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　　研究小组简介

　　近几年，本小组在王成伟教授的指导下，主要从事四方面的研究工作：

　　 1）高度有序的碳纳米管阵列复合结构的场致电子发射研究

　　我们用多孔阳极氧化铝（AAO）模板，进行电化学或化学气相沉积（CVD），成功地制备出大面积高度取向的金属/AAO、半导体/AAO以及碳纳米管/AAO等纳米有序阵列自组装复合结构。在此基础上，首次提出并尝试直接将这种纳米线、管阵列结构作场电子发射实验研究。结果表明，这种纳米有序阵列复合结构具有良好的场电子发射特性。我们提出的这种CNTs/AAO纳米阵列复合结构的场发射阴极具有如下明显的优点：1）这种自组装形成的碳纳米管阵列比用传统方法制备的微尖阵列的长径比大、密度高（109-1011/cm2），这也许对于提高其场发射电流密度、发射的稳定性和寿命都非常有益；2）这种纳米线管复合的有序阵列结构阴极其制备工艺简便、易大面积生长、结构均匀、成本低、易器件化加工；3）该结构的场发射阴极更容易掺杂改性，使之在电子注入和发射性能的改善方面大有余地；4）这种结构似有助于了解各发射单元间相互耦合关系，利于纳米阵列结构场发射机理的深入研究。即可以通过各种手段对纳米材料基本单元的结构进行控制，使之有可能从实验上对纳米结构中基本单元的几何尺寸、单元之间的间距进行调控，以便进一步认识它们之间的耦合效应，探索纳米结构场发射由人为调制而出现的新现象、新规律。

　　 2）金属/AAO纳米有序阵列复合结构光学特性研究

　　对金属/介质纳米复合结构光学特性的研究始于20世纪80年代中期，由于介质限域和量子限域效应，在其结构的表面等离子共振波长附近表现出新颖的光学特性，其线性光学响应出现一个强的吸收带，同时其非线性光学响应也表现出明显的增强效应。由此，对金属/介质纳米复合结构薄膜表面等离子共振波长附近的光学响应及其应用研究十分有意义，备受人们关注。由于表面等离子共振特性本质上依赖于金属纳米粒子与介质宿主材料的构成和相互作用，因此，纳米粒子的尺寸和形状的改变，甚至还包括改变表面等离子共振吸收带的峰位、强度和波带宽度等均被广泛研究，并已具有很好的应用前景。

　　因此，我们进一步优化了制备高度有序的金属/AAO纳米阵列复合结构的工艺参数，较系统地考察了分别由几种不同金属（Co，Ni，Ag，Cu）植入AAO模板后，合成的纳米有序阵列复合结构样品的光反射、透射和吸收等一般光学特性，专门研究了各系列结构样品吸收边的频移、金属纳米粒子表面等离子激元共振吸收特性及其特殊的半导体光学特性等．在此基础上，发现了这类复合结构独特的光学特性与制备工艺参数群之间的强相关性，并较深入地探讨了二者所遵循的内在规律。

　　3）有机/无机纳米有序阵列复合结构光电子能量转换与输运特性研究

　　能源问题将是21世纪人类面临的最大技术问题。人们从20世纪70年代开始探索将一些具有共轭结构的有机小分子化合物和共轭聚合物运用到光伏（PV）电池。尽管目前全固态有机PV电池的光电能换能效率普遍低于5%，但它拥有成本和资源方面的优势。如果能在光电转换性能上取得进一步的突破，全固态有机PV电池将可能在未来的经济建设和日常生活中得到广泛使用，其市场前景十分诱人。由于有机材料体系的结构复杂，人们对该类材料的电子输运特性的认识尚不深入，目前对大多数有机半导体器件的分析仍沿用无机半导体结构概念和模型。其实，二者的电荷分离和输运机理有本质的不同，这亟待从概念的抽象和模型的建立方面做深入的基础探究。可以说，该领域的研究课题机遇和挑战并存。

　　4）高温高压条件下物质结构及热力学特性的分子动力学研究

　　物质的热力学特性主要包括熔化、热容量、热膨胀、热传导、热稳定性、状态方程等，所涉及的重要热力学参量有等温体积弹性模量KT、体积热膨胀系数α、等压热容CP、等容热容CV以及Grüneisen 参数γ 等。这些非线性参量是固体中原子（或分子）作非简谐振动的表征，它们在凝聚态物理、材料科学、地球物理等学科的研究中有重要的意义。该小组主要研究了ZnO、MgO 以及GaN的高压熔化曲线和热力学参量。

