Plasmon-enhanced spectroscopy with shell-isolated mode

当可见光照射在具有纳米结构的贵金属（金、银、铜）表面时，或者波矢量与介质-金属界面的波矢匹配时，会引起金属内部电子的群体性振荡——等离激元共振（plasmonresonance）。因为等离激元共振的激发，金属纳米结构会将可见光光子局限在亚波长范围的近场里。同时，随之被增强的局域电磁场会使表面附近探针分子的拉曼或荧光信号放大，该现象被称为表面增强拉曼光谱（SERS）或荧光光谱（SEF）。表面增强拉曼光谱是一种基于表面等离激元共振的纳米光子学技术，因为能够提供类似于“指纹”一样的特征振动光谱信息，而在材料科学、表面科学、生命科学以及人们实际生活中备受关注。尤其是当两个纳米结构互相靠近时，因为等离激...When a noble metal nanostrucutre surface is illuminated by a visble light, or the light meets the wave vector at a dielectric-metal interface, a collective oscilation of electrons within noble metal (e.g. Au, Ag, and Cu) will be induced, which is known as plasmon resonance. Due to the excitation of SPR, photons will be confined in a sub-wavelength near field. Meanwhile, Raman scattering or fluores...学位：理学博士院系专业：化学化工学院_物理化学学号：2052013015385

In situ probing electrified interfacial water structures at atomically flat surfaces using Raman spectroscopy

自然界中水无处不在，人们对水分子的研究已经长达一个多世纪。特别是在材料表面，从原子结构层面理解界面水所发生的各种物理和化学过程，将有利于指导能源和环境领域中开发更好的技术和器件。文献中采用振动光谱已经推知了水在金属界面的不同构型，如四配位水、三配位水、表面特性吸附水、自由水等。然而，仍然缺乏这些界面水在不同电位下清晰的构型图像。李剑锋教授课题组采用不受体相水干扰的表面增强拉曼光谱，首次在金（111）和（100）单晶电极表面上获得了界面水的拉曼信号，并且在析氢反应过程中原位观测到了界面水的两种构型转变。发现界面水随着电位的负移，由“平行”结构向“单端氢朝下”，再向“双端氢朝下”变化。程俊教授课题组采用从头算分子动力学理论方法，模拟出不同电位下，在双电层中界面水的三种构型以及相应的氢键数目，与实验数据很好地吻合，进一步揭示了双电层的原子级结构。该研究首次在实验和理论层面，将界面水的构型转变以及氢键断裂与精确的电极电势标尺进行关联，对探知双电层的三维结构具有指导性意义。 该研究工作通过厦门大学校内合作完成，化学化工学院李剑锋教授和程俊教授为通讯作者，田中群教授提供了重要指导。李超禹博士（现美国麻省理工学院博士后）和乐家波博士（现能源材料化学协同创新中心博士后）为共同第一作者，王耀辉博士生在实验上提供了帮助，物理系的陈舒博士和杨志林教授为本工作开展了电磁场增强计算【Abstract】Molecular structures of solid/liquid interfaces are of fundamental interest, and play significantly in the efficiencies of energy storage and conversion. To elucidate the structures of electric double layers at electrochemical interfaces under bias potentials, we have collaborated in situ Raman spectroscopy and ab initio molecular dynamics, and for the first time distinguished two structural transitions of interfacial water at electrified Au(111) and Au(100) single crystal electrode surfaces. Towards negative potentials, the interfacial water molecules evolve from structurally “parallel” to “one-H-down”, and further to “two-H-down”.Concurrently, the number of hydrogen bonds among the interfacial water shows an overall decrease along with the negative shift of the potential, and undergoes two transitions as well. Our findings shed light on fundamental understanding of electric double layers and electrochemical processes at the interfaces.National Natural Science Foundation of China (Grants No. 21373166, 21522508, 21775127, 21521004, 21321062 and 21621091). 该工作得到国家自然科学基金委的大力资助，也得到了固体表面物理化学国家重点实验室、谱学分析与仪器教育部重点实验室、能源材料化学协同创新中心的支持

