从制备到纯化：LaB6合成过程的分析

初步产物里除了含有所需的RB6以外还含有大量RBO3的杂相。以制备LaB6为例，固相反应的主要反应过程可表示如下：NaBH4首先在温度升到500℃左右时分解为NaH和BH3［1］。当温度继续上升到900℃左右时La2O3与NaH和BH3反应，如方程（4.2）所示。由于反应过程中石英管里还是存在少量的空气，因此反应产物里还存在部分LaBO3，最后被盐酸清洗掉。例如用La2O3、CeO2及NaBH4为原料，在1 200℃保温2 h，制备了La1-x CexB6系列样品。

理论教育 2023-06-17

离散偶极近似法的基本原理与应用

我们在理论研究RB6纳米颗粒的大小及形状对其光学性质的影响时采用了离散偶极近似法。它是一种计算任意形状的粒子或周期结构的散射或辐射的方法，采取偶极子组成的有限阵列来近似连续的材料。消光截面、吸收截面和散射截面可表示为我们用离散偶极近似法计算时采用的软件包为DDSCAT7.3。在计算时，需要在程序中设定好粒子的形状、有效半径、偶极子阵列数目以及材料的复介电常数文件。

理论教育 2023-06-17

纳米晶稀土六硼化物的磁性特性研究

稀土六硼化物具有特殊的4f电子层结构，而且4f电子数也各不相同。PrB6和NdB6属于反铁磁金属，其磁性由通过传导电子相互作用的稀土离子的局域磁矩决定。虽然人们对RB6的磁性进行了大量的研究，但是仅限于其单晶样品和多晶样品，而关于RB6纳微米级粉末的磁性研究目前还鲜有报道。当材料的尺寸减小到一定值后可能会出现超顺磁性等单晶样品所不具备的磁现象，并且材料的纳米化会影响材料本身的磁性转变温度。

理论教育 2023-06-17

稀土六硼化物的电子结构探究

众所周知，稀土元素有着独特的f电子层。研究发现抗磁性的LaB6具有金属性质［34］，并且当温度下降到0.45 K时显示超导序［35］。PrB6和NdB6属于反铁磁金属，其磁性由通过传导电子相互作用的稀土离子局域磁矩决定。在Tc以上，EuB6展现庞磁电阻特性，而在Tc以下其电阻急剧下降，并显示铁磁性。作为研究物质电子状态的重要手段之一，第一性原理计算被众多学者用于研究RB6的电子态。

理论教育 2023-06-17

了解CASTEP软件的基本介绍

我们采用Material studio软件包中的CASTEP模块计算了RB6的电子结构及光学性质。计算总能量采用SCF（自洽场）迭代，CASTEP求解流程如图6.2所示。图6.2CASTEP求解流程CASTEP计算的时候通常是在周期性重复的超晶胞上进行，只需要输入材料的初始几何结构及原子种类与数目。使用CASTEP软件一般有四个步骤。用CASTEP发表的科研论文每年有数百篇，它已经成为解决材料科学、固体物理、化学化工中问题的重要手段。

理论教育 2023-06-17

LaB6在高压环境中的光学性质研究

目前高压物理的研究对象大部分是凝聚态物质，因此，在高压极端条件下研究凝聚态物质的性质我们称之为高压物理学。针对此，我们采用第一性原理计算，从理论上研究了高压下LaB6的物理性质，详细讨论了高压下LaB6的电子结构、声子色散以及光学性质。随着压力的增加，LaB6的晶格常数线性减小。图6.16和Pban结构的焓随压力的变化关系图6.17为LaB6在0 GPa下的能带结构图，费米能级取为能量为零处。

理论教育 2023-06-17

纳米材料制备的主要方法

纳米材料的制备合成技术是纳米科学发展的前提。这些年人们通过多种不同的方法合成出了各种各样的纳米材料，纳米材料的制备合成方法得到了长足的发展。目前纳米材料的主要制备方法如下［34］。微乳液法是制备单分散纳米粒子的重要方法。溶胶-凝胶法是制备纳米材料的重要手段。

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形状尺寸对RB6光学性质的理论研究

为了进一步研究颗粒大小及形状对稀土六硼化物光学性质的影响，我们采用离散偶极近似法计算了LaB6和CeB6的光学性质。不同的地方在于球形颗粒在40 nm尺寸的时候近红外区的消光峰达到了最大值，而立方颗粒的最强近红外区的消光峰出现在60 nm尺寸处，说明RB6纳米颗粒的形状会对其光学性质产生一定的影响。从以上结果可知，LaB6的颗粒尺寸及大小对其光学性能有很大的影响，在相同有效半径尺寸下，立方颗粒比球形颗粒将会表现出更好的隔热性能。