　　小组成员

姓名	职称	研究课题	E-mail
李燕	讲师	金属/AAO纳米有序阵列复合结构光学特性研究	Liyan-nwnu@163．com
王建	讲师	有机/无机纳米有序阵列复合结构光电子能量转换与输运特性研究	wangjian@nwnu．edu．cn
李守义	硕士研究生	金属/AAO纳米有序阵列复合结构光学特性研究	lllllsy@sohu．com
刘玉孝	硕士研究生	高温高压下ZnO和GaN材料热力学特性的分子动力学研究	liuyyxx@126．com
马保宏	硕士研究生	有机/无机纳米有序阵列复合结构光电子能量转换与输运特性研究	Mbh125@126．com
陈建彪	硕士研究生	高度有序的碳纳米管阵列复合结构的场致电子发射研究	Chen_jianbiao@126．com
宋婷	硕士研究生	高温高压下ZnO和GaN材料热力学特性的分子动力学研究	ssttssqq@126．com

学术交流

　　本研究小组在国内与北京大学、北京师范大学、南京大学、兰州大学、中国科学院物理研究所、兰州化学物理研究所、中国空间技术研究院510所等单位相关专业的研究小组有密切的学术交流与合作；在国外与美国的罗切斯特大学（University of Rochester）、日本的名古屋大学等相关专业的研究小组也建立了良好的学术交流关系。

　　研究项目成果及发表论文

· 　　课题

· 　　王成伟，模板法有序阵列复合结构的场电子发射特性研究，甘肃省自然科学基金（ZS021-A25-029-C），2002.1-2004.12

· 　　董晨钟，王成伟，周效信，原子分子物理及低维结构功能材料的研究，西北师大科技创新项目（KJCXGC-214），2001.3-2005.12

· 　　王成伟，有机/无机纳米阵列复合结构的场致发射特性研究，中科院化物所固体润滑国家重点实验室开放基金，2006.1-2008.12

· 　　王成伟，空间质子单粒子翻转几率数值计算与分析，中国空间技术研究院510所国家重点实验室开放基金，2003.11-2004.12

· 　　论文

　　2006年

　　[1]．Chunchang Zhao，Yong Zhang，Chengwei Wang，et al．Synthesis of homopolymer containing diphenyl end-capped oligothiophene co-oligomer unit in the side chain．Org．Lett．2006．8（8）：1585-1588．

　　[2]．李燕，王成伟，Cu/AAO纳米有序阵列复合结构的光吸收特性，高等学校化学学报，2006，27（6）：1101-1105．

　　[3] 王成伟，吕国才，李燕，王建，财满镇明，Cu/AAO纳米有序阵列复合结构的光学特性研究，光学学报，2006，26（4）：581

　　[4] 赵新宏，王建，李燕，吕国才，王成伟，用有效介质理论研究Au/AAO纳米复合结构的光学特性，西北师范大学学报（自然科学版），2006，42（1）：46．

　　[5] 赵新宏，王成伟，王建，李燕，吕国才，用有效介质理论模拟Ag/AAO纳米复合结构的光学常数，西北师范大学学报（自然科学版），2006，42（2）：59．

　　[6] 吕国才，李燕，王建，赵新宏，王成伟，不同电解液中制备多孔阳极氧化铝薄膜光致发光特性比较研究，西北师范大学学报（自然科学版），2006．42（2）：54．

　　[7] 李守义，王成伟，李燕，王建，吕国才，草酸电解液中制备的多孔阳极氧化铝薄膜光致发光特性，西北师范大学学报（自然科学版），2006．2（5）：47．

　　[8] Xiaowei Sun，Zijiang Liu，Qifeng Chen，Yandong Chu，Chengwei Wang，Thermal expansivity and bulk modulus of ZnO with NaCl-type cubic structure at high pressures and temperatures，Physics Letters A．2006，360：362．

　　2005年

　　[7]．王成伟，王建，李燕，刘维民，徐洮，孙小伟，力虎林，多孔阳极氧化铝薄膜光学常数的确定，物理学报，2005，54（1）：429

　　[8]．王建，王成伟，李燕，刘维民，财满镇明，Ag/AAO纳米有序阵列复合结构等效光学常数的确定，物理学报，2005．54（12）：5920

　　[9]．Xiaowei Sun，Qifeng Chen，Chengwei Wang，Yan Li，Jian Wang．Melting and isothermal bulk modulus of the rocksalt phase of ZnO with molecular dynamics simulation．Physica B．2005，355：126-133．

