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光照揭示有机晶体生长依赖的表面化学：阿司匹林的偏振拉曼光谱与计算研究
摘要： 理解和控制晶体表面是当代材料科学中的关键问题。有机晶体表面因其具有多种不同官能团终止面的复杂性而更具挑战性。这些交替终止面会影响表面化学性质，并对诸多材料特性产生调控作用。虽然现有表面表征工具众多，但能明确识别官能团的化学信息手段却很少。偏振拉曼光谱是一种多功能工具，可为分子材料提供详细的化学信息，当配置为显微镜系统时，还能实现微米尺度的基底成像。本研究通过偏振拉曼技术探究阿司匹林的表面化学特性：通过分析不同生长条件下获得的晶体，我们将生长溶剂与表面终止面相关联，并解决了文献中关于<100>晶面性质的争议性结论。我们的研究结果得到了表面及其振动光谱的详细第一性原理计算支持。该研究确立了偏振拉曼显微镜作为有机表面科学工具的潜力——当与预测性建模相结合时，它能提供理解并最终控制表面化学的有效途径。
关键词： 阿司匹林、第一性原理建模、晶体生长、偏振拉曼光谱、表面终止、晶格动力学
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过甲胺和甲醇的氢钝化作用全面理解Si(100)-2×1表面终止：一种理论方法
摘要： 我们运用密度泛函理论，通过小分子脱氢过程，从机理上探究了以甲胺和甲醇为封端试剂的Si(100)-2×1重构表面封端行为。两种封端试剂首先在Si(100)-2×1表面形成两种吸附加合物（一种为化学吸附模式，另一种为物理吸附模式），脱氢过程由此启动。通过分析活化能垒发现，采用任一试剂经脱氢实现硅表面封端在动力学上均具有相近可行性。我们进一步通过几何参数分析与自然布居电荷分析详细考察了各封端过程的机理。键合评估表明：硅表面吸附物上的氢抽取具有不对称性——电正性的表面硅原子抽取一个氢负离子，而电负性的表面硅原子抽取一个质子。此外还观察到氢负离子从吸附物向硅表面的转移先于质子转移发生。总体而言，本理论阐释为胺类与醇类对Si(100)-2×1重构表面的封端机制提供了理解，将激励研究者设计更多类型修饰半导体器件。
关键词： 键合评估，Si(100)-2×1重构表面，脱氢，势能面，表面终止
更新于2025-09-23 15:21:01
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控制纳米金刚石中氮空位中心的荧光特性
摘要： 控制纳米金刚石中氮空位中心的荧光特性是其应用于医学和传感器领域的重要因素。然而，目前深入解析这些特性潜在影响因素的研究报道较少，且仅聚焦于少数几个因素。本研究针对该问题，系统考察了电子辐照注量与表面终止条件对纳米金刚石中NV色心荧光特性的影响规律。结果表明：缺陷中心相互作用（特别是不同氮缺陷与辐射诱导晶格缺陷）以及表面官能团等工艺参数，对NV色心的荧光强度、荧光寿命及电荷态比例具有显著调控作用。通过时间相关单光子计数技术，我们建立了快速宏观监测纳米金刚石样品荧光特性的方法。研究发现，通过调控辐射处理工艺、退火处理及表面终止方式，可实现NV色心荧光特性的定向调控甚至精确调谐。
关键词： 荧光寿命、电荷态比、纳米金刚石、表面终止、氮空位中心、荧光特性、电子辐照
更新于2025-09-22 13:52:01
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钙钛矿异质结构研究中几何模型的比较
摘要： 基于第一性原理计算，研究了不同几何模型对LaAlO3/SrTiO3钙钛矿异质结构电子性质理论结果的影响。结果表明：超晶格模型能反映界面n型导电性，但难以描述异质结构的绝缘体-金属转变；含真空层的三明治和薄膜模型可考虑表面终止效应对界面电子性质的影响。构建模型时选择AlO2或LaO原子层作为最外层表面终止，会导致异质结构呈现显著不同的电子性质——AlO2终止结构中存在内建电场，而LaO终止结构则不存在。因此，AlO2终止结构能清晰阐释异质结构的绝缘体-金属转变及电荷转移机制。钙钛矿材料的内建电场、原子起伏与表面终止效应共同决定了界面导电性。该研究结果有助于构建理论模型，并为探究其他钙钛矿异质结构中的新奇电子性质提供参考。
关键词： 钙钛矿异质结构、表面终止、理论模型、第一性原理方法
更新于2025-09-10 09:29:36
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表面终止和层厚度对LaNiO?薄膜电子结构的影响
摘要： 我们采用第一性原理密度泛函理论计算，研究了表面终止方式和层厚对SrTiO3衬底上LaNiO3薄膜电子结构的影响。单胞厚度的NiO2终止薄膜因负电荷转移能而在费米能级处呈现赝能隙；而1.5单元胞厚度的LaO终止薄膜则因较大的交换分裂产生1.0电子伏特的绝缘带隙。对于更厚的NiO2或LaO终止薄膜，金属态迅速恢复，与块体镍酸盐的特性相似。我们的结果表明电子性质强烈依赖于层厚，并为理解LaNiO3薄膜中的金属-绝缘体转变提供了深刻见解。
关键词： 表面终止、电子结构、层厚度、LaNiO3薄膜、金属-绝缘体转变
更新于2025-09-04 15:30:14