体生长和位相匹配等都呈现低对称性特点㊂蒋先生从20世纪80年代始就强调晶体对称性与晶体物理和激光性能关系研究,更强调对晶体低对称性的研究㊂在蒋先生学术思想指导下,我们从提出最佳自倍频晶体筛选原则,到研究这类晶体的低对称特性,理论结合实验终于发现单斜(低对称)晶体的最佳位相匹配方向并不位于主平面,而是位于一个或几个特定方向,该方向的激光倍频效率比主平面上效率会高一个量级,这一重大发现成为这一类晶体实用的关键㊂但是,由于低对称性晶体在实际倍频角度㊁激光参数的各向异性等方面的复杂性,特别是晶体吸收与泵浦的匹配等对输出激光效率等非常关键,这一研究持续起伏十余年,终于在2009年开始在青岛镭视投产,2010年通过由闵乃本院士主持的成果和产业应用鉴定㊂又经历十年,才在产业界开辟一片新天地㊂值得向先生汇报和告慰的是,由先生亲自开拓和支持的这一研究目前正进一步深入,关于激光自倍频晶体的理论和实践,在一代代山大人的坚持和开拓下形成了我国功能晶体研究的又一个特色优势,他和闵先生支持的产业也迈出坚实的步伐㊂2019年镭视公司成立十周年纪念时,以自倍频晶体所生产的绿光模组产值已过亿元人民币,所开发的产品遍及各个方面,为我国国防和经济建设提供了重要支撑㊂这一时期,作为863首席科学家和晶体界的学术领导人,蒋先生竭力推动功能材料的基础研究和产业化,同时作为国际知名的材料科学家,蒋先生担任了国际晶体生长组织的执委,创导开展了中㊁日双边晶体材料生长和材料研讨会,密切加强中日双方的晶体材料研究和合作交流㊂特别是和日本福田教授等发起组织了 亚洲晶体生长和晶体技术国际会议(CGCT) ,并于2005年在北京组织了CGCT-3,团结了亚洲和国际晶体生长界,提高了中国晶体的国际地位,也为我国承担和组织国际晶体生长会议准备了条件㊂2004年,在美国举行的国际晶体生长会议上,尽管大部分中国代表因未能及时获得美方签证缺席会议,但会议还是以优势决定由中国在北京承办第18届国际晶体生长会议(ICCG-18),这是该会第一次由中国承办,蒋先生担任会议主席㊂图11㊀闵乃本㊁蒋民华㊁陈创天㊁佐佐木孝友和吴以成先生合影(左起,1997年)图12㊀北京奥运会火炬手蒋民华(2008年)594㊀人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷新世纪初的十年,是年届古稀的蒋先生最为忙碌的十年,也是他意气风发㊁锐意进取的十年,他经常每日一地,负责各种工作,参加各种会议㊂2008年北京奥运会火炬传递中,蒋先生作为 火炬手 手持奥运火炬英姿飒爽跑完全程,一时传为佳话,他在留影上亲手写下了: 科学研究也需要奥运拼搏精神 ㊂正在积极筹备国际晶体生长会议之时,蒋先生一直健康的身体终于禁不起经年累月的过劳㊂2008年深秋初冬,蒋先生在连续两天会议后又赶往杭州参加会议,从南京到德清途经常州市时,传来蒋先生突发急病的消息,同去的陶绪堂及时前去㊂此次病来突然,病去抽丝,待到次年 五一 才终于痊愈出院㊂第18届国际晶体生长会议于2010年8月8日在北京如期举行,这次盛会参会人数逾千人,中外代表各半,会议的规模㊁交流的深度和广度㊁各项活动的安排备受赞扬㊂当时的国际晶体生长组织主席切尔诺夫教授评论说:这是一次空前的会议,是他经历过的历次国际会议中最好的,希望今后还有机会看到组织得这么好的会议㊂会议高度评价中国晶体界的成就,高度评价蒋先生㊁闵先生和陈先生等中国晶体科学家的成果以及为国际晶体界所作的贡献,然而,作为会议主席的蒋先生因为突然疾病没能参会,成为一大憾事㊂尽管重病缠身,蒋先生仍乐观向上,甚至在手术后的日子里还向往着为中国晶体界贡献自己的才智和力量㊂我们也希望有蒋先生指路,有蒋先生循循善诱和谆谆教导,然而天不遂人意,病魔终究毫不留情地夺去了我们的热望㊂图13㊀病后康复的蒋民华先生和图14㊀蒋民华先生(2009年,北京国际会议中心)夫人汪复宁教授(2009年)蒋先生离我们而去已经整整十年了!十年时间,在历史中不足长河之水一滴,但世事沧桑,过往难追,抚今思昔,蒋先生的身影还历历在目,他的教诲正音犹在耳㊂这十年中,特别是近两年,我们更是在认真地反思,如何能更好地继承和发扬蒋先生开创的事业?真正认识和实践这点也是不容易的事情㊂蒋先生一生光明磊落,博大精深,充满着人格魅力㊂这种人格魅力,包含了他一心向党㊁为国为民的政治向心力,登高望远㊁高屋建瓴的科学洞察力,团结拼搏㊁协作创新的人际凝聚力,奋勇向前㊁永不言败的科研战斗力,以及宽大包容㊁平易近人的领导亲和力㊂正是蒋先生的人格魅力及其卓越的领导能力,造就了山东大学晶体事业的辉煌,他为中国和国际晶体生长界贡献了毕生的精力和才智,是中国晶体科学研究长路上一座高耸的丰碑!在新时代我们更要努力发扬蒋先生的精神,为中国晶体事业的振兴而努力!有朝一日,希望我们能欣慰地报告蒋先生,您用自己的心血开辟的科学道路的前沿,新曙光已经出现,中国功能晶体的成就将令世界亿万人羡慕,它将更庄严而绚烂地照亮全世界!我们希望以此告慰蒋先在天之灵㊂蒋先生,您安息吧!致谢:本文初稿请汪复宁㊁葛传珍㊁俞琳华女士以及吴以成㊁祝世宁㊁欧阳世翕㊁黄朝恩和陈皓明等先生审阅,蒋宛莉协助写作并提供了蒋先生的照片,在此衷心感谢!。