Observation of inhomogeneous plasmonic field distribution in a nanocavity

等离激元材料和器件中电场的强度分布是等离激元技术及其应用的重要基础。虽然针尖增强光谱成像技术的发展已经实现了亚纳米的横向空间分辨率，并发现了亚纳米级电场的不均匀性，但是迄今人们对电场的纵向场强分布仍然知之甚少。李剑锋教授课题组设计了一种具有~2Å空间分辨率的分子尺，利用金单晶基底和壳层隔绝金纳米粒子来构筑等离激元纳米腔，并通过分子尺的拉曼信号强度，精准地直接表征纳米腔中的纵轴方向上高度不均匀的场强分布。中国科学技术大学罗毅教授课题组利用基于量子场论的局域场光谱理论，精确地模拟得到了与实验相符的等离激元纳腔中的场分布，并发现了因分子自聚焦作用而引起的“等离激元梳”。该工作提供了一种通用有效的定量表征纳腔中场强分布的方法，完善了对等离激元学基础的理解，为超高空间分辨的拉曼光谱成像、光学力调控分子组装、单分子反应操控提供指导。 该工作是在李剑锋教授和中国科学技术大学罗毅教授共同指导下完成的。实验部分主要由李超禹（论文第一作者，已毕业博士）、温宝英（在读博士）、李松波（已毕业硕士）完成，复旦大学段赛研究员（论文共同第一作者）和陈舒（已毕业博士）进行了局域场光谱理论计算。谢立强（已毕业博士）和毛秉伟教授帮助完成了扫描探针显微镜实验。浙江师范大学周小顺教授和王亚浩老师提供了自组装膜表征方面的重要帮助。印度的Kathiresan、叶龙武教授课题组和浙江大学陆展教授课题组在分子合成方面提供了重要帮助。瑞士伯尔尼大学Wandlowski教授和田中群教授为该工作提供了指导。【Abstract】The progress of plasmon-based technologies relies on an understanding of the properties of the enhanced electromagnetic fields generated by the coupling nanostrucutres.Plasmon-enhanced applications include advanced spectroscopies, optomechanics, optomagnetics and biosensing. However, precise determination of plasmon field intensity distribution within a nanogap remains challenging. Here, we demonstrate a molecular ruler made from a set of viologen-based, self-assembly monolayers with which we precisely measures field distribution within a plasmon nanocavity with ~2-Å spatial resolution. We observed an unusually large plasmon field intensity inhomogeneity that we attribute to the formation of a plasmonic comb in the nanocavity. As a consequence, we posit that the generally adopted continuous media approximation for molecular monolayers should be used carefully.The progress of plasmon-based technologies relies on an understanding of the properties of the enhanced electromagnetic fields generated by the coupling nanostrucutres1,2,3,4,5,6. Plasmon-enhanced applications include advanced spectroscopies7,8,9,10, optomechanics11, optomagnetics12 and biosensing13,14,15,16,17. However, precise determination of plasmon field intensity distribution within a nanogap remains challenging. Here, we demonstrate a molecular ruler made from a set of viologen-based, self-assembly monolayers with which we precisely measures field distribution within a plasmon nanocavity with ~2-Å spatial resolution. We observed an unusually large plasmon field intensity inhomogeneity that we attribute to the formation of a plasmonic comb in the nanocavity. As a consequence, we posit that the generally adopted continuous media approximation for molecular monolayers should be used carefully.The Swedish National Infrastructure for Computing is acknowledged for computer time. S.D. is sponsored by Shanghai Pujiang Programme (grant no. 19PJ1400600). 该研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、安徽省量子信息技术引导专项等的资助和支持

一种透明聚酰亚胺树脂及其制备方法

本发明涉及一种透明聚酰亚胺树脂及其制备方法，在透明聚酰亚胺的制备路线上，采用芳香亲核取代的方法来替代传统的二酐二胺缩聚方法，克服传统的二酐二胺缩聚制备时由于1,4‑环己烷二胺碱性太强而导致的成盐析出的问题，同时选用酚酞、取代酚酞、苯酚红或取代苯酚红来抑制电荷转移络合物在聚酰亚胺分子内和分子间的形成，提高了透明性能和溶解性能。本发明所得的聚酰亚胺树脂的玻璃化转变温度为250～350℃，其薄膜在400nm处的透光率大于80％，在太阳能电池的柔性衬底材料、柔性透明导电膜衬底材料、液晶显示材料等领域有较好的应用前景

改进水平集法模拟不可压缩两相流动时质量守恒的体积校正法

发展了一种体积校正法来改进水平集法模拟涉及相界面变形的不可压缩两相流动时的质量守恒.在传统的重新初始化程序之后,该体积校正法可以根据不连续相的质量亏盈,通过整体移动相界面的位置,使质量亏盈小于预先指定的误差范围.用3个算例验证了包含该体积校正法的水平集算法:二维单气泡或单液滴在液体中的运动,二维水滴通过空气介质落入水池,两个浮力推动的三维变形气泡相互影响下的运动.每个算例中质量守恒都符合要求的精度,数值模拟结果与实验数据吻合

改进水平集法模拟不可压缩两相流动时质量守恒的体积校正法

发展了一种体积校正法来改进水平集法模拟涉及相界面变形的不可压缩两相流动时的质量守恒.在传统的重新初始化程序之后,该体积校正法可以根据不连续相的质量亏盈,通过整体移动相界面的位置,使质量亏盈小于预先指定的误差范围.用3个算例验证了包含该体积校正法的水平集算法:二维单气泡或单液滴在液体中的运动,二维水滴通过空气介质落入水池,两个浮力推动的三维变形气泡相互影响下的运动.每个算例中质量守恒都符合要求的精度,数值模拟结果与实验数据吻合

甘肃临夏地区过去195年最高温度历史重建——基于紫果云杉树轮宽度资料

通过对甘肃临夏松鸣岩地区紫果云杉树轮宽度的分析,发现研究区树轮标准宽度年表与降水、PDSI相关低,而与当地3~10月平均最高温(3月至10月月平均最高温的算术平均值)相关最高(r = 0. 578, p&lt;0. 0001,n = 62)。在此基础上,利用多元回归技术设计转换方程,重建了研究区1818年以来3~10月平均最高温,重建序列的方差解释量达40%(调整自由度后为38%)。重建序列中高温年与低温年的年份大致相当,分别为14. 9%和12. 9% ;重建时段可以分为4个温暖期(1818~ 1854年、1882~1900年、1937 ~ 1966年和2001 ~ 2012年)和3个寒冷期(1855~1881年、1901~1936年和1967~2000年),可与秦岭西部的温度重建结果进行良好的对比;研究区在20世纪后期(2001~2012年平均最高温比1970~1980年平均最高温)有明显的升温趋势,上升0.77℃。空间分析表明,临夏地区3~10月平均最高气温变化具有一定的空间代表性,可以反映黄土高原西部地区气温的历史变化。功率谱分析(MTM)检测出该重建序列在过去195年中存在42.74a, 7.79~3. 18a和2.77a的准周期震荡,可能与PDO和ENSO大尺度海洋耦合作用有关。</p