现代物理学及其应用

 现代科学技术是生产力的一个重要因素,而现代物理学则是现代科学技术的基础.19世纪中期电磁感应现象的发现和电磁理论的发展,为电能的开发应用和电气化奠定了基础;19世纪末电磁波和电子的发现和研究,开创了无线电电子学的新时代;20世纪初期量子论、相对论量子力学和原子核物理的创立和发展,不但引起了物理学自身的革命,开始了微观、高速和高能领域的研究,而且也为半导体、激光和原子核能等新技术的开发应用提供了启迪的根据和明确的途径.物理学为什么具有这样的作用呢?物理学的现状和未来又是怎样和将会怎样发展呢?     

第十七届中国国际激光·光电子及光显示产品展览会全国光学元件及光学仪器产业发展论坛

本次产业发展论坛拟组织特邀报告、大会交流报告和产品、样品宣展等系列推广和市场活动，届时将邀请工业和信息化部、科技部以及航空航天集团的相关司局和部门前来作报告和指导。热忱欢迎广大光学行业的科技人员、工程技术人员和企业管理人员积极撰写论文，到会交流，展示最新产品以及研究成果和在光学元器件应用、开发及生产实践中所取得的宝贵经验和成绩。     

我们为什么提出建造环形正负电子对撞机

一、粒子物理和标准模型自从20世纪30年代物理学家建立了原子模型之后,人类对亚原子和更深层次物质结构、相互作用和自然规律的实验、理论的探索和研究揭示了自然界基本粒子的存在和他们的特性,以及由这些基本粒子组成的各类介子,重子,原子,分子和它们形成的丰富和多样的自然物质世界。     

EAST中央控制系统

描述了EAST中央控制系统和EAST虚拟合作实验室系统的体系结构和各个部分的主要功能和设计思想。EAST中央控制系统主要功能是协调统一各个控制、诊断、采集子系统,为各个子系统提供统一的控制接口。EAST中央控制系统制定和规范了与各分控系统之间的通信协议,加强了对各分控系统的控制,统一和规范了控制数据的发布和控制参数的设置。系统按照功能模块设计和实施,有效地提高了系统的升级和扩展能力。     

GaN基半导体新热点:从半导体照明到功率电子器件

Ⅲ族氮化物(又称GaN基)宽禁带半导体属于新兴的第三代半导体体系,在短波长光电子器件和功率电子器件领域具有重大应用价值。过去10多年,以蓝光和白光LED为核心的半导体照明技术和产业飞速发展,形成了对国家经济和人民生活产生显著影响的高技术产业。近年来GaN基功率电子器件受到了学术界和产业界的高度重视,形成了新的研发和产业化热点。首先介绍了半导体照明技术和产业的发展历程和现状,分析了当前GaN基LED芯片技术面临的关键科学和技术问题;然后重点介绍了GaN基微波功率器件和电力电子器件的发展历程和动态,包括微波功率器件已经取得的突破性进展和产业化现状,电力电子器件相对Si和SiC同类器件的优势和劣势,并对GaN基功率电子器件当前面临的关键科学和技术挑战进行了较详细的分析。     

从规律中找规律——凸透镜成像规律的理解和应用

凸透镜成像规律这一重点和难点一直困扰着很多师生,对这个规律的理解和应用也较为生硬和枯燥.其实这规律中还有规律,焦点可分虚实像,二倍焦距可分像的大小,像的放大和缩小也是全方位的,物和像的移动是同方向的.     

杉木综纤维素和木质素的近红外光谱法测定

用近红外光谱法对杉木中综纤维素和木质素含量进行了快速测定。用常规湿化学方法测定了48个杉木木材样品的综纤维素和木质素,用近红外光谱仪采集相应的光谱,进行二阶微分处理和平滑预处理后,用偏最小二乘法和完全交互验证方式建立相应预测模型。综纤维素校正模型和预测模型的相关系数分别为0.96和0.93;预测标准误差分别为0.39和0.50;木质素校正模型和预测模型的相关系数分别为0.99和0.90;预测标准误差分别为0.10和0.28。结果表明,近红外光谱法可以快速分析木材中综纤维素和木质素含量。     