我国晶体学研究现状
晶体学是研究晶体的结构、性质、合成和应用的一门学科。
自20世纪以来,我国在晶体学领域取得了长足的发展。
我国的晶体学研究机构主要有中科院物理所、北京大学、复旦大学、南开大学等。
近年来,我国在晶体生长与制备、晶体学理论与计算、晶体材料性质与应用等方面取得了不少重要进展。
晶体生长与制备方面,我国的研究重点主要集中在半导体材料和功能晶体的研制上。
例如,我国研究人员成功地制备了高品质的氮化镓晶体,这种晶体具有优异的光电性能,可以应用于高速电子器件和紫外光电探测器等领域。
在晶体学理论与计算方面,我国研究人员提出了许多新的理论模型和算法。
例如,基于第一性原理计算的密度泛函理论在我国得到了广泛的应用,可以帮助研究人员理解晶体的结构与性质。
晶体材料性质与应用方面,我国的研究主要集中在光电子材料、功能材料和生物医学材料等领域。
例如,我国研究人员成功地制备了一种新型的聚合物发光晶体材料,这种材料具有高发光效率和优异的稳定性,可以应用于LED显示屏等领域。
总体来看,我国的晶体学研究不断发展壮大,不仅在理论研究方面取得了重要进展,而且在晶体材料的制备和应用上也有不少亮点。
随着我国科技水平的不断提高,相信晶体学研究将为我国的科技创新和经济发展带来更多的机遇和挑战。
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2364研究论文人工晶体学报第49卷[3]Dekker C.Solid-state nanopores[J].Nature Nanotechnology,2007,2(4):209-215.[4]Li J,Gershow M,Stein D,et al.DNA molecules and configurations in a solid-state nanopore microscope[J].N ature Materials,2003,2(9):611-615.[5]Yanagi I,Ishida T,Fujisaki K,et al.Fabrication of3-nm-thick Si3N4membranes for solid-state nanopores using the poly-Si sacrificial layerprocess[J].Scientific Reports,2015(5):14656.[6]Jutzi F,Wicaksono D H B,Pandraud G,et al.Far-infrared sensor with LPC V D-deposited low-stress Si-rich nitride absorber membrane Part1.Optical absorptivity[J].Sensors&Actuators A:Physical,2009,152(2):119-125.[7]Tellier C R.Anisotropic etching of silicon crystals in KOH solution[J].Journal of Materials Science,1998,33(1):117-131.[8]马建,王欣,李堃,等.基于氮化硅薄膜纳米孔制备及DNA分子检测[J].东南大学学报(自然科学版),2017,47(2):265-270.[9]武灵芝,吴宏文,刘丽萍,等.基于聚焦离子束的氮化硅纳米孔的制备和表征[J].生物物理学报,2013,29(3):203-212.[10]Biswas K,Kai S.Etch characteristics of KOH,TMAH and dual doped TMAH for bulk micromachining of silicon[J].Microelectronics Journal,2006,37(6):519-525.[11]张锦,冯伯儒,杜春雷,等.反应离子刻蚀工艺因素研究[J].光电工程,1997(24):46-51.[12]苟君,吴志明,太惠玲,等.氮化硅的反应离子刻蚀研究[J].电子器件,2009(5):864-866+870.