學(xué)術(shù)報告感想范本
學(xué)術(shù)報告感想范本
在這個(gè)學(xué)期中，老師們將他們的精彩報告講給我們聽(tīng)，我們受益匪淺，我們了解到了怎樣去思考關(guān)于我們研究自己課題的方法，還有思考研究的大致思路，最重要的是告訴我們要不懈的努力，去得到我們想要的預期成果。至于在科研中遇到的難題，更要不斷的去查找文獻，看著(zhù)別人是怎樣研究出來(lái)的。在此，我要感謝老師的悉心教導，將自己的寶貴經(jīng)驗告訴我們。在所有的老師報告中，我對納米材料的報告比較感興趣，這主要是因為我的研究和老師將的內容有共同之處。
目前電子器件已能夠實(shí)現納米量級，而由傳統電介質(zhì)構成的光器件由于衍射極限的限制，尺寸卻還在微米量級，在微型化及高度集成化中遇到瓶頸。因此，為了適應現代信息化的要求，就需要盡快地尋求突破衍射極限的新技術(shù)。
表面等離激元的內涵
近年來(lái)，人們發(fā)現了一種能夠突破衍射極限的新機理，即在金屬/介質(zhì)界面上存在著(zhù)一種表面束縛的電磁波模式，能夠克服衍射極限且可將能量高度限制在分界面處，稱(chēng)為“表面等離子體激元(Surface Plasmon Polaritons，SPPs)”。SPPs 為突破衍射瓶頸帶來(lái)了希望，采用 SPPs作為信息載體，最終可以實(shí)現光電子元器件在納米尺度的高度集成。目前，人們不斷地研究各種方法來(lái)利用 SPPs 實(shí)現亞波長(cháng)光子器件。且通過(guò)研究發(fā)現，與傳統電介質(zhì)構成的光器件相比，基于 SPPs 的光子器件不僅能實(shí)現納米尺度超衍射極限光傳輸的有效調控，而且呈現出了很多特殊的現象及功能。因此，基于SPPs 亞波長(cháng)光器件的研制成為近幾年來(lái)的研究熱點(diǎn)。
SPPs 是約束在金屬/介質(zhì)界面的一種非輻射電磁波，具有很多新的特性，可以突破光的衍射極限，成為近場(chǎng)光學(xué)研究的一個(gè)重要分支。這為亞波長(cháng)集成光學(xué)器件的研究提供了新的途徑，使光電子元器件能夠實(shí)現納米量級上的集成。
表面等離子體激元(SPPs)是局域在金屬表面的一種自由電子與光子相互作用而形成的混合激發(fā)態(tài)，在這種相互作用中，外來(lái)電磁波使金屬中的自由電子產(chǎn)生集體振蕩，光波電磁場(chǎng)和表面電荷振蕩間相互作用最終就形成了具有特殊性質(zhì)的SPPs。
SPPs 的突出特性可概括為以下兩個(gè)方面:
1. 具有局域場(chǎng)增強效應：當入射光波與金屬中的自由電子產(chǎn)生集體振蕩時(shí)，將有一部分入射光能量被限制在介質(zhì)表面，且垂直于界面向兩側呈指數級衰減。因此當一定波長(cháng)的入射光波照在金屬平板時(shí)，反射光會(huì )大幅度地減少從而在金屬表面局域范圍內產(chǎn)生極強的光場(chǎng)。對于納米金屬顆粒，光場(chǎng)入射時(shí)也能夠在顆粒表面產(chǎn)生局域增強場(chǎng)。
2. 具有表面波的特性：SPPs不僅可以沿著(zhù)介質(zhì)表面傳播，而且在其被完全吸收前傳播的距離可達幾個(gè)到幾十個(gè)微米遠。
