生命体吸收的红外光的非热生物效应的研究

文章扫描了由ATP分子水解释放的生物能量传递的新理论的物理和生物学基础,它的载流子是酰胺键振动量子在与氨基酸残基动相互作用时在非线性作用下自陷而成的孤子,与Davydov孤子相反,这个在生理温度下热稳定的孤子在生物过程中扮演重要角色。利用模型哈密顿量、二次量化法和蛋白质和参数值求出了它的振动能谱,它与红外吸收谱、手指的红外发射谱和激光拉曼谱吻合,从这能中知蛋白质分子能吸收波长为1－3μm和5－7μm的红外光,后者能导致蛋白质分子中的酰胺键的振动,从而促使生物能量沿蛋白质分子传递,使生物组织健康生长,由此也说明红外线的医疗功能,这是红外线的非热生物效应。     

生物能量传递新模型中的孤立子特性研究

从庞提出的新的生物能量传递理论出发,用Runge-Kutta方法和蛋白质分子的特征参数值对该理论的基本动力学方程进行了数值模拟,求出了孤立子在自由运动下、在相互碰撞时以及它在长时间运动后的特征.研究表明,在这些运动过程中,这个孤立子始终保持稳定状态.于是看到它能真正承担起在蛋白质分子传递生物能量的功能.从而从数值模拟的角度证明了新理论的可利用性.     

氢键分子系统的非线性激发和质子的传导特性

我们首先介绍了氢键系统的特性和质子在此系统中的运动特点及国际上对此问题研究的进展和存在的问题。接着较全面地描述我们提出的新理论的物理学基础、模型的特征和所形成的两类缺陷和质子孤子的特性。这个模型的最大特点是存在两类不同性质的非线性相互作用 ,它们之间的竞争和平衡导致了两类不同的缺陷和相应孤子的出现 ,这两类缺陷的协同和交替运动使质子在氢键系统中从一处传递到另一处。因此 ,此模型能完整地解释质子在氢键系统中的传递 ,在此基础上我们研究了重离子作非简谐振动和系统中存在的杂质及氢离子的迁移所产生的偶极矩等效应对质子孤子的影响以及在外场存在时 ,质子运动的特点 ,求出了质子在电场作用下的迁移率和传导率、大约分别为 (6 5 - 6 .9)× 1 0 - 6(m2 /v .s)和(7.6 - 8.1 )× 1 0 - 3/(Ωm) ,它刚好处在半导体范围内 ,与实验结果基本吻合。并且我们研究了质子传递的量子力学特性和质子孤子存在的临界温度     

氢键分子系统的非线性激发和质子的传导特性

我们首先介绍了氢键系统的特性和质子在此系统中的运动特点及国际上对此问题研究的进展和存在的问题。接着较全面地描述我们提出的新理论的物理学基础、模型的特征和所形成的两类缺陷和质子孤子的特性。这个模型的最大特点是存在两类不同性质的非线性相互作用 ,它们之间的竞争和平衡导致了两类不同的缺陷和相应孤子的出现 ,这两类缺陷的协同和交替运动使质子在氢键系统中从一处传递到另一处。因此 ,此模型能完整地解释质子在氢键系统中的传递 ,在此基础上我们研究了重离子作非简谐振动和系统中存在的杂质及氢离子的迁移所产生的偶极矩等效应对质子孤子的影响以及在外场存在时 ,质子运动的特点 ,求出了质子在电场作用下的迁移率和传导率、大约分别为 (6 5 - 6 .9)× 1 0 - 6(m2 /v .s)和(7.6 - 8.1 )× 1 0 - 3/(Ωm) ,它刚好处在半导体范围内 ,与实验结果基本吻合。并且我们研究了质子传递的量子力学特性和质子孤子存在的临界温度     

电子在蛋白质分子中的迁移机理及其特性

ATP水解作用所释放的能量能引起蛋白质分子中额外电子的激发,其激发与氨基酸残基晶格畸变相互作用,使额外电子自陷成孤子,这孤子在附着有供体(D)和受体(A)的蛋白质分子中运动时,由于孤子与供体电子的相互作用而"自局域"在孤子上进行迁移,从而可把电子供给受体.使用作者提出的孤子理论研究了这种迁移的特征,计算了在这种非平衡态过程中由孤子迁移电子的速率和动能系数,得到了一些有趣的结果,揭示了这种迁移的本质,求得了迁移的大小.     

非对称双阱势的氢键链中质子的传递

考虑非对称势和阻尼下,研究庞小峰教授提出的氢键系统质子传递理论模型,其模型存在扭结孤子激发,给出孤子传递的精确解及质子传递的速度.     

