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镓填充二氧化硅纳米管的电子束诱导的反常膨胀(已撤稿)

何敏华 张端明 高义华

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镓填充二氧化硅纳米管的电子束诱导的反常膨胀(已撤稿)

何敏华, 张端明, 高义华

Electron-beam induced abnormal expansion in a silica-shelled gallium microball-nanotube structure (Retracted Article)

He Min-Hua, Zhang Duan-Ming, Gao Yi-Hua
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  • 研究了镓填充二氧化硅纳米管的电子束诱导的膨胀现象, 确认微球系统中镓液体在电子束辐照下存在反常膨胀现象. 首先分析了相关的实验过程和现象, 指出此膨胀过程可以视为准静态过程; 然后根据傅里叶热传导定律, 在准静态热力学的框架下定量讨论了该系统在电子束辐 照下微球中镓液体相对体积随温度变化规律, 进一步确定系统的相对膨胀率和系统的膨胀系数, 发现反常膨胀系数是正常热膨胀系数的5-9倍. 最后指出这种反常膨胀是由系统的电离效应和残存效应共同引起的, 两者造成系统的粒子数密度急剧增加, 从而导致系统的内部压强急剧增加, 产生体积反常膨胀.
    Under electron-beam irradiation of heteroshape-heteroscale structure of silica-shelled Ga microball-nanotube, an abnormally large and fast volume expansion of liquid Ga is observed. First, we analyze the processes and phenomena about experiment, and the abnormal expansion process can be regarded as a quasi-static process. Then in the framework of quasi-static thermodynamics, according to the Fourier heat conduction law the relative volume variation with temperature is further quantitatively discussed, and the relative expansion rate and expansion coefficient in system are obtained. At the same time it is found that abnormal expansion coefficient of system under electron-beam irradiation is 5-9 times the general thermal expansion coefficient. Finally, it is pointed out that the abnormal expansion is due to the gallium atom ionization effect and the retention effect resulting from a few electrons retaining in the liquid gallium system under electron-beam irradiation. In essence, both ionization effect and the retention effect make the particle densities of liquid systems increased dramatically, resulting in volume expansion abnormally large and fast of liquid Ga.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51102103, 10774053, 11074082)和湖北省教育厅科学技术研究项目(批准号: Q20121512)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51102103, 10774053, 11074082) and the Science and Technology Research Foundation of Education Department of Habei Province, China (Grant No. Q20121512).
    [1]

    Sun L, Banhart F, Krasheninnikov A V, Rodríguez-Manzo J A, Terrones M, Ajayan P M 2006 Science 312 1199

    [2]

    Zhang J Y, Boyd I W 2000 Mat. Sci. Semicon. Proc. 3 345

    [3]

    Svensson K, Olin H, Olsson E 2004 Phys. Rev. Lett. 93 145901

    [4]

    Regan B C, Aloni S, Ritchie R O, Dahmen U, Zettl A 2004 Nature 428 924

    [5]

    Golberg D, Costa P M F J, Mitome M, Hampel S, Haase D, Mueller C, Leonhardt A, Bando Y 2007 Adv. Mater. 19 1937

    [6]

    Costa P M F J, Golberg D, Mitome M, Hampel S, Leonhardt A, Buchner B, Bando Y 2008 Nano Lett. 8 3120

    [7]

    Li Z W 2012 Acta Phys. Sin. 61 016103 (in Chinese) [李振武 2012 物理学报 61 016103 ]

    [8]

    Wang Y, Wu Q, Wu Y M, He X J, Li L W 2012 Chin. Phys. B 21 014212

    [9]

    Zhu X H, Zhang H B, Yang D Y, Wang Z G, Zu X T 2010 Acta Phys. Sin. 59 7961 (in Chinese) [朱兴华, 张海波, 杨定宇, 王治国, 祖小涛 2010 物理学报 59 7961]

    [10]

    Sun M, Gao Y H, Su J, Han X Y, Zhang X H, Zhang Q, Shen G Z, Zhang A Q, Jin L, Wang J B 2010 J. Phys. Chem. C 114 134

    [11]

    Gao Y H, Sun M, Su J, Zhi C Y, Golberg D, Bando Y, Duan X F 2011 Appl. Phys. Lett. 99 083112

    [12]