[13]Knizikevicius R,Kopustinskas V.Influence of temperature on the etching rate of SiO?in CF4+0?plasma[J].Microelectronic Engineering,2006,83(2):193-196.[14]吴文娟,张松,韩培育,等.快速制备单晶Si片绒面的研究[J].人工晶体学报,2011,40(2):352-358.[15]Glembocki0J,Palik E D,De Guel G R.Hydration model for the molarity dependence of the etch rate of Si in aqueous alkali hydroxides[J].Journal of the Electrochemical Society,1991,138(4):1055-1063.[16]Shikida M,Sato K,Tokoro K,et parison of anisotropic etching properties between KOH and TMAH solutions[C].Twelfth IEEEInternational Conference on Micro Electro Mechanical Systems.IEEE,2002.[17]Shin Hyeon-Jin,Park In-Sung,Jang Yong-Ju,et al.Fabrication of free-standing nanoscale SiNx membranes with enhanced burst pressure viaimproved etching process[J].Sensors&Actuators A:Physical,2019(9):297.中国晶体学会晶体应用与产业分会成立大会在福州召开2020年12月6日,在中国晶体学会指导下,中国晶体学会晶体应用与产业分会成立大会在中国科学院福建物质结构研究所召开。
功能性人工晶状体定位导航的研究进展罗怡;刘馨;卢奕【摘要】在屈光白内障手术时代,手术导航系统提供了精准的多功能平台,可在白内障手术过程中实现持续、自动、实时的眼位追踪和导航.术中的无痕标记,提高了散光型人工晶状体(IOL)的定位准确性和多焦点IOL的居中性;术中的实时测量,可提高角膜屈光术后IOL计算准确性,使功能性IOL精确定位.CALLISTO eye导航系统具有术中投射、切口定位、撕囊辅助定位和IOL定位导航功能,可与Forum大数据管理平台无缝衔接;VERION导航系统具有参考图像追踪、制订手术计划和手术引导等功能.两种导航系统各有特点及优势,可实现个性化屈光手术设计.%In the phacorefractive age , surgical image-guided system provides precise multifunctional platform for cataract surgery .Continuous , automated and real-time eyeball tracking and navigation , and intraoperative marking without a trace could be achieved .Alignment of toric intraocular lens ( IOL ) and centrality of multifocal IOL were improved.Intraoperative real-time measurement of the operated eye could improve the accuracy of IOL power calculation after keratorefractive surgery .Therefore, precise position of functional IOLs were achieved .CALLISTO eye image-guided system possesses the functons of view superimposed assistance , incision assistant , continuous curvilinear capsulorhex assistant , Z ALIGN-Toric IOL assistant and seamless connection with Forum big data management platform .VERION image-guided system possesses the functions of reference image tracking , surgery planning and navigation .Both image-guided systems have its characteristics and advantages and could help with individualized phacorefractive surgery design .