HG-ICP-AES法测定多金属矿区人发中的汞和砷

应用ICP-2070型等离子体发射光谱仪和氢化物发生技术,采用HNO₃-HClO₄酸消解体系,建立了生物样品中痕量汞和砷的氢化物发生-等离子体发射光谱检测法(HG-ICP-AES法)。在选定的实验条件下,Hg和As的检测限分别达到0.6和0.8 ng·mL-1,且分析稳定性较好,能满足生物样品中痕量Hg和As的检测要求。对人发、大米和茶叶等国家标准物质中Hg和As的含量进行对照测定,检测结果与推荐值一致,测定结果的RSD均在5%左右。与此同时,应用本法实测了湘西多金属矿区人发中Hg和As的含量,发现该矿区发Hg和发As平均含量为1.290和1.865 μg·g-1,分别为对照的3.59倍和2.44倍。表明湘西矿区人群Hg和As暴露危害严重,须引起相关部门重视。     

电子间的吸引与排斥

 吸引和排斥作为特定的哲学范畴,专指无机界事物相互作用中两种相反因素的对立统一关系,是对接近和分离、收缩和膨胀、化合和化分、吸收和发射、引力和斥力、聚合和裂变等特殊矛盾运动所作的科学概括。显然吸引和排斥不是单一的、不变的;它是作为无机界的基本矛盾来把握的。     

估测田间烟叶色素含量的光谱模型研究

田间烟叶色素含量的光谱无损快速测量,对烟草营养生长期的营养诊断与长势监测、成熟期的烟叶品质评判具有重要的生产指导意义。该研究的目的是利用烟叶田间光谱估测烟叶的叶绿素和类胡萝卜素含量。研究采集了营养生长期和成熟期烟叶田间反射光谱,测量了样品烟叶的色素含量,利用支持向量机(SVM)和光谱指数法,对营养生长期和成熟期烟叶样品用分期建模和混合建模两种方法建立色素含量估测模型,并对模型的预测性能进行比较。研究结果表明,分期建模和混合建模对于烟叶色素含量的估测效果差异不显著。对于叶绿素含量,SVM和光谱指数法均有较好的估测效果;对于类胡萝卜素含量,SVM方法比光谱指数法具有更高的估测精度。采用SVM方法对烟叶样品的叶绿素含量分期建模得到的估测决定系数和均方根误差分别为0.862 9和0.015 5,对叶绿素含量混合建模得到的估测决定系数和均方根误差分别为0.898 5和0.012 3;采用SVM方法对烟叶样品类胡萝卜素含量分期建模得到的估测决定系数和均方根误差分别为0.873 0和0.002 4,对类胡萝卜素含量混合建模得到的估测决定系数和均方根误差分别为0.852 7和0.002 4。该研究的创新点是通过支持向量机和光谱指数法采用分期建模以及混合建模的方式建立了烟叶样品色素含量的估测模型,为烟草田间生产的质量控制、烟叶的采收品质保证提供科学依据和技术支持。     

光谱及成像技术在果蔬损伤检测研究中的应用现状与展望

果蔬在收获、运输、贮藏、分拣、包装和销售过程中均会遭受不同程度的挤压、碰撞或摩擦,从而造成果蔬损伤,如挤伤、开裂、擦伤等外部损伤,同时,在生长过程中会产生黑心、水心、褐腐、霉心等内部损伤。果蔬损伤初期特征不明显,外观与正常果实基本无异,然而随着时间的推移,损伤组织恶化扩散,最终导致整个果实腐烂变质,又进而接触感染其他果实,造成周边甚至整箱果蔬病变,对果蔬产业造成巨大的经济损失。果蔬采后损伤检测方法多种多样,其中人工检测最为简单常用,但是该方法不仅耗时耗力,容易造成错判和漏判现象,而且无法实现肉眼不可见的皮下或内部损伤检测。近年来,随着计算机技术的快速发展,越来越多的无损检测技术被广泛应用于果蔬损伤检测,其中最为常用的当属光谱和成像技术。光谱成像技术通常结合图像处理、光谱分析、化学计量学方法、统计分析等手段,利用损伤果蔬和正常果蔬的图谱信号差异实现损伤检测,具有无损、快速等优点,能解决人工检测耗时耗力且准确率低的问题。在此主要概述了8种光谱及成像技术（近红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱、高光谱成像、空间频域成像、核磁成像、X射线成像和热成像）在果蔬损伤检测的最新研究进展,包括检测原理及其技术特点,总结分析了各技术在果蔬损伤检测方面的应用情况,并展望未来发展趋势,以期为果蔬损伤无损检测提供借鉴与参考。     

