V2O3、药物共晶和碳纳米管的太赫兹光谱研究

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太赫兹波是指频率范围从0.1到10THz的电磁辐射(1THz=1012Hz),属于远红外波段。材料的太赫兹光谱通常包含了丰富的物理和化学信息,如半导体材料的载流子以及杂质和缺陷的信息、超导体材料的能隙,生物大分子中的振动信息和纳米材料的吸收信息等,因此太赫兹光谱在物理化学、医药生物以及材料科学等方面都有重要的应用。太赫兹时域光谱(Terahertz time-domain spectroscopy,简称THz-TDS)技术是近20年来发展起来的一种非常有效的相干探测技术。这种测量方法具有信噪比高、稳定性好、带宽大以及可在室温下工作的优势,并能同时测量太赫兹脉冲在通过样品后振幅和相位信息的变化,因而可以确定样品的材料参数,如复介电常数等,目前这种方法广泛地用于多种材料的太赫兹光谱测量中。本文对V2O3粉末、药物共晶和碳纳米管的太赫兹光谱进行了研究,主要工作如下:1.为了观察V2O3粉末由绝缘体态到金属态的相变过程,我们用太赫兹时域光谱技术对V2O3混合粉末样品在8K-220K的温度区间中进行测量。通过分析V2O3样品在太赫兹频段的幅值和相位信息,得到所测样品的折射率、介电常数等光学参数。我们用Maxwell-Garnett有效媒质理论(Effective medium theory,简称EMT)联系Boltzmann函数来描述样品的介电特性。理论所得结果与实验吻合很好,进一步验证了在相变温度附近V2O3粉末中的金属域部分体积分数随温度升高而逐渐增加,导致了相变的发生。2.THz-TDS技术在药剂学领域的应用受到越来越广泛的关注。共晶作为一种新的药物固体型态,在药剂学中有很大的应用价值,它可以大大改善药物的理化性质,是目前药物研发的一个新的热点。研究药学试剂共晶在THz波段的光谱性质,对于探测和全面了解样品结构、性质及分子间的相互作用有着积极的科学意义。本文采用溶液合成法制备了巴比妥和苯甲酸、丁二酸、丙二酸的共晶样品,应用THz光谱对共晶进行了表征。结果表明:在巴比妥分子与苯甲酸、丁二酸和丙二酸分子之间形成了氢键,产生新的晶格结构,即共晶,在THz吸收光谱上产生了新的吸收峰。3.碳纳米管具有特殊的物理、化学和机械性能,有着广阔的应用前景。本本我们通过THz-TDS系统对碳纳米管样品进行测量,得到其折射率和吸收光谱,并比较了不同温度掺杂N、与PE不同比例混合及不同元素掺杂得到的碳纳米管样品的THz吸收光谱。实验结果为进一步研究碳纳米管的掺杂以及碳纳米管材料的应用提供了依据,有一定的参考价值。
其他文献
多铁材料是指铁电铁磁等多种序参量同时共存的材料,它们之间相互耦合从而使多铁材料表现出独特的磁电效应,在存储传感等领域有着广泛的应用。迄今为止,发现的具有磁电效应的单相化合物中磁电效应普遍较弱,而且大部分只有在低温条件下才具有磁电效应,离实际应用还比较遥远。而多铁性复合材料的磁电耦合效应比单相化合物高很多,能够实际应用的希望很大。目前研究的多铁复合薄膜多为由铁电与铁磁相复合而成的复合薄膜,磁电耦合的