离子诱导气溶胶成核过程的研究

离子诱导成核是大气气溶胶形成的重要路径之一。大气中团簇离子的形成,主要由宇宙射线电离空气产生的初级离子与H2O、H2SO4、HNO3、NH3、有机物等物质发生的离子-分子反应而产生。成核是团簇离子生长和蒸发相互竞争的一个过程,团簇离子生长到临界核尺寸时,便可自发生长。研究表明临界核大小约1.6 nm,对应的粒子的质量数在5000 amu以上。离子诱导生成的气溶胶粒子对气候的影响以及离子诱导成核在大气成核事件中是否占主要作用还存在很大争议,这需要进行进一步的外场观察、理论模拟、实验室研究来充分弄清离子诱导成核机理。     

大气中草酸根水合物光电子能谱与红外谱理论研究

离子诱导成核是大气中重要的成核类型,也是大气中新粒子的主要来源之一,它能对大气中新粒子的形成产生重要的影响。通过草酸根水合物的光电子能谱和红外谱模拟发现水分子的个数会影响团簇的稳定性。相对于C2O 42?(H2O)3 团簇分子第四个水分子的加入,能够有效地稳定草酸根分子上两个发生库伦排斥的电子。草酸根水合物团簇中水分子之间的相互作用要弱于水与草酸根之间的相互作用。红外谱的模拟展示水分子的个数对草酸根的核结构影响较小。     

2-甲基甘油酸-硫酸/甲磺酸团簇的大气物化特性研究

气溶胶通过散射或吸收长波和短波辐射影响着地球的气候系统。 2-甲基甘油酸是一种气溶胶示踪剂, 在 大气观测和成核实验中被多次观测到。而硫酸和甲磺酸作为非常重要的气溶胶前体物, 也受到广泛的关注。基于 DF-MP2-F12/VDZ-F12 结合 M06-2X/6-311++G(3df,3pd) 理论方法对 2-甲基甘油酸-硫酸/甲磺酸团簇进行了计算模拟, 分析了其在大气中的物理化学性质。结果表明 2-甲基甘油酸-硫酸团簇和 2-甲基甘油酸-甲磺酸团簇的吉布斯自由能 具有相同的温度依赖性。 2-甲基甘油酸-硫酸/甲磺酸团簇会优先蒸发 2-甲基甘油酸分子而不是硫酸/甲磺酸分子, 且随 着尺寸增加, 2-甲基甘油酸分子的蒸发速率迅速增加。此外, 还计算了 2-甲基甘油酸-硫酸/甲磺酸团簇的瑞利散射强 度和极化率, 有助于理解此类团簇对大气光辐射的影响。     

离散偶极子方法研究雾霾随机簇团粒子的光散射特性

分析硫酸、硫酸、硝酸盐、碳和有机碳等组成的雾霾污染物簇团,基于团簇 -团簇凝聚模型(CCA),对簇团粒子的随机三维结构进行了模拟,构建不同成分,不同形状簇团粒子,在此基础上运用离散偶极子近似法计算了雾霾簇团粒子的光散射性质,进而仿真计算了不同形状的雾霾簇团粒子的光学散射,分析了雾霾簇团粒子散射场强度随散射角、效率因子与尺度因子变化关系,偏振度随散射角的变化结果。计算结果可用于分析大气雾霾特性和大气光传输特性。     

氢分子团簇的实验和理论研究

氢分子是宇宙中结构最简单的分子，而它的团簇是分子团簇科学的研究模型。目前，氢分子团簇的结构和动力学仍是基础科学研究的热点之一。氢分子团簇的实验和理论研究主要集中在三个方面：团簇的形成条件和尺度分布；团簇的电离能和出现势；以及氢分子团簇的量子化学计算研究等。我们主要介绍了国外氢分子团簇实验和理论研究的现状，同时也对我们在氢团簇的光电离研究方面取得的进展进行了介绍，希望能为以后氢分子团簇的基础和应用研究提供一些参考信息。     