XRF与ICP-MS法在福建省安溪县和华安县的铁观音茶中元素含量测定的应用研究

安溪是铁观音茶的源产地,茶叶总产值每年数亿元,但不同品质的铁观音茶价格参差不齐,市场上存在以次充好的现象。福建省安溪县和华安县为铁观音主要的茶产地,两县市的茶叶产量市场占有率较高,地理位置毗邻,但茶叶品质和风味各有不同,造成茶叶市场的困扰。铁观音中微量元素种类和含量的检测,对产地的溯源具有重要的意义。采用X射线荧光光谱无标样半定量分析法（XRF）和微波消解/电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对福建省主要茶产区安溪县（感德、西坪、祥华）和华安县（良村、华丰、仙都）的30份铁观音进行元素含量对比分析。XRF法检测出两县茶样中存在的元素种类有K,Ca,S,P,Mg,Al,Si,Cl,Fe,Mn,Rb,Zn,Na和Sr,但含量上存在一定的差异。根据XRF法检测结果进行快速、准确稀释茶样用于ICP-MS法对比测定金属元素,优化样品前处理方法以满足痕量检测要求。对比发现当测定Ca,Mg,Al,Fe,Mn和Zn金属元素时,相关性系数R2在0.824 8~0.892 8,趋势线斜率在0.806 0~0.944 9,XRF法和ICP-MS法的可比性较好,说明检测这六种元素采用这两种方法皆适合。同1份安溪铁观音茶样采用XRF法的相对标准偏差皆＜6.0%,ICP-MS法的相对标准偏差皆＜3.0%。相对于ICP-MS法,XRF法前处理更简单,耗时少,因此需低成本、快速、简便检测茶样中的Ca,Mg,Al,Fe,Mn和Zn元素含量时,可选择XRF检测法。采用ICP-MS检测出的K,Ca,Mg,Al,Fe,Mn,Rb,Zn,Na和Sr金属元素进行逐步判别分析,通过建立Fisher判别模型对安溪县和华安县铁观音茶样实现有效区分,模型建立的判别函数的产地检验判别率为96.7%,交叉检验判别率为96.7%,对测试样品的识别正确率为100%。ICP-MS法检测金属元素结合逐步判别-Fisher判别分析,对安溪县和华安县铁观音茶样产地溯源具有较强的可行性。     

基于光谱和成像技术的果蔬质量检测研究进展

为保证食品安全和消费者健康,无损检测技术广泛应用于果蔬质量检测中。光谱和图像技术可分别获取果蔬的内部和外部信息,成为质量检测的有效工具。为跟踪国内外研究进展并分析研究现况,从果蔬外部品质(尺寸、形状、表面缺陷、颜色、纹理等)、内部品质(内部缺陷、可溶性固形物、可滴定酸、水分、类胡萝卜素等单一品质及综合品质)、成熟度、货架期/贮藏期、产品溯源、生长监测、安全(农药残留、病虫和细菌侵染、转基因产品等)检测及光学系统设计等方面综述了光谱和成像技术的应用,分析了存在的图谱库不完善、解混处理算法复杂、高精度和便携式的光学系统开发力度不够、校正模型的影响因素复杂等问题。然后,归纳了发展趋势,指出了各组分可视化分析及交互作用机理解析、光与果蔬组织的交互作用机理分析和光学特性参数反演等光学特性分析、科学合理的综合评价体系的建立、新算法的应用和多种算法的联合使用、不同算法的可靠性和稳定性的提高、稳定和普适模型的建立、低成本和便携式等光学分析仪器的商品化开发和商业化应用等成为进一步探索的方向,为基于光谱和成像技术的果蔬质量检测发展提供了参考。     

Integration of Hybrid Dendrimers and Their Generations for Modulated Spatio-Temporal Action