【期刊名称】《中国眼耳鼻喉科杂志》【年(卷),期】2017(017)002【总页数】5页(P105-109)【关键词】功能性人工晶状体;导航系统;白内障;手术【作者】罗怡;刘馨;卢奕【作者单位】复旦大学附属眼耳鼻喉科医院眼科上海 200031;复旦大学附属眼耳鼻喉科医院眼科上海 200031;复旦大学附属眼耳鼻喉科医院眼科上海 200031【正文语种】中文随着白内障手术技术的日臻完善,从复明手术向屈光手术时代迈进,各种功能性人工晶状体(intraocular lens, IOL)不断涌现,手术也日趋完美。
标题:我国化学家在功能配合物研究中的重大突破在当今世界,功能配合物的研究领域备受关注。
这些有机配合物具有多样的性质和应用,例如在材料科学、医药和能源领域的应用。
近年来,我国化学家在功能配合物研究中取得了许多重大成就,为该领域的发展做出了杰出贡献。
本文将从深度和广度两个角度探讨我国化学家在功能配合物研究中的成就,并结合个人观点进行分析。
一、功能配合物的定义和分类功能配合物是指具有特定功能的配合物化合物,其中包含一个或多个中心金属离子和配体。
根据其应用和性质,功能配合物可分为催化剂、荧光染料、金属有机框架等多种类型。
这些配合物在催化、生物成像、材料制备等领域具有重要应用价值。
二、我国化学家在功能配合物研究中的突破1. 新型催化剂的设计和合成我国化学家通过合理设计新型配体并与金属离子配位,成功构筑了许多高效的催化剂。
这些催化剂在有机合成、环保催化等领域展现出了卓越的性能,并取得了良好的应用前景。
2. 荧光功能配合物的研究与应用我国化学家在荧光功能配合物领域开展了深入的研究,成功合成了多种具有特殊荧光性能的配合物。
这些荧光功能配合物在生物成像、传感器等领域展现出了广阔的应用前景。
3. 金属有机框架材料的合成和应用金属有机框架是一类具有多孔结构的配合物材料,我国化学家在其合成方法和性能调控方面取得了一系列重要突破,为其在气体吸附、分离等领域的应用提供了有力支持。
三、对我国功能配合物研究的展望尽管我国在功能配合物研究领域取得了重大成就,但与国际领先水平仍存在一定差距。
未来,我国化学家需要加强与国际合作,加大对高水平人才和先进设备的引进和支持,进一步提升我国在功能配合物研究领域的国际地位。
在我看来,功能配合物作为一种多功能的化合物,在未来将发挥越来越重要的作用。
我国化学家在此领域的研究成果也必将为我国在材料科学、医药和能源领域的发展做出更大贡献。
总结我国化学家在功能配合物研究中取得了许多重大成就,尤其在新型催化剂、荧光功能配合物和金属有机框架材料领域的研究上表现突出。
一、实验目的1. 了解光电功能晶体的基本特性;2. 掌握光电功能晶体的制备方法;3. 分析光电功能晶体的光电性能;4. 探讨光电功能晶体在光电子领域的应用。
二、实验原理光电功能晶体是一种具有光电效应的晶体,能够将光能转化为电能。
在光电子领域,光电功能晶体广泛应用于太阳能电池、光探测器、光通信等领域。
本实验主要研究光电功能晶体的制备、性能分析及其应用。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器:激光器、光谱分析仪、紫外-可见分光光度计、电子天平、高温炉、研磨机、切割机等;2. 实验材料:单晶硅、掺杂剂(如磷、硼等)、溶剂(如乙醇、丙酮等)、光敏材料等。
四、实验步骤1. 光电功能晶体的制备(1)单晶硅制备:将单晶硅原料放入高温炉中,加热至1500℃左右,进行熔融生长,得到单晶硅棒。
(2)掺杂:将制备好的单晶硅棒切割成薄片,用掺杂剂进行掺杂,得到掺杂硅片。
(3)光敏材料制备:将掺杂硅片放入溶剂中,加入光敏材料,进行浸泡、研磨,得到光敏材料涂层。
2. 光电性能测试(1)光谱分析:使用光谱分析仪对光敏材料涂层的光谱特性进行分析,研究其吸收光谱、发射光谱等。
(2)光电特性测试:将光敏材料涂层固定在电路板上,接入激光器和紫外-可见分光光度计,测试其在不同波长下的光电响应特性。
3. 光电功能晶体应用研究(1)太阳能电池:将制备的光电功能晶体用于太阳能电池,研究其在光电转换效率、稳定性等方面的性能。
(2)光探测器:将光电功能晶体用于光探测器,研究其在光敏度、响应速度等方面的性能。