温度对中心对称光折变稳态暗孤子演化的影响

为了得到温度对中心对称光折变晶体中空间暗孤子影响的结果,数值研究了中心对称光折变暗孤子动态演化的温度特性。结果表明,孤子强度包络演化强烈地依赖于晶体的温度和介电常数的温度特性。在290-320K的温度变化范围内,暗孤子的宽度随温度的增加而变大,孤子的峰值强度随温度的增加而变小。在300K的温度下,中心对称光折变介质中可以形成稳定的暗空间孤子,当温度从300K升高或降低时,孤子将克服较小的扰动而保持稳定的传播。通过调整温度可以改变孤子的空间形态。     

太湖藻及模型化合物的分级热解 (cited: 1)

以太湖藻为原料,通过分级热解来制备生物油,分别以棕榈酸、琼脂糖和蛋清粉模拟藻中的脂质、糖类和蛋白质,研究了藻分级热解生物油中主要组分的来源及热解过程中三大组分之间的相互作 用．结果表明,藻生物油中的烃类、十六酸及酯类均源自藻中脂质的热解,藻中蛋白质热解主要生成酚类、吲哚类、吡咯类和小分子酸;生物油中大部分的酰胺和腈类是脂质和蛋白质热解中间物相互作用的产物．藻组分中脂质和糖类的热解主要发生在473～573 K,而蛋白质的热解主要发生在523 K以上．藻生物油中仅有少量的糖类直接热解产物,可能是糖类热解产物在蛋白质热解产生的氨气等的作用下发生了聚合,使473和523 K所得生物油中有相当量的寡聚物;脂质与蛋白质的热解中间物相互作用生成了酰胺,酰胺再脱水又生成了腈类;而脂质与糖类之间相互作用不明显．     

钛宝石飞秒激光器中孤子分子的内部动态探测

孤子是自然界中一种基本的非线性波动传递形式,孤子间的相互作用能够映射出复杂非线性系统的多体动力学过程,具有重要的基础研究价值.被动锁模激光器是研究孤子相互作用的理想平台.光孤子之间的吸引、排斥作用能够形成孤子分子,而时间拉伸色散傅里叶变换(TS-DFT)技术使得实时探测孤子分子动力学成为可能.基于TS-DFT技术,本文实验研究了钛宝石飞秒激光器产生的孤子分子的内部动态,通过改变抽运功率,分别观察到了间隔为180 fs的稳定的孤子分子和间隔为105 fs的具有微弱相位振荡的孤子分子,后者的振动幅度仅为0.05 rad.实验发现受到环境影响,稳定态的孤子分子还能够转变为相位滑动状态.这些间隔为百飞秒量级的光学孤子分子对于研究孤子的近程非线性相互作用具有突出的意义.     

基于强非局域空间光孤子特性的光子开关和光子逻辑门

利用(1+1)维Snyder-Mitchell模型讨论了由强非局域介质构成的平面介质波导中同频率和同极化的双光束和三光束同向共同传输的相互作用过程，得到了任意斜入射双光束和三光束相互作用的精确解析解.强非局域空间光孤子的相互作用过程是其特殊情况.基于强非局域空间光孤子的相互作用原理， 提出了实现光子开关、光子“同”(XNOR)和“或非”(NOR)逻辑的新理论方案，并讨论这些基本光子信息处理器件的优化设计问题. 关键词： 强非局域非线性介质 空间光孤子的相互作用 光子开关和光子逻辑     

非对称双阱势的氢键链中质子的传递

考虑非对称势和阻尼下。研究庞小峰教授提出的氢键系统质子传递理论模型。其模型存在扭结孤子激发，给出孤子传递的精确解及质子传递的速度．     

拉曼增益对孤子传输特性的影响

利用考虑拉曼增益效应的非线性薛定谔方程, 在忽略光纤损耗的情况下, 采用基于MATLAB的分步傅里叶数值算法, 得出线性算符和非线性算符具体的表达式, 分步作用于光孤子脉冲传输方程, 仿真模拟了光孤子在光纤中传输时的演变. 与不考虑拉曼增益的光孤子在光纤中传输相对比, 探析了拉曼增益对孤子传输特性的影响.拉曼增益会破坏孤子的传输周期, 导致孤子在光纤中传输时快速衰减, 并且影响程度和输入孤子的脉冲峰值功率大小有关, 拉曼增益对基态孤子和高阶孤子的影响也不相同. 关键词： 拉曼增益 孤子 对称分步傅里叶法 非线性薛定谔方程     

非局域非线性耦合器中暗孤子的传输

研究了空间暗孤子在非局域非线性耦合器中的新解和传输稳定性.发现非局域非线性耦合器中存在稳定的基态暗孤子和多极暗孤子的束缚态.分析了非局域程度、非线性参数、传播常数和耦合系数变化对基态暗孤子的峰值、束宽和功率的影响.讨论了基态暗孤子和多极暗孤子的传输稳定性,发现基态暗孤子在其存在的区域总是稳定的,偶极以及多极暗孤子存在不稳定区间,稳定区间取决于传播常数和介质的非局域程度,并且多极暗孤子的稳定传输还受孤子间距的影响.     