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CeB6的磁性特性分析与研究

当温度下降到3.2 K时顺磁态的CeB6转变成反铁电四极矩态，而当温度低于2.3 K时变成常规的偶极反铁磁态。从图7.4中的插图里也可以看到这种趋势，在2～100 K温度区间里CeB6的磁化率行为在偏离居里-外斯定律。图7.5为CeB6粉末样品在2 K和30 K下的磁化强度与磁场的关系曲线。在30 K时的曲线基本上为一条直线，表明CeB6在30 K时的顺磁态。

理论教育 2023-06-17

纳米晶稀土六硼化物的场发射特性优化探究

Zhang等人用催化剂辅助CVD法合成了单个LaB6纳米线，并对其场发射性能进行了测量，结果显示在450 V电压下获得了0.5 pA的场发射电流。Zhang等人用催化剂辅助CVD法合成了GdB6纳米线，并研究了其场发射特性［22］。稳定的场发射行为与大规模、均匀的PrB6纳米棒有关，这保证了所考虑的器件中场分布的均匀性。场发射性能的稳定性说明PrB6纳米棒也是一种很有前途的场发射器件候选材料。

理论教育 2023-06-17

纳米材料的发展前景：展望未来

可以预测，纳米材料在未来的多个技术领域都将展现巨大的应用潜力。除此之外，纳米材料独有的发射、吸收和非线性等光学特性，使其在未来人类生活中扮演重要角色。对人类社会来说，纳米材料既是难得的机会，也是严峻的挑战，我们应不断加强对纳米材料的基础研究以及应用研究，为人类社会因纳米材料及技术发展而产生的重大变革的到来做好准备。

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EuB6的磁性特性分析与研究

Süllow等人对EuB6单晶样品的测量结果显示，EuB6单晶样品的磁化率高温下服从居里-外斯定律，从磁化率随温度的曲线上得到的居里温度为15 K［34-35］。从图7.12中的插图可见，EuB6的磁化率在低温范围内偏离居里-外斯定律，其居里温度为4 K，与已报道的单晶样品的居里温度相比有明显的下降。图7.13为EuB6粉末样品在2 K与50 K下的磁化强度与磁场的关系曲线。

理论教育 2023-06-17

LaB6磁性研究：性质及应用探讨

从图7.2中可以看出，在整个温度范围内LaB6的磁化强度都非常小，低温时达到的最大值仅为2.09×10-3 emu/g。从LaB6粉末样品的扫描电镜图上可以看出样品里含有很多几十纳米甚至更小的颗粒。图7.2LaB6粉末样品在500 Oe外场下磁化强度与温度的关系（M-T）曲线图7.3LaB6粉末样品在2 K下的磁化强度与磁场的关系曲线

理论教育 2023-06-17

纳米晶稀土六硼化物的制备与性能优化

人们对RB6纳米材料的研究首先从其光学性质说起。从其反射谱上可以看到三价稀土硼化物及混合价态SmB6在2 eV附近有个急剧下降的等离子边，而EuB6和YbB6的等离子边出现在更低能量处。2003年，澳大利亚学者Schelm和Smith发现纳米颗粒的LaB6具有非常好的透明隔热性能，至此人们把目光从RB6的体材料转向RB6纳米晶材料。他们认为实验与理论的差别可能源于LaB6纳米颗粒的表面被氧化。而LaB6纳米颗粒的EELS峰出现在1.1～1.4 eV处，被认为起源于等离子体的偶极子振荡模式。

理论教育 2023-06-17

探索SmB6的磁性性质

图7.11为SmB6粉末样品在2 K与30 K下的磁化强度与磁场的关系曲线。结合图7.10和图7.11可以看出，SmB6粉末样品在大概15 K以下发生了磁性质的改变。Biswas等人的μSR测量结果显示，由于电偶极矩的存在，15 K以下时整个SmB6单晶样品中出现了均匀的磁场起伏现象，但没发现磁有序现象。他们认为SmB6在低温下的磁行为与低温下的磁场起伏相关的固有自旋能隙态的出现有关。

理论教育 2023-06-17

纳米材料的概念及发展史简介

纳米材料的创新以及诱发的新技术将对形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇，从而改变经济产业的布局，对社会发展、经济振兴及国力增强有重要的作用。在本章，首先简单介绍纳米材料的基本概念。纳米材料是指某一种材料在一维或二维方向上尺度在纳米范围内的材料，其尺度大概是几十个原子到几百个原子的排列。进入21世纪以后，全球纳米科技的研发投入已经超过上百亿美元［2］。

理论教育 2023-06-17