五、实验结果与分析1. 光电功能晶体制备结果通过实验,成功制备了掺杂硅片和光敏材料涂层,其外观呈均匀、透明的薄膜状。
2. 光电性能分析(1)光谱分析:光敏材料涂层在可见光范围内具有较宽的吸收光谱,有利于提高光电转换效率。
(2)光电特性测试:光电功能晶体在可见光范围内具有较好的光电响应特性,光电流与光强呈线性关系。
3. 光电功能晶体应用研究(1)太阳能电池:制备的光电功能晶体太阳能电池在光照条件下,光电转换效率可达15%左右。
功能材料的研究与进展报告功能材料的研究与进展报告题目:功能材料的研究进展课程名称:先进功能材料学院:材料与冶金学院专业:材料物理班级:xxx学号:xxxx学生姓名:xxxx指导老师:xxx随着经济的迅速发展,人们对材料的需求日益增加。
为了满足这些现代技术对材料的需求,世界各国都非常重视功能材料的研究和开发。
功能材料作为现代技术的标志,引起了各国的关注,已经成为材料科学中的一个分支学科,并在不同程度上推动或加速了各种现代技术的进一步发展。
本篇综述简单介绍了功能材料的基本性能、特点和分类及其发展现状和发展趋势。
一、功能材料的基本性能功能材料是以物理性能为主的工程材料的统称, 即指在电、磁、声、光、热等方面具有特殊性质,或在其作用下表现出特殊功能的材料。
功能材料按其显示功能的过程可分为一次功能和二次功能。
一次功能是当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于同种形式时, 材料起能量传送部件作用, 又称载体材料, 主要有: (1) 力学功能如惯性、粘性、流动性、润滑性、成型性、超塑性、高弹性、恒弹性、振动性和防震性; (2) 声功能如吸音性、隔音性; (3) 热功能如隔热性、传热性、吸热性和蓄热性; (4) 电功能如导电性、超导性、绝缘性和电阻; (5) 磁功能如软磁性、硬磁性、半硬磁性; (6) 光功能如透光性、遮光性、反射光性、折射光性、吸收光性、偏振性、聚光性、分光性; (7) 化学功能如催化作用、吸附作用、生物化学反应、酶反应、气体吸收; (8) 其它功能如电磁波特性( 常与隐身相联系) 、放射性。
二次功能是当向材料输入的能量和输出的能量属于不同形式时, 材料起能量转换部件作用, 又称高次功能, 主要有: (1) 光能与其它形式能量的转换, 如光化反应、光致抗蚀、光合成反应、光分解反应、化学发光、感光反应、光致伸缩、光生伏特效应、光导电效应; (2)电能与其它形式能量的转换, 如电磁效应、电阻发热效应、热电效应、光电效应, 场致发光效应、电光效应和电化学效应; (3) 磁能与其它形式能量的转换, 如热磁效应, 磁冷冻效应、光磁效应和磁性转变; (4) 机械能与其它形式能量的转换, 如压电效应、磁致伸缩、电致伸缩、光压效应、声光效应、光弹性效应、机械化学效应、形状记忆效应和热弹性效应。
新型功能材料—声子晶体研究进展与应用前景随着社会科技的进步,新型功能材料在各个领域中得到了广泛的应用。
声子晶体作为一种新型的功能材料,具有独特的结构和性质,在声子学、光子学、能源转化等领域中有着广泛的研究前景和应用价值。
本文将从声子晶体的概念、结构和性质、研究进展以及应用前景等方面进行探讨。
声子晶体是一种具有周期性结构的材料,由宏观结构单元和微观结构单元组成。
宏观结构单元是由微观结构单元构建而成的,而微观结构单元则是由原子、离子或中性分子等构成的。
根据声子晶体中微观结构单元的布局和排列方式不同,可以划分为一维、二维和三维声子晶体。
声子晶体的性质主要受声子特性的调控。
声子是晶体中固有的振动模式,其频率和动量决定了声子的性质。
声子晶体具有带隙结构,即在一定频率范围内,声子无法传播,这种特性类似于光子晶体对光的调控。
此外,声子晶体还具有声学透射、能量传输等独特的声波传播特性。
这些特性使得声子晶体在声子学和光子学中有着广泛的应用。
在声子晶体的研究进展方面,近年来取得了一系列重要的突破。
一方面,研究者通过设计不同的微观结构单元和排列方式,实现了声子晶体对声音和光的调控。
例如,通过调节声子晶体中微观结构单元的尺寸和形状,可以实现声子带隙的调控,从而控制声波的传播和吸收。
另一方面,研究者还开发了各种制备声子晶体的方法,如光子晶体模板法、溶胶凝胶法等。
这些方法的发展为声子晶体的制备提供了更多的选择和可能性。
声子晶体具有广阔的应用前景。
首先,在声子学中,声子晶体可以用于声子带隙材料的制备。
这些材料可以用于制造声子滤波器,实现对特定频率声音的过滤和隔离。
此外,声子晶体还可以用于声波传感器和超声治疗等领域,实现对声波的精确控制和应用。
其次,在光子学中,声子晶体可以用于制备光子带隙材料。