北京城市大气高含氧有机分子的定量测量 #br#

大气高含氧有机分子是二次有机气溶胶的重要前体物。使用气态硫酸分子作为大气高含氧有机分子的替代 物评估其在硝酸根-大气常压界面化学电离飞行时间质谱离子化过程中的电离效率, 并基于高分辨率差分电迁移率粒 径谱仪串联飞行时间质谱建立了质谱传输效率的矫正方法, 从而建立了大气高含氧有机分子的半定量方法。在此基 础上开展了北京冬季大气高含氧有机分子的外场观测, 识别了约一百一十个大气高含氧有机分子, 表征了它们的浓度 变化趋势和化学组成特征。研究发现羟基自由基在大气高含氧有机分子生成过程中具有重要作用, 而氮氧化合物也 会参与其中。从挥发性分布看, 该地区冬季高含氧有机分子中归于极低挥发性有机化合物 (ELVOC) 的最多, 低挥发性 有机化合物 (LVOC) 次之, 表明该地区大气高含氧有机分子在大气颗粒物上的凝结对二次有机气溶胶的形成具有重要 贡献。     

直拉型Si单晶中金属杂质对氧沉淀行为的影响

本文研究了直拉型Si单晶中Cu和Fe杂质对氧沉淀行为的影响．尽管Si晶体中Cu杂质的浓度远高于Fe杂质，但发现Cu对氧沉淀行为没有影响，而Fe会明显增强氧的沉淀速率．实验结果表明Cu在Si中形成低密度、大尺寸的沉淀物团簇，与Si晶体生长后业已存在的微小氧沉淀物中的绝大多数没有相互作用；相反地，Fe杂质与微小氧沉淀物相互作用，形成高温下稳定的复合粒子，充当了氧沉淀的有效成核中心．     

银纳米团簇在HOPG表面上的控制生长

由于银与高定向热解石墨(highly oriented pyrolytic graphite,HOPG)面间的相互作用很小,银在HOPG表面上的生长通常采取三维的Volmer-Weber模式,得到空间分布不均匀的银团簇。本文分别采用加热氧化和氩离子轰击来改变HOPG衬底的表面结构,并用扫描隧道显微镜(STM)研究了银在它们上面的生长过程。实验结果表明：在氩离子轰击过的HOPG表面上,可以得到大小基本一致、空间分布均匀的银纳米团簇,实现了银团簇的控制生长．氩离子轰击导致了平整的HOPG表面产生缺陷,这些缺陷对银原子的扩散进行限制并成为优先成核中心,最终形成均匀的银纳米团簇。     

Si_xN~±_y团簇离子的形成和稳定性研究

结合ＤＶ－Ｘα方法的理论计算结果，对激光蒸发方法产生的ＳｉｘＮ团簇离子的形成和稳定性进行了细致的研究。发现上述四簇离子可能以ＳｉＮ３或ＳｉＮ４作为初始单元，较大的团簇离子可由某种单元与另一质谱上较稳定的复合分子组成。质谱强度变化的规律表明：若团簇离子质量是Ｓｉ原子量的倍数时，呈现极大值，此时，团簇离子包含偶数个Ｎ原子。其奇偶性是由初始单元强度差异引起的。     

激光烧蚀掺杂氧化硅气凝胶产生SiO_2团簇的实验研究

利用飞行时间质谱方法．研究了多种掺杂氧化硅气凝胶在激光作用下在负离子通道中的团簇形成特性．测得几个主要的ＳｉＯ２团簇系列．讨论了掺杂物在激光能量吸收及传输与团簇产生机理中的重要作用。     

大气Criegee中间体检测方法研究进展

烯烃臭氧化反应是大气对流层中发生的极为重要的反应。Criegee中间体作为烯烃臭氧化过程的关键中间体,其化学反应是大气OH自由基、有机酸、硫酸以及硝酸盐等物质的重要来源,因而受到充分的关注。因Criegee中间体寿命短暂,其检测方法很少。目前如何检测该物质是颇为热门的难题。总结了最近几年Criegee中间体测量方面的研究成果,包括各种检测方法及其特点。简单地将这些方法分为直接检测和间接检测两大类。最后比较了这些检测方法并对未来的研究方向作了展望。     

NH3 对二甲苯光氧化形成二次有机气溶胶的影响

二甲苯是一种重要的人为源 VOC, 也是城市地区 SOA 的重要前体物。二甲苯光氧化形成的 SOA 受多种环 境因素影响, 而 NH3 对该反应形成的 SOA 生成产率及反应机制的影响尚不清楚。基于室内烟雾箱模拟系统, 探讨了 NH3 对二甲苯光氧化形成 SOA 质量浓度、物理特性及化学组成的影响。研究表明, 在低浓度条件下, NH3 对二甲苯 光氧化生成 SOA 具有明显的促进作用, 结合气溶胶质谱结果发现 NH3 促进醛酮类物质进入颗粒相以及含氮有机物的 生成是导致 SOA 质量浓度增加的主要原因。此外, NH3 能够提高邻二甲苯生成 SOA 的吸光度, 但是对对二甲苯无明 显影响。分析表明, 相较于对二甲苯, 邻二甲苯光氧化会生成大量醛类物质, NH3 与醛类发生美拉德反应是导致 SOA 吸光性增加的主要原因。     