    Zheng H M, Smith R K, Jun Y W, Kisielowski C, Dahmen U, Alivisatos A P 2009 Science 324 1309

    [13]

    Holmberg V C, Panthani M G, Korgel B A 2009 Science 326 405

    [14]

    Liu L C, Risbud S H 1994 J. Appl. Phys. 76 4576

    [15]

    Yokota T, Murayama M, Howe J M 2003 Phys. Rev. Lett. 91 265504

    [16]

    Gao Y H, Bando Y 2002 Nature 415 599

    [17]

    Williams D B, Carter C B 1996 Transmission Electron Microscopy, (2nd Ed.) (New York: Plenum) pp112-162

    [18]

    Zheng C K 2009 Plasma Physics (Beijing: Beijing University Press) (in Chinese) [郑春开 2009 等离子体物理 (北京: 北京大学出版社)]

    [19]

    Isihara A 1991 Condensed Matter Physics (New York, Oxford: Oxfrod University Press)

  • [1]

    Sun L, Banhart F, Krasheninnikov A V, Rodríguez-Manzo J A, Terrones M, Ajayan P M 2006 Science 312 1199

    [2]

    Zhang J Y, Boyd I W 2000 Mat. Sci. Semicon. Proc. 3 345

    [3]

    Svensson K, Olin H, Olsson E 2004 Phys. Rev. Lett. 93 145901

    [4]

    Regan B C, Aloni S, Ritchie R O, Dahmen U, Zettl A 2004 Nature 428 924

    [5]

    Golberg D, Costa P M F J, Mitome M, Hampel S, Haase D, Mueller C, Leonhardt A, Bando Y 2007 Adv. Mater. 19 1937

    [6]

    Costa P M F J, Golberg D, Mitome M, Hampel S, Leonhardt A, Buchner B, Bando Y 2008 Nano Lett. 8 3120

    [7]

    Li Z W 2012 Acta Phys. Sin. 61 016103 (in Chinese) [李振武 2012 物理学报 61 016103 ]

    [8]

    Wang Y, Wu Q, Wu Y M, He X J, Li L W 2012 Chin. Phys. B 21 014212

    [9]

    Zhu X H, Zhang H B, Yang D Y, Wang Z G, Zu X T 2010 Acta Phys. Sin. 59 7961 (in Chinese) [朱兴华, 张海波, 杨定宇, 王治国, 祖小涛 2010 物理学报 59 7961]

    [10]

    Sun M, Gao Y H, Su J, Han X Y, Zhang X H, Zhang Q, Shen G Z, Zhang A Q, Jin L, Wang J B 2010 J. Phys. Chem. C 114 134

    [11]

    Gao Y H, Sun M, Su J, Zhi C Y, Golberg D, Bando Y, Duan X F 2011 Appl. Phys. Lett. 99 083112

    [12]

    Zheng H M, Smith R K, Jun Y W, Kisielowski C, Dahmen U, Alivisatos A P 2009 Science 324 1309

    [13]

    Holmberg V C, Panthani M G, Korgel B A 2009 Science 326 405

    [14]

    Liu L C, Risbud S H 1994 J. Appl. Phys. 76 4576

    [15]

    Yokota T, Murayama M, Howe J M 2003 Phys. Rev. Lett. 91 265504

    [16]

    Gao Y H, Bando Y 2002 Nature 415 599

    [17]

    Williams D B, Carter C B 1996 Transmission Electron Microscopy, (2nd Ed.) (New York: Plenum) pp112-162

    [18]

    Zheng C K 2009 Plasma Physics (Beijing: Beijing University Press) (in Chinese) [郑春开 2009 等离子体物理 (北京: 北京大学出版社)]

    [19]

    Isihara A 1991 Condensed Matter Physics (New York, Oxford: Oxfrod University Press)