基于 SPPs 以上優(yōu)異特性，其為制造應用于高速光通信的集成光路帶來(lái)了新的希望。SPPs 與光波的相互作用和其本身性質(zhì)緊密相連，通過(guò)改變金屬表面SPPs 的一些特性，比如改變金屬表面亞波長(cháng)結構，SPPs的色散關(guān)系、激發(fā)模式以及耦合效應等性質(zhì)都會(huì )發(fā)生較大的變化�；赟PPs獨特的光學(xué)特性，近年來(lái)對表面等離子體光學(xué)的研究已經(jīng)成為一門(mén)新興學(xué)科，其在亞波長(cháng)SPPs波導器件、生物傳感、SPPs光刻技術(shù)、新型光源、超高分辨率成像等方面都有著(zhù)廣泛的應用前景�；赟PPs的光 納米材料，能夠在金屬/介質(zhì)界面以SPPs形式引導光的傳播，實(shí)現新的納米材料與納米技術(shù)的飛躍。
納米材料的內涵
納米材料是指特征尺寸在納米數量級(通常指1~ 100 nm)的極細顆粒組成的固體材料。從廣義上講, 納米材料是指三維空間尺寸中至少有一維處于納米量級的材料。通常分為零維材料(納米微粒), 一維材料(直徑為納米量級的纖維), 二維材料(厚度為納米量級的薄膜與多層膜), 以及基于上述低維材料所構成的固體。從狹義上講, 則主要包括納米微粒及由它
構成的納米固體(體材料與微粒膜)。納米材料的研究是人類(lèi)認識客觀(guān)世界的新層次, 是交叉學(xué)科跨世紀的戰略科技領(lǐng)域。
納米材料主要由納米晶粒和晶粒界面兩部分組成。納米晶粒內部的微觀(guān)結構與粗晶材料基本相同, 因此在這方面的研究報道不多。納米材料突出的結構特征是晶界原子的比例很大, 當晶粒尺寸為10nm時(shí), 一個(gè)金屬納米晶內的界面可達610m 時(shí), 晶界原子達15% ~ 50% ,可以用TEM (透射電鏡)、X 射線(xiàn)、中子衍射以及其他方法來(lái)表征納米材料及其結構 。由于納米材料中晶界的原子結構十分復雜,使其在80年代末至90 年代初曾一度成為納米材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。為描述納米晶界結構,人們提出了許多模型,概括起來(lái)可分為三種不同的學(xué)說(shuō) : Gleiter的完全無(wú)序說(shuō)、Siegel的有序說(shuō)和有序無(wú)序說(shuō)。
但是,目前很難用一個(gè)統一的模型來(lái)描述納米晶界的微觀(guān)結構。其原因在于納米材料中的晶界結構相當復雜,它不但與材料的成分、鍵合類(lèi)型、制備方法、成型條件以及所經(jīng)歷的熱歷史等因素密切相關(guān),而且在同一塊材料中不同晶界之間也各有差異�？梢哉J為納米材料中的界面存在著(zhù)一個(gè)結構上的分布,它們處于無(wú)序到有序的中間狀態(tài),有的與粗晶界面結構十分接近,而有的則更趨于無(wú)序狀態(tài)。
材料的結構決定材料的性質(zhì)。納米材料的特殊結構決定了納米材料具有一系列的特異效應。正是由于上述納米材料結構上的特殊性和處于熱力學(xué)上極不穩定的狀態(tài), 導致了它具有各種的特異效應, 其中一種就是表面效應。表面效應是指納米微粒表面原子與總原子數之比, 隨粒徑的變小而急劇增大后引起性質(zhì)上的變化。納米材料的顆粒尺寸小,位于表面的原子所占的體積分數很大,產(chǎn)生相當大的表面能。隨著(zhù)納米粒子尺寸的減小,比表面積急劇加大, 表面原子數及比例迅速增大。由于表面原子數增多,比表面積大,使得表面原子處于/裸露狀態(tài)。周?chē)鄙傧噜彽脑?原子配位數不足,存在未飽和鍵,導致了納米顆粒表面存在許多缺陷, 使這些表面具有很高的活性,特別容易吸附其他原子或與其他原子發(fā)生化學(xué)反應。這種表面原子的活性不但引起納米粒子表面輸運和構型的變化,同時(shí)也引起表面電子自旋、構象、電子能譜的變化。它是納米粒子及其固體材料的最重要的效應之一。由于納米粒子存在界面效應與表面效應,因而產(chǎn)生粒子表面過(guò)剩電荷、電荷載流子的相互作用、魔聚數與粒子穩定性以及粒度控制等研究課題。