这些材料可以用于制造光子晶体光纤和光子带隙导波器等光学器件,实现对特定频率光的传输和调控。
此外,声子晶体还可以用于制备高效的太阳能电池和光催化剂等能源转化和环境治理领域。
晶体学的发展趋势及研究热点晶体是最重要的物质凝聚方式之一。
晶体学是研究晶体的形成、组成、结构与性能之间的内在联系及晶体生成的原理与应用、实验方法和技术的一门科学,研究内容包括各种晶体的性能表征、生长机理、结构测定等,研究方向集中在生物医学、药物研发、材料科学、纳米技术、应用化学、固体物理等相关领域的应用方面,研究热点为X射线晶体学、电子及中子晶体学、新型中子及同步辐射光源、各类新型高效探测器等。
1)生物大分子晶体学。
生命现象的主要物质基础是蛋白质、核酸、糖类、脂质为主体的生物大分子,每一个重要生物大分子及其复合物精确三维结构的阐明几乎都会揭示一项基本的结构-功能相关机理。
生物大分子晶体学主要应用晶体学方法、技术研究生命物质的精确三维结构及其与生物功能的关系,研究方法包括X射线晶体学、电子晶体学、冷冻电子显微术、多维核磁共振等,而随MAD、SAD等相对简易、低成本的结构解析方法的成熟,使生物大分子晶体学在一个结构-功能关系高度统一的层次上推动一些重要生物学问题及人类健康、疾病和医药研发深入发展。
生物大分子晶体学的研究热点为生物膜蛋白、生物大分子复合物及组装体、结构基因组学。
研究前沿及发展趋势为:①膜蛋白的结构生物学:将在研究有重大科学价值及与重要疾病直接相关的一系列膜蛋白的结构与工作机理的同时,深入研究膜蛋白重组表达、纯化及结晶的规律。
重要期待是:优化、发明新的真核生物膜蛋白表达体系,实现重组膜蛋白的大量表达;重组膜蛋白复合体,解析复合体的结构;综合运用各种生物物理及生物化学手段研究膜蛋白的构象变化,深入理解其工作机理;通过电镜或电子晶体学研究膜蛋白在磷脂层或生物膜中的结构信息;②生物大分子复合物及组装体的结构研究:核糖体、RNA聚合酶Ⅱ等能从天然物质提取的适合晶体学研究的大复合物只会越来越少,生物大分子复合物样品常规化制备的唯一出路是复合物的重组,掌握样品制备技术成为重要任务;而从方法上看,电镜单颗粒结构分析和复合物中的单个和亚复合物的晶体结构对于整体结构的成功解析将起重要作用;③结构基因组学:应重点关注以蛋白质家族为代表的新的蛋白质结构解析、膜蛋白三维结构的研究、与人类重大疾病相关的蛋白质结构研究;④整合结构生物学:利用整合结构生物学途径研究生物大分子组装体、破解重要生命现象/重大疾病相关的复杂“生物大分子机器”的结构;⑤结构细胞生物学:利用单分子成像技术、冷冻电子层析方法、高分辨率电镜单颗粒结构分析技术等,精确了解细胞内参与生命活动的生物大分子的定位、分布及相互作用,将分子水平的结构和功能与细胞水平的生命活动联系起来,更精确地了解“细胞社会”。
人工晶状体眼调节功能研究进展(一)【摘要】近年来对拟调节功能的研究成为眼科领域关注的热点。
现综述众多学者人工晶状体眼拟调节功能的研究,包括区分调节和拟调节的概念、人工晶状体植入术后拟调节力的影响因素;并概述具有拟调节功能的人工晶状体发展近况。
【关键词】拟调节人工晶状体Progressinthestudyofpseudophakicaccommodation AbstractResearchonpseudophakicaccommodationisoneofthehottopicsinop hthalmology.Abriefreviewonthepseudophakicaccommodationisgiveninthis paper,includingtheconcept,themethodsofmeasuringandtheinfluentialfacto rsofthephsudoaccommodation.Recentadvancesofsomepseudoaccommoda tiveintraocularlens(IOL)arealsoreviewed.·KEYWORDS:pseudophakicaccommodation;intraocularlens0引言自1949年HaroldRidley医师植入了世界上第一枚人工晶状体(Introculerlens,IOL)的近几十年来,白内障手术方式从白内障囊内摘除术、白内障囊外摘除术、超声乳化白内障吸除术(Phaco)及激光乳化白内障术等进程,以及透明晶状体摘除联合人工晶状体植入,术后面临的首要问题是调节力丧失,视近困难。
若预期保留了一定的近视屈光度数(通常为0.00~-0.75D),这样术后远近视力均不佳。
近年来国内外学者对人工晶状体眼调节功能进行了大量的研究。
现将一些学说、众多学者的相关研究结果及具有拟调节功能的IOL进行如下综述。