Hybrid dendrimers constitute a unique class of well-defined complex architecture featured with a central domain and bifurcated branches with two different dendritic sequences for their atomic configuration and functional groups at the periphery. This review article pioneers the field of new hybrid dendrimers using different generations by nanoconjugation with metals, carbohydrates, nucleotides, proteins/peptides, carbosilane, urea, silica, stem cells, guanidine, etc. The smart dendrimers contain desirable electrical, magnetic, optical, and biological attributes to increase surface area, monodisperse behavior, dose reduction, dissolution, permeability, long-term stability, and significant decrement in nanotoxicity studies. The higher encapsulation of lipid soluble and insoluble moieties explores an excellent platform for the delivery of drugs (ibuprofen, indomethacin, etc.), nucleic acids (oligonucleotide, siRNA, and aptamer), genetic materials , and chemical diagnostic agents (gadolinium chelates and superparamagnetic iron oxide particles) for imaging. Owing to their flexibility in structural adaptability, different health conditions like glaucoma, inflammation, microbial infection, neurodegenerative problems (Alzheimer's disease and Parkinsonism), and cancer are benefited using such long-lasting drug delivery. Advancements in molecular engineering techniques, 3D printing, artificial intelligence, robotic, green synthesis, and microwave-assisted methods aid in the development of economically reliable and personalized pharmaceutical hybrid dendritic systems resembling antibodies, globular proteins, stem cells, enzymes, and genetic materials.     

基于THz-TDS技术的培氟沙星和氟罗沙星抗生素定性定量检测研究

作为两种常用的喹诺酮类抗生素,培氟沙星和氟罗沙星残留问题引起人们的高度关注,研发快速、高效的检测手段成为一种需求。采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对鱼粉基质中的培氟沙星、氟罗沙星进行了研究。制备培氟沙星、氟罗沙星、聚乙烯和鱼粉纯净物质以及培氟沙星-鱼粉和氟罗沙星-鱼粉17种不同浓度二元混合物的压片样品,共106个;对所有压片样品进行太赫兹光谱测量和分析;利用连续投影算法(SPA)结合支持向量机(SVM)和反向传播神经网络(BPNN)建立定性判别模型,对培氟沙星-鱼粉和氟罗沙星-鱼粉这两种混合物进行分类判别;利用特征频率处吸收系数建立偏最小二乘回归(PLSR)、BPNN、多元线性回归(MLR)定量预测模型,分别对两种混合物进行定量预测。结果表明：纯净培氟沙星在0.775和0.988 THz存在明显吸收峰,纯净氟罗沙星在0.919和1.088 THz存在明显吸收峰,聚乙烯对太赫兹波基本没有吸收,鱼粉无吸收峰,两种抗生素与鱼粉混合后的峰值出现在纯净抗生素的吸收峰附近;在定性判别中,SVM判别结果最佳,预测集判别准确率、精确率、召回率、F1得分分别为97.06%,97.22%,97.06%和97.06%;定量回归中,SPA-BPNN 模型用于预测培氟沙星-鱼粉结果最佳,预测集相关系数(R_p)、预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.984 9和0.009 5,SPA-MLR模型用于预测氟罗沙星-鱼粉结果最佳,R_p和RMSEP分别为0.982 7和0.040 6。研究表明THz-TDS技术对鱼粉基质中培氟沙星、氟罗沙星进行定性定量检测是可行的,为畜禽行业中培氟沙星和氟罗沙星实际检测提供理论和技术参考。     

环带钾长石、榍石和锆石的显微结构与微区组成特征分析

南秦岭沙河湾石英二长岩中的钾长石、榍石和锆石具有明显的成分环带。利用电子探针(EPMA)波谱仪(WDS)、扫描电子显微镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)对造岩矿物环带钾长石、榍石和锆石的显微结构与微区组成进行表征。结果表明：钾长石中K+被Na+,Ca2+,Ba2+,Fe2+和Ce3+不同程度替代。榍石中Ca2+被V3+,Ce3+和Ba2+等替代,Ti4+被Fe2+和Al3+等替代。锆石含Fe,Th,U,Nb,Ta,Y,Hf,Yb和Pb等稀土和微量元素。钾长石中元素浓度由高到低为Si,Al,K,Ca,Na,Mg和Ba,其中K和Na互补,较亮处Ba含量高,越靠近边缘,Si升高、K升高与Na降低趋势越明显。榍石中元素浓度由高到低为Ca,Si,Ti,Ba,V,Ce,Al和Fe,较亮处Fe含量较高。锆石中元素浓度由高到低为Zr,Si,Nd,Ce,Hf,U,Pb和Th,Hf与Zr呈明显的互补关系,核部Zr含量较边部高,核部Hf、U和Th含量较边部低。     