納米材料的物理化學(xué)方面性質(zhì)與應用
納米材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)既不同于宏觀(guān)物體,也不同于微觀(guān)的原子和分子。當組成材料的尺寸達到納米量級時(shí),納米材料表現出的性質(zhì)與體材料有很大的不同。在納米尺度范圍內原子及分子的相互作用,強烈地影響物質(zhì)的宏觀(guān)性質(zhì)。納米材料的物理化學(xué)方面性質(zhì)與應用：(1)光學(xué)性質(zhì)與應用(2)電磁場(chǎng)性質(zhì)與應用（3)化學(xué)性質(zhì)與應用(4)催化性質(zhì)與應用 (5)其他性質(zhì)與應用。具體如下：
(1)光學(xué)性質(zhì)與應用
納米材料的光學(xué)性質(zhì)研究之一為線(xiàn)性光學(xué)性質(zhì)。當金屬材料的晶粒尺寸減小到納米量級時(shí), 其顏色大都變成黑色,且粒徑越小,顏色越深,表明納米材料的吸光能力越強。納米材料的吸光過(guò)程還受其能級分離的量子尺寸效應和晶粒及其表面上電荷分布的影響。由于晶粒中的傳導電子能級往往凝聚成很窄的能帶,因而造成窄的吸收帶。
納米材料光學(xué)性能研究的另一個(gè)方面為非線(xiàn)性光學(xué)效應。納米材料由于自身的特性,光激發(fā)引發(fā)的吸收變化一般可分為兩大部分:由光激發(fā)引起的自由電子-空穴對所產(chǎn)生的快速非線(xiàn)性部分和受陷阱作用的載流子的慢非線(xiàn)性過(guò)程。最典型的如CdS納米材料, 由于能帶結構的變化,導致載流子的遷移、躍遷和復合過(guò)程不同于其粗晶材料,因而呈現出不同的非線(xiàn)性光學(xué)效應。Ohtsuka等采用脈沖激光法研究了CdT e納米材料的三階非線(xiàn)性光學(xué)效應, 結果發(fā)現其具有較大的三階非線(xiàn)性吸收系數。采用四波混頻研究InAs納米材料的非線(xiàn)性光學(xué)效應時(shí), 252
發(fā)現量子化的納米晶粒是其呈現非線(xiàn)性的根本原因,而且三階非線(xiàn)性極化率與人射光強度成正比。其他的研究報道還有很多。
此外,納米晶體材料的光伏特性和磁場(chǎng)作用下的發(fā)光效應也是納米材料光學(xué)性質(zhì)研究的熱點(diǎn)。通過(guò)以上兩種性質(zhì)的研究,可以獲得其他光譜手段無(wú)法得到的一些信息。
(2)電磁場(chǎng)性質(zhì)與應用
金屬材料中的原子間距會(huì )隨其粒徑的減小而變小,因此,當金屬晶粒處于納米范疇時(shí), 其密度隨之增加。這樣,金屬中自由電子的平均自由程將會(huì )減小,導致電導率的降低。由于電導率按ad( d為粒徑)規律急劇下降,因此原來(lái)的金屬良導體實(shí)際上已完全轉變成為絕緣體, 這種現象稱(chēng)之為尺寸誘導的金屬-絕緣體轉變。納米材料與粗晶材料在磁結構上也有很大的差異,通常磁性材料的磁結構是由許多磁疇構成的。疇間由疇壁分隔開(kāi), 通過(guò)疇壁運動(dòng)實(shí)現磁化。而在納米材料中,當粒徑小于某一臨界值時(shí),每個(gè)晶粒都呈現單磁疇結構, 而矯頑力顯著(zhù)增長(cháng)。納米材料的這些磁學(xué)特性是其成為永久性磁體材料、磁流體和磁記錄材料的基本依據。
