复习题-前沿.doc

1. 金、银纳米颗粒的等离激元共振峰在光谱上的位置和那些因素有关？金、银纳米颗粒的局域表面等离激元具有什么样的性质？ 举例说明依赖于等离激元性质的应用。纳米结构的等离激元共振峰位置随着颗粒的尺寸形貌而变化（可调谐性）共振峰的位置取决于颗粒的尺寸，形貌以及周围介质情况局域表面等离激元共振现象带来较大的散射截面和局域电场的增强局域的表面等离激元的性质：1.共振的吸收和共振的散射现象2.对周围介质折射率敏感3.局域电场的增强4.共振峰位置的可调谐性局域表面等离激元的应用折射率传感器局域表面等离激元共振峰位置和周围介质的介电常数有关太阳能电池较大的散射截面和局域电场增强表面增强拉曼散射局域电场增强2. 表面增强拉曼散射的电磁增强机理来源于什么？ 增强因子和哪一个物理量的四次方成正比？ 除了电磁增强机理外，还有什么增强机理？举出表面增强拉曼散射的一个应用。金属颗粒在光场的激励下，电子产生集体运动，在表面形成电荷分布，产生表面等离激元共振现象，局域电场得到极大增强，从而使分子感受激发光增强，同时也使产生的拉曼信号增强。化学增强机理： 电荷转移1977年，Albrecht 和 Creighton 提出SERS现象的化学增强机理解释核心在于：吸附的分子和衬底（例如金属表面）之间的电荷转移和相互作用半导体衬底的表面增强拉曼散射效应主要应用：单分子检测生物化学探测微观成像文物成分检测3. 什么是色禁闭 ? 重子和介子的颜色组成是什么样的?4. 根据夸克成分来说明质子的量子数: 自旋、重子数、轻子数、电荷、色荷。5. 材料在吸收了外界的激发能量后，通过某种方式将此能量放出的过程称为“退激发”。发光材料中典型的激发方式和退激发方式各有哪些？请分别简述其过程并举例说明。6. 请分别阐明“上转换发光材料”和“长余辉发光材料”的发光机理。吸收自然光或人造光而发出可见光，而且在激发停止后仍可继续发光。7. 请简述发射光谱和激发光谱的概念，并分别给出两种光谱的基本测量方法。激发光谱：发光的某一谱线或谱带的强度随激发波长的变化。监测某一发光波长，令激发光波长连续变化发射光谱：在某一波长的光激发下，发光强度随发射波长的变化。固定某一激发波长，连续监测发射光波长8. 简述同步辐射与中子散射的相同点和不同点。相同点波动性质-反射、折射、衍射、相干性类似不同点作用性质-中子与原子核、同步与电子同位素分辨、穿透性磁矩性质-中子具有-磁结构9. 简述目前研究中，存在的储氢方式。(1)高压气态储氢 storing hydrogen as a gas(2)液态储氢 liquid hydrogen storage(3)化学反应储氢 storage via chemical reactions(4)吸附储氢 absorption hydrogen(5)金属氢化物储氢 metal hydrides(6)络合氢化物储氢 complex hydride10. 材料从体结构变到纳米结构时，引起能带结构和动量的哪些根本变化？从物理上解释引起这些变化的原因和对物理性能可能造成的影响？答：纳米材料会发生能级在费米面附近不连续和能级变宽的现象，动量会不确定或产生弥散。从物理上解释，久保理论： ；测不准关系。能级间距大与热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚能时，会导致纳米微粒的热、磁、声、光、电及超导电性与块体材料有显著不同。11. 以纳米结构的一个新的物理性能为例，说明这一新物理性能产生的原因，并举例说明其应用前景。热学性能熔点下降， 开始烧结和晶化温度降低，热导率减小。例如：20nm球形Pb微粒的熔点下降了288K。在绝缘体和大部分半导体中，大部分热都是由声子携带着， 即声波量子。热导率可以被认为是声子下降一个温度梯度的散射。由于声子与缺陷、杂质和其它声子碰撞，因此限制了声子平均自由程。在一根纳米线中，声子也经历许多与纳米线壁的碰撞，从而进一步减少了热导率，这也是我们已经熟知的经典体积效应。Si 纳米线的热导率与Si体材料比较减少1000 倍。12. 什么是纳米技术，说说你对纳米技术的理解和它的应用前景答：通过直接操作和安排原子、分子创造新的物质的技术；13. 从超导转变而言，第一类超导体只可能有迈斯纳态(彻底超导态)和正常态两个态，而第二类超导体则有迈斯纳态、混合态和正常态三个态。请问：什么是混合态？答：对第二类超导体，当外磁场大于下临界磁场，小于上临界磁场时，磁场部分地穿过超导体。每根磁通线为一个磁通量子，磁通线中心为半径为相干长度的正常区，外面为超导区。14. 为什么在第二类超导体中会出现混合态？答：因为第二类超导体GL参数大于，界面能为负值，即增加超导态与正常态的界面能使系统能量降低，磁力线通过的区域为超导态，不通过区域为正常态，增大了界面符合能量最低原理。15. 请从相对轨道角动量方面解释d波超导体和s波超导体。答：高温超导体具有d波对称性。d波超导体是一种相对轨道角动量为2的两个电子配对形成的超导体，但是S波超导体是配对电子的角动量为0，S波超导体能隙在整个费米面上都不为0,低能激发是热激发型的，但是d波超导体的能隙在费米面上的一些点上为0，低能激发是非激发型的，因此d波超导体具有和常规S波超导体不一样的性质。d波超导体是非常规超导体中的一种，在非常规超导体家族当中具有一定的代表性。16. 纳米材料主要有哪几种特殊效应？你能否应用这些效应的一个设计一个应用纳米技术的器件？答：量子尺寸效应（能级不连续，能级变宽），量子限域效应（电子空穴形成激子，激子吸收增强，发生蓝移），小尺寸效应（周期性边界条件被破坏，表面原子密度减小产生新物性），表面效应，宏观量子隧道效应（纳米体系中宏观量具有隧道效应），库仑堵塞（充放电不连续，体系越小，所需能量越大）量子隧穿效应（电子越过两量子点间的势垒的现象）。17. (1) 简述迈斯纳效应；(2) 简述如何理解迈斯纳效应。答：超导体只要进入超导态，体内的磁感应强度B总是为零，这种性质称为“完全抗磁性”，即“迈斯纳效应”。来自超导电流的磁屏蔽效应。当超导体处于磁场中时，超导体表面会产生超导电流，此超导电流形成的磁场在超导体内部恰好和外磁场相