闭路光伏灰孤子诱导的波导

理论分析了闭路光伏晶体中灰孤子诱导的波导.研究发现,闭路光伏灰孤子诱导的波导在不同孤子灰度值,电流密度和光强比率下均为单模,文中光强比率指孤子峰值强度与暗辐射之比.研究结果解释了闭路光伏灰孤子限制在中心的能量随着电流密度的增加而增加,随着孤子灰度值和光强比率的增加而减小.文章还提供了光伏晶体的相关例子.     

蛋白质分子链的非线性激发的孤子模型的一个改进解

通过仔细考察蛋白质分子链中体系运动方程的非线性项,得到了一个与通常非线性Schrdinger方程不同的修正的非线性Schrdinger方程,并求得了一个改进孤子解.     

基于双光子异构非线性的非相干耦合孤子族

理论研究了基于双光子异构非线性的非相干耦合孤子族的存在性.发现非相干耦合灰孤子族及暗孤子族可以在具有双光子异构非线性的块状聚合物中存在.若各分量成分具有相同的偏振和波长但彼此互不相干,可能形成这种孤子族.用数值方法详细地研究了这种非相干耦合灰孤子族及暗孤子族的存在条件及其特性.非相干耦合孤子族的每一个分量成分具有相同的半高全宽.当这一非相干耦合灰孤子族或暗孤子族在具有双光子光致异构非线性的聚合物中传播时,各分量成分光束都能稳定传播.研究表明,灰孤子族各分量成分具有横向运动速度,但暗孤子族不会在横向上发生移动.当这种非相干耦合孤子族只有两个分量成分时,它们自动退化成灰孤子对或暗孤子对.     

非宇称时间对称耦合器中的非局域孤子

研究了非宇称时间对称复数势下非线性耦合器中多类型非局域孤子的存在性和稳定性,发现基态孤子、偶极孤子、多极孤子分别从线性谱中不同的离散特征值分叉出来形成孤子族,其功率受非局域程度和传播常数的影响.在相变以下,各个类型孤子均在相对较低功率区间是稳定的.随着非局域程度的增加,基态孤子族的稳定区域变小,其他孤子族的稳定区域则变大.在相变以上,基态孤子则在相对中功率区是稳定的,并且从第二大离散特征值分叉出的偶极孤子不存在稳定区域.孤子线性稳定性分析结果中的特征值总是以共轭对的形式出现.此外,还研究了耦合系数对孤子态的影响.     

非局域非线性耦合器中多极亮孤子的特性

研究了一维非局域非线性耦合器中多极亮孤子的存在条件和稳定传输.用牛顿迭代法得到了二极和三极亮孤子.由于较强的非局域响应诱导孤子间的吸引作用比排斥作用大,此时二极孤子不能稳定传输,两孤子相互吸引,融合成一个孤子.随着非局域参数的减小,非线性效应和衍射效应达到平衡时,二极孤子能稳定传播.随着传播常数的减小,孤子的幅值减小,束宽变窄,使得孤子能稳定传播.对于三极亮孤子,在非局域参数较小的时候,耦合的两个三极孤子都不能进行稳定传输.传输一段距离后三极孤子发生碰撞,融合成两极孤子,两极孤子继续传输,最终融合成为一束振荡的光束.随着非局域参数的增大,三极孤子传播的稳定性增强.当传播常数取负数时,随着其绝对值的减小,三极亮孤子的幅值增大,束宽减小,孤子传播的稳定性增强.最后,通过加入白噪声进一步验证了这些亮孤子传播稳定性.     

线性和二次电光效应共同主导的非相干耦合空间孤子族

基于加偏压的单光子光折变晶体,理论推导了线性和二次电光效应共同主导下的亮孤子族和暗孤子族的解,数值研究了亮孤子族和暗孤子族的强度包络和稳定特性,讨论了线性和二次电光效应在孤子族形成中的不同作用.结果表明:线性和二次电光效应的相互作用能够增强亮孤子族的光折变非线性,而减弱暗孤子族的光折变非线性.此外,在传输过程中,亮孤子族的各个分量能够稳定传输;暗孤子族各个分量在较长传输距离时表现出不稳定性.     

非局域高次非线性介质中的多极暗孤子

研究一维非局域三-五次非线性模型下,暗孤子和多极暗孤子的新解和传输特性.发现非局域程度和非线性参量变化对暗孤子的峰值和束宽产生影响,并且在特定的竞争非局域非线性参数下存在稳定基态暗孤子和多极暗孤子的束缚态.另外,讨论了在局域自聚焦三次和非局域自散焦五次非线性介质中暗孤子和两极暗孤子的传输特性,发现孤子比在自散焦三次和自聚焦五次的非线性介质中传输更加稳定.进一步研究了单暗孤子和三极暗孤子的功率与传播常数和非局域程度的关系,并讨论了不同类型暗孤子的线性稳定性问题.