(3)化學(xué)性質(zhì)與應用
納米材料由于其粒徑的減小,表面原子數所占比例很大,吸附能力強,因而具有較高的化學(xué)反應活性。許多金屬納米材料室溫下在空氣中就會(huì )被強烈氧化而燃燒,如TiN納米晶粒(平均粒徑為45 nm )在空氣中加熱即燃燒成為白色的TiO2 納米晶粒。即使是耐熱、耐腐蝕的氮化物納米材料也變得不穩定,暴露在大氣中的無(wú)機納米材料會(huì )吸附氣體,形成吸附層,因此可以利用納米材料的氣體吸附性制成氣敏元件,以便對不同氣體進(jìn)行檢測。
宏觀(guān)體系中均相基元反應的反應級數是由化學(xué)計量數決定的,速率常數不隨濃度和時(shí)間而改變。但是,當處于分子篩籠內反應物的運動(dòng)受到諸如容器、相界、力場(chǎng)、溶劑等空間阻礙及影時(shí),反應的動(dòng)力學(xué)顯示出與均相反應不同的結果。Q zin等人于1991年首次對分子篩籠內的化學(xué)反應進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究,揭示了納米反應器具有不同于氣相和液相的動(dòng)力學(xué)特征。并通過(guò)測定不同溫度時(shí)的反應速率常數,進(jìn)而得到了反應的活化熵和活化能。
(4) 催化性質(zhì)與應用
早在50年代,人們對金屬納米材料的催化性能就進(jìn)行了系統的研究,發(fā)現其在適當的條件下可以催化斷裂H-H、C-C、C-H 和C-O 鍵。這主要是由于比表面積大,出現在表面上的活性中心數增多所致。納米材料作為催化劑具有無(wú)細孔、無(wú)其他成分、能自由選擇組分、使用條件溫和以及使用方便等優(yōu)點(diǎn), 從而避免了常規催化劑所引起的反應物向其內孔緩慢擴散帶來(lái)的某些副產(chǎn)物的生成。并且這類(lèi)催化劑不必附在惰性載體上使用,可直接放入液相反應體系中, 反應產(chǎn)生的熱量會(huì )隨著(zhù)反應液流動(dòng)而不斷向周?chē)鷶U散, 從而保證不會(huì )因局部過(guò)熱導致催化劑結構破壞而失去活性。另外,納米材料作為光催化劑時(shí)因其粒徑小,粒子到達表面的數量多,所以光催化效率也很高。
(5)其他性質(zhì)與應用
除上述幾方面物理化學(xué)特性外,與宏觀(guān)物質(zhì)相比,納米材料在力學(xué)光催化性能、儲氫性能、燒結性能和熱學(xué)(大尺寸固態(tài)物質(zhì)經(jīng)過(guò)超細化后,發(fā)現其熔點(diǎn)將顯著(zhù)降低,當顆粒小于10 nm 量級時(shí)尤為顯著(zhù))等方面也顯示出特異性能。由于納米晶界原子間隙的增加和氣孔的存在, 使納米材料的楊氏模量比粗晶材料減小30%以上。同時(shí), 由于晶粒減小到納米級,使材料的強度和硬度隨粒徑的減小而增大,近似遵從經(jīng)典的Hall-Petch關(guān)系式: Hvd-123 (其中d為平均粒徑,Hv為0.2%屈服強度或硬度)�？梢�(jiàn),納米材料所具有的特性還表現在:硬度高, 可塑性強;高比熱和熱膨脹;高導電率和擴散性;高磁化率和高矯頑力。并且在熔點(diǎn)、蒸氣壓、相變溫度、燒結、超導等許多方面也顯示出與宏觀(guān)晶體材料不同的特殊性能。
總結
這是我在這些報告中獲得最深的感受，讓我了解到科研的魅力所在的同時(shí)，也了解到科研之路的艱辛與成功之后的欣喜。在此，我要再次感謝老師的精彩報告，我們享受到一場(chǎng)知識的盛宴。
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