　　[10]．李燕，孙小伟，王建，徐洮，刘维民，力虎林，王成伟，Ni、Co/AAO纳米有序阵列复合结构光吸收特性的比较研究，光学学报，2005，25（1）：77-82．

　　[11]．李燕，王成伟，刘维民，Ag/AAO纳米有序阵列复合结构等离子共振吸收特性研究，光学学报，2005，25（12）：1649

　　[12]．Xiaowei Sun，Qifeng Chen，Yandong Chu，Chengwei Wang．Properties of MgO at high pressures：shell-model molecular dynamics simulation．Physica B．2005，370：186-194．

　　[13]．Xiaowei Sun，Qifeng Chen，Yandong Chu，Chengwei Wang．Structural and thermodynamic properties of GaN at high pressures and high temperatures．Physica B．2005，368：243-250．

　　[14]．孙小伟，楮衍东，刘子江，刘玉孝，王成伟，刘维民，高温高压下闪锌矿相GaN 结构和热力学特性的分子动力学研究，物理学报，2005．54（12）：5830-5836．

　　2004年

　　[15]．李燕，王成伟，田军，钴/氧化铝纳米有序阵列复合结构的光学特性研究，物理学报，2004，53（5）：318

　　[16]．李燕，王成伟，金属/AAO纳米有序阵列复合结构的光学特性研究，中国化学会第二十四届学术年会，长沙，2004，4

　　[17]．李燕，王成伟，徐洮，铜/多孔阳极氧化铝纳米有序阵列复合结构体系的光吸收特性，中国功能材料及其应用学术会议，北京·秦皇岛，2004，9

　　[18] 王建，李燕，王成伟，阳极电压对多孔阳极氧化铝薄膜光学常数的影响，中国功能材料及其应用学术会议，北京·秦皇岛，2004，9

　　[19]．孙小伟，李燕，王成伟，MgO材料高压熔化特性的分子动力学模拟，中国功能材料及其应用学术会议，北京·秦皇岛，2004，9

　　2003年

　　[20]．X．H．LI，W．M．LIU，C．W．Wang and H．L．Li．Copolymerization of pyrrole and aniline nanofibrils and field emission property of the resulting copolymer．Journal of Materials Science Letters．2003．22：1519．

　　[21]．李燕，李梦轲，王成伟，低压化学气相沉积法制备单壁碳纳米管，功能材料，2003，34（5）：538

　　2002年

　　[22]．D．H．Qin，C．W．Wang，Q．Y．Sun，H．L．Li．The effects of annealing on the structure and magnetic properties of CoNi patterned nanowire arrays．Applied Physics A．2002，74 （6）：761-765．

　　[23]．C．Lin，C．W．Wang，and X．L．Zhang．Series solution for the Schr¨odinger equation with a long-range spherically symmetric potential．Proc．R．Soc．Lond．A．2002，458：1285-1290．

　　[24]．M．K．Li，M．Lu，L．H．Kong，C．W．Wang，H．L．Li，et al．Photoluminescence Properties of Silicon Nanowires and Carbon Nanotube-Silicon Nanowire Composite Arrays．Chinese Physics Letters，2002．19（11）：1703-1706．

　　[25]．M．K．Li，M．Lu，C．W．Wang，H．L．Li．Preparation of well-aligned carbon nanotubes/silicon nanowires core-sheath composite structure arrays in anodic aluminum oxide templates，Science in China B．2002，32 （2）：438-442．

　　2001年

　　[26]．C．W．Wang，Z．Wang，M．K．Li，H．L．Li．Well-aligned polyaniline nano-fibril array membrane and its field emission property．Chemical Physics Letters，2001，341：431～434．

　　[27]．C．W．Wang，M．K．Li，H．L．Li，Well-aligned Carbon nanotube array membrane and its field emission properties，Science in China A．2001，44（2）：234-240．

　　[28]．M．K．Li，C．W．Wang，H．L．Li．Synthesis of ordered Si nanowire arrays in porous anodic aluminum oxide templates，Chinese Science Bulletin，2001．46 （21）：1793～1795．

　　[29]．覃东欢，彭勇，王成伟，潘善林，Co-Ni 合金纳米线有序阵列的制备与磁性研究，物理学报，2001．50 （1）：144-148．

　　三、获奖

序号	项目名称	项目完成人（*）	获奖时间	获奖等级
1 　　2	纳米有序自组装复合结构的制备、物性及其应用研究　　国家基础教育课程改革与高师物理教育专业教学改革的研究与实践	王成伟（3）　　王成伟（5）	2001 　　2004	甘肃省科技进步三等奖　　甘肃省教学成果二等奖