  • [1] 林源, 胡凤霞, 沈保根. 相变调控、磁热效应和反常热膨胀. 物理学报, 2023, 72(23): 237501. doi: 10.7498/aps.72.20231118
    [2] 汤家鑫, 范志强, 邓小清, 张振华. 非金属原子掺杂的GaN纳米管: 电子结构、输运特性及电场调控效应. 物理学报, 2022, 71(11): 116101. doi: 10.7498/aps.71.20212342
    [3] 霍志胜, 蒲红斌, 李维勤. 高能透射电子束照射聚合物薄膜的带电效应. 物理学报, 2019, 68(23): 230201. doi: 10.7498/aps.68.20191112
    [4] 李多芳, 曹天光, 耿金鹏, 展永. 电离辐射致植物诱变效应的损伤-修复模型. 物理学报, 2015, 64(24): 248701. doi: 10.7498/aps.64.248701
    [5] 文林, 李豫东, 郭旗, 任迪远, 汪波, 玛丽娅. 质子辐照导致科学级电荷耦合器件电离效应和位移效应分析. 物理学报, 2015, 64(2): 024220. doi: 10.7498/aps.64.024220
    [6] 刘兴辉, 赵宏亮, 李天宇, 张仁, 李松杰, 葛春华. 基于异质双栅电极结构提高碳纳米管场效应晶体管电子输运效率. 物理学报, 2013, 62(14): 147308. doi: 10.7498/aps.62.147308
    [7] 李维勤, 张海波, 鲁君. 非聚焦电子束照射SiO2薄膜带电效应. 物理学报, 2012, 61(2): 027302. doi: 10.7498/aps.61.027302
    [8] 李论雄, 苏江滨, 吴燕, 朱贤方, 王占国. 电子束诱导单壁碳纳米管不稳定的新观察. 物理学报, 2012, 61(3): 036401. doi: 10.7498/aps.61.036401
    [9] 秦威, 张振华, 刘新海. 卷曲效应对单壁碳纳米管电子结构的影响. 物理学报, 2011, 60(12): 127303. doi: 10.7498/aps.60.127303
    [10] 李姝丽, 张建民. Ni原子链填充碳纳米管的能量、电子结构和磁性的第一性原理计算. 物理学报, 2011, 60(7): 078801. doi: 10.7498/aps.60.078801
    [11] 陈伟华, 杜磊, 庄奕琪, 包军林, 何亮, 张天福, 张雪. MOS结构电离辐射效应模型研究. 物理学报, 2009, 58(6): 4090-4095. doi: 10.7498/aps.58.4090
    [12] 程笃庆, 关庆丰, 朱健, 邱东华, 程秀围, 王雪涛. 强流脉冲电子束诱发纯镍表层纳米结构的形成机制. 物理学报, 2009, 58(10): 7300-7306. doi: 10.7498/aps.58.7300
    [13] 王健, 李应红, 程邦勤, 苏长兵, 宋慧敏, 吴云. 等离子体气动激励控制激波的机理研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5513-5519. doi: 10.7498/aps.58.5513
    [14] 廖庆亮, 张 跃, 黄运华, 齐俊杰, 高战军, 夏连胜, 张 篁. 碳纳米管阴极的短脉冲爆炸场发射与等离子体膨胀. 物理学报, 2008, 57(3): 1778-1783. doi: 10.7498/aps.57.1778
    [15] 宋法伦, 张永辉, 向 飞, 常安碧. 强流电子束碰撞电离背景气体研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1807-1812. doi: 10.7498/aps.57.1807
    [16] 李萍剑, 张文静, 张琦锋, 吴锦雷. 基于碳纳米管场效应管构建的纳电子逻辑电路. 物理学报, 2007, 56(2): 1054-1060. doi: 10.7498/aps.56.1054
    [17] 赵正予, 王 翔. 空中核爆炸电离效应的数值模拟. 物理学报, 2007, 56(7): 4297-4304. doi: 10.7498/aps.56.4297
    [18] 孙 霞, 尤四方, 肖 沛, 丁泽军. 电子束光刻的邻近效应及其模拟. 物理学报, 2006, 55(1): 148-154. doi: 10.7498/aps.55.148
    [19] 刘启明, 赵修建, 干福熹. Ge-As-S体系玻璃中光学二次谐波发生及其极化机理分析. 物理学报, 2000, 49(9): 1726-1730. doi: 10.7498/aps.49.1726
    [20] 丁 武. 预群聚电子束发出的超辐射脉冲的推迟效应、寿命和相干条件. 物理学报, 1999, 48(1): 74-77. doi: 10.7498/aps.48.74
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-10-18
  • 修回日期:  2012-03-10
  • 刊出日期:  2012-09-05

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