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[博士论文] 王建涛
有机化学 中国科学院大学;中国科学院研究生院 2011(学位年度)
摘要:一维硅纳米材料由于具有优越的电子学、光学特性以及能够与传统的硅基工业相兼容等特点,使其控制制备倍受科研工作者的关注。在众多的一维硅纳米材料的控制合成方法中,经典的气相-液相-固相(VLS)机制下的催化剂诱导生长是一种极为重要的控制合成方法。在VLS机制下中,金属催化剂是影响一维纳米结构生长的最重要的因素之一,它能够影响纳米线的尺寸、生长方向以及纳米线的品质(纯度)等,因此,要熟练的利用 VLS机制来控制合成一维纳米结构,必须明确掌握催化剂金属在VLS过程中的功能。此前,在研究VLS机制的过程中,通常只研究纳米尺寸的金属颗粒在诱导纳米线生长中的各种作用,很少涉及较大尺寸的金属颗粒,这使得对催化剂金属的研究不够全面。本文在经典的VLS机制的基础上,系统地研究了不同尺寸的催化剂金属对VLS生长过程的影响,这些低熔点金属的尺寸,从微观的纳米尺度到微米尺寸,甚至到宏观的块体尺度。对这些不同尺寸催化剂金属作用下所得到的不同的纳米结构形貌进行研究,将VLS机制中催化剂金属的作用进行了延伸,同时针对所得到的不同结构发现了一些新的应用。具体研究内容包括:
   第一,以金属铟(熔点156.61℃,沸点2080℃)纳米颗粒作为催化剂,利用CVD方法,得到一系列具有不同夹角的周期性变化硅纳米线结构:直的硅纳米线、弯折的硅纳米线、单边弯折的(锯齿状的)硅纳米线核壳结构。通过对所得到结构进行系统的表征和研究,对其生长机理给出合理的解释。
   第二,以微米级的金属铟作为催化剂,利用CVD方法,合成了以空心的二氧化硅微球为核、以辐射状有序生长的Si/SiOx复合结构纳米线为壳的层次结构。这种功能化的中空微球具有极强的黏附能力。通过对这种结构生长过程的研究,对其生长机理给出合理的解释。
   第三,以金属锡块(熔点231.93℃,沸点2602℃)作为催化剂,利用CVD方法,在锡块表面制备了大面积竖直生长的Si/SiOx层次结构纳米线结构。这种具有特殊形貌的竖直的硅纳米线表面表现出超疏水的性能。
   第四,将第三章中所得到的Si/SiOx层次纳米线阵列转移到柔性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)的基底上,并加以处理,得到了以柔性的PDMS为基底,两端导通的竖直生长的硅纳米线阵列。这种柔性的硅纳米线阵列结构不仅能够大大增强硅纳米线的光催化性能,而且由于其具有柔性和两端导通的特性,使它能够很容易的被制作成为各种特殊器件。
   本文在VLS机制下,通过对不同尺寸的低熔点金属诱导所得到的不同形貌纳米结构的研究,深入了解了VLS机制中金属催化剂的作用,对经典VLS理论中金属的作用做了扩展;同时,这种在不同尺寸的金属催化剂颗粒的诱导下所得到的不同结构,为自下而上组装能够实际应用的纳米结构提供了一种全新的研究基础。
[博后论文] 王建涛
地理学 中国科学院大学;中国科学院地理科学与资源研究所 2012(学位年度)
摘要:高光谱遥感作为一种新型的遥感手段,已经成为稳定的、重要的空间信息来源之一。高光谱遥感可以实现地物多个连续光谱波段的成像,形成高维遥感数据,蕴含的信息量较传统遥感有了量级跃升。高光谱影像数据是多个地物光谱反射率反演的合成,是实现定量化遥感的重要手段。高光谱影像数据维数高,数据量较大,应用处理与分析技术方法相对传统的可见光影像难度较大。如何充分挖掘高光谱影像的信息,利用有效的谱段特征实现地物的分类探测与识别解译,一直是高光谱定量遥感应用中的热点与难点问题。地物高光谱特性及量化特征是进行高光谱遥感应用分析的基础。由于特性分析是从高光谱遥感成像机理本身出发,因此,在获取和掌握地物高光谱特性及量化特征支持下,高光谱影像地物应用处理与分析的精度、效率会有较大提升,更能充分挖掘、有针对性地表达高光谱影像对不同地物的应用能力和水平。本文主要探讨地物目标的高光谱特性及其应用方法和模式,从光谱反射特性机理和特性知识模型表达层次上,为高光谱的典型应用提供基础支撑,着力解决高光谱应用处理与分析中存在的技术方法较为松散、普适性不强,算法复杂度高、分类精度难以提升、应用难以系统性建模和推广等现实问题。
  本研究主要内容包括:⑴研究了地物目标高光谱特性的内涵,在高光谱成像机理上研究了高光谱的仿真成像模型,并对模型进行了总结与验证。同时,对高光谱影像的特性从图像数据上进行了分析。⑵对典型地物类型的光谱特性进行了初步总结和分析,梳理了地物目标的光谱特征选择、提取的主要技术方法。对地物高光谱遥感的特性参量进行了系统性的描述与总结,有针对性地分析特征参量工具在高光谱定量化应用处理与分析中的作用,并分析这些特性在支持应用方面能发挥什么作用。⑶在提出了高光谱地物特性知识表达模型基础上,构建了高光谱地物特性知识服务体系,明确特性知识研究需要构建特性应用的环境知识,较系统地总结了目前地物光谱特性知识和环境知识的分类组织模式。⑷在解混预处理的基础上,提出一种亚/超像素级别的高光谱地物多尺度分析方法,进一步提升高光谱特征量化分析的效率与精度。最后在典型地物光谱特性知识的基础上,进行了高光谱特性面向实际应用实例的验证。
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