石墨炉原子吸收法直接测定酒、饮料中铜、锰、铅

本文报道了ＧＦＡＡＳ结合自动进样,删去灰化或消解步骤,充分利用石墨炉本身所具有的对样品进行部分预处理的功能。在无基体改进剂的条件下,快速测定酒、饮料中的Ｃｕ、Ｍｎ、Ｐｂ含量。方法简便、快速、准确、实用,对Ｃｕ、Ｍｎ、Ｐｂ的精密度试验,基相对标准偏差分别为４．９６％、５。３２％、８．４６％;回收率分别为９５％￣１２５％、８５％￣１０６％、８８％￣１０７％。     

蒜氨酸和甲基蒜氨酸的红外及拉曼光谱研究

利用傅里叶红外光谱和共聚焦显微拉曼光谱技术,比较分析了大蒜主要功能活性成分前体蒜氨酸和甲基蒜氨酸粉末纯品的红外和拉曼谱。在3 200～2 800 cm-1和1 700～200 cm-1波段检测到显著的红外和拉曼吸收峰,其中蒜氨酸在3 080,1 617,1 582,1 496,1 418,1 342,1 301,919 cm-1处有8个较强的红外吸收峰,以及在3 088,1 636,1 404,1 290,1 051,790,745,693,588 cm-1处有9个较强的拉曼振动峰,可作为蒜氨酸的特征峰;甲基蒜氨酸在1 644,1 481,1 395,1 370,1 233,1 068,1 004,892 cm-1处有8个较强的红外吸收峰,以及在1 644,1 310,1 073,1 011,998,893,846,702,676 cm-1处有9个较强的拉曼振动峰,可作为甲基蒜氨酸的特征峰。蒜氨酸和同系物甲基蒜氨酸的红外及拉曼光谱具有明显差异,红外及拉曼光谱技术为蒜氨酸及其同系物的快速、 简便的分析提供了方法。     

Investigation of Bioimpacts of Metallic and Metallic Oxide Nanostructured Materials: Size,Shape, Chemical Composition,and Surface Functionality: A Review

Nanotechnology is set to impact a wide range of various fields, including medicine, materials technology, environmental sciences, and engineering/manufacturing. Nanoparticles are categorized depending on their size, composition, shape, and surface functionality. Due to the excessive growth of nanostructured materials (NSMs) in production and industrial applications, human and environmental exposure to them and their possible toxicity issues are inevitable. The main objective of this review is to study NSMs, in particular metallic and metallic oxide nanoparticles, and properties that have a determinative role in their bioimpacts. Nevertheless, the main focus is to provide an overview of NSMs toxicology. Medical and environmental applications of the NSMs are discussed here. Also, key factors on the toxicity of the nanoparticles such as shape, size, chemical composition, and surface functionality are discussed. Finally, toxicity of the nanoparticles is going to be highlighted, and relevant studies are critically compared. This review gives a broad scientific view for improving the functional efficiency of nanomaterials while mitigating their possible adverse and unintended effects on biological systems.     

Process Physics: Inertia, Gravity and the Quantum

Process Physics models reality as self-organising relational or semantic information using a self-referentially limited neural network model. This generalises the traditional non-process syntactical modelling of reality by taking account of the limitations and characteristics of self-referential syntactical information systems, discovered by Gödel and Chaitin, and the analogies with the standard quantum formalism and its limitations. In process physics space and quantum physics are emergent and unified, and time is a distinct non-geometric process. Quantum phenomena are caused by fractal topologicaldefects embedded in and forming a growing three-dimensional fractal process-space. Various features of the emergent physics are briefly discussed including:quantum gravity, quantum field theory, limited causality and the Born quantum measurement metarule, inertia, time-dilation effects, gravity and the equivalence principle, a growing universe with a cosmological constant, black holes and event horizons, and the emergence of classicality.