Sn42Bi57Ag1无铅焊膏用活性剂的优化设计

针对Sn42Bi57Ag1无铅焊料开发出一种低温无铅焊锡膏,着重研究助焊剂中活性剂对焊锡膏润湿性能的影响。以铺展性能作为主要评价指标,通过回流焊接实验,对用于助焊剂的7种有机酸进行了筛选。最终选取了性能较好的甲基丁二酸、己二酸、水杨酸与丁二酸四种有机酸进行正交试验,通过量化分析选取正交试验水平,根据方差分析确定助焊剂中活性剂的最佳组合。结果表明:有机酸的复配能显著改善焊点铺展情况,当甲基丁二酸、己二酸、水杨酸与丁二酸质量比为2∶3∶5∶2时,Sn42Bi57Ag1无铅焊膏的润湿性能优异,焊点铺展率达86.52%。     

Continuous,Atmospheric Process to Create Organic Clusters and Nanostructured,Functional Films

An atmospheric process based on compressed CO₂ is used to create stable clusters of small organic molecules. These clusters, 1–10 nm in size, are used as building blocks to assemble thin films on various substrates. Cluster assembly of these films is verified by using low‐angle X‐ray diffraction. The surface quality of these cluster‐assembled films is similar to that of films usually prepared via the vacuum process. Several functional organic light‐emitting diode devices have been prepared, in which only the doped emissive layer has been deposited by our process. The radiometric features and efficiencies of these devices match those of vacuum‐built devices. Atomic force microscopy of these molecular clusters reveals that they are liquid‐like at standard atmospheric conditions. Coatings of these clusters on cloth and stainless steel have been found to be superhydrophobic in nature.     

氨基酸影响草酸钙成核和生长的SEM和XRD研究

应用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了不同种类氨基酸对尿结石主要成分一水草酸钙(COM)晶体生长的影响,这些氨基酸分别为酸性氨基酸谷氨酸、天冬氨酸、中性氨基酸苯丙氨酸及碱性氨基酸组氨酸.结果表明:氨基酸主要通过静电作用影响草酸钙的结晶.酸性氨基酸在抑制COM成核的同时促进其生长;碱性的组氨酸在0.01 mmol/L～0.1 mmol/L浓度区间内抑制成核,而在0.1 mmol/L～1.0 mmol/L区间则促进COM成核;中性的苯丙氨酸在0.01 mmol/L～0.1 mmol/L区间抑制COM的生长,而在0.1 mmol/L～1.0 mmol/L区间抑制COM的成核.研究氨基酸对含钙尿石晶体生长的影响,对探索氨基酸及富含酸性氨基酸残基的蛋白质在尿石形成过程中的作用及合成肽在尿石治疗的潜在应用方面有重要意义.     

Colloidal Stabilization of Calcium Carbonate Prenucleation Clusters with Silica

Calcium carbonate precipitation proceeds via a complex multistage scenario involving neutral ion clusters as precursors and amorphous phases as intermediates, which finally transform to crystals. Although the existence of stable clusters in solution prior to nucleation has been demonstrated, the molecular mechanisms by which they precipitate are still obscure. Here, direct insight into the processes that drive the transformation of individual clusters into amorphous nanoparticles is provided by progressive colloidal stabilization of different transient states in silica‐containing environments. Nucleation of calcium carbonate in the presence of silica can only take place via cluster aggregation at low pH values. At higher pH, prenucleation clusters become colloidally stabilized and cannot aggregate. Nucleation through structural reorganization within the clusters is not observed under these conditions, indicating that this pathway is blocked by kinetic and/or thermodynamic means. The degree of stabilization against nucleation is found to be sufficient to allow for a dramatic enrichment of solutions with prenucleation clusters and enable their isolation into the dry state. This approach renders direct analyses of the clusters by conventional techniques possible and is thus likely to facilitate deeper insight into the chemistry and structure of these elusive species in the future.