X射线自由电子激光晶体学在结构生物学中的应用

X射线晶体学是获得生物大分子三维空间结构最主要的方法。基于X射线自由电子激光的晶体学——串行飞秒晶体学方法的出现,以其独特的优势为结构生物学研究提供了一种全新的研究手段。文章主要介绍了串行飞秒晶体学方法在结构生物学领域的应用及所取得的成果。这些成果表明该方法是在亚纳米空间尺度和飞秒时间尺度、在接近于自然状态下进行生物大分子静态和动态结构研究的强有力手段。     

现代透射电子显微技术在多铁材料研究中的应用

文章简要介绍了材料科学研究中被广泛应用的透射电子显微(TEM)技术及其在多铁材料研究中的应用,并给出了几个典型案例:利用球差矫正原子分辨扫描透射电子显微术(STEM),并和电子能量损失谱(EELS)相结合,分析多铁异质结界面处的原子分布、离子价态和化学键的变化;结合球差矫正原子分辨透射电子显微图像(HRTEM)和STEM图像,分析多铁材料中的局域对称性破缺和电极化特性;利用原位变温及电/磁场加载技术,研究多铁材料中的结构相变和电畴/磁畴的动态演变特性。文章特别指出,现代透射电子显微学是全面分析理解多铁材料局域微结构,探讨多铁耦合机制及其物理根源的有效手段。     

电子显微学进展及其在材料科学中的应用

文章简要介绍了高分辨电子显微学方法和电子能量损失谱的进展.文中特别指出,随着电子显微技术的发展,原子分辨电子显微图像对结构问题的深入研究有重要作用.装备有能量单色器的新一代电子显微镜,可以直接给出高能量分辨率的电子能量损失谱(优于 0.1eV).这些先进技术方法的应用,推动了晶体结构学、材料科学、物理学、纳米科学及生命科学的发展,也为解决很多重要结构问题奠定了基础.文章重点讨论了几个典型功能材料体系的结构问题:利用大角度会聚束电子衍射技术,分析了应变硅器件中的应变分布;利用原位电子显微技术,研究了新型电子铁电体LuFe2O4电荷序和物理性能的关系;深入探讨了强关联体系中电子关联效应对电子能量损失谱和电子结构的影响.     

激光全息光刻技术在微纳光子结构制备中的应用进展

微纳光子结构研究随着光子学、半导体物理学及微加工技术的发展而逐渐蓬勃开展,并在其结构、理论、制备技术等方面取得了系列进展。受限于目前的微加工技术水平,要成功制备大尺度、高质量的光子材料仍然存在着一定挑战。激光全息光刻技术作为一种简便快捷的微结构制作技术已经发展成为一种经济快速制作大面积微纳超材料及光子晶体模板的重要手段。介绍了激光全息光刻技术的原理,详细阐述了该技术在制作三维面心立方、木堆积结构、金刚石结构光子晶体以及光学周期类准晶、手性超材料、周期性缺陷结构等微纳光子结构中的应用研究进展。激光全息光刻技术成功制作微纳光子结构为光子材料在更多领域的广泛应用提供了基础和方法。     

用高分辨电子显微像测定晶体结构的图像处理方法

本文简要地介绍了一种测定晶体结构的新方法．此法立足于一幅高分辨电子显微像及相应的电子衍射花样．它实际上是一种借助于衍射分析技术的图像处理方法，共分二步：像的解卷和提高像的分辨率．第一步是把一幅在任意离焦条件下拍摄的像转换成结构像；第二步是用相位外推技术提高像的分辨率．最终结构像的分辨率将超出电子显微镜分辨本领的限制．     

原位透射电子显微学进展及应用

文章简要介绍了近年来原位透射电子显微学的进展,并指出,原位透射电子显微技术的发展使得在纳米、原子层次观察样品在力、热、电、磁作用下以及化学反应过程中的微结构演化成为可能。通过研究物质在外界环境作用下的微结构演化规律,揭示其原子结构与物理化学性质的相关性,指导其设计合成和微结构调控,促进新物质的探索和深层次物质结构研究,为解决凝聚态物理学中的具体问题提供了直接、准确和详细的方法。     

中国科学院生物物理研究所生物成像中心简介

<正>中国科学院生物物理研究所的生物成像中心是中科院蛋白质科学研究平台二期建设当中的重点项目。该中心定位于生命科学研究前沿,致力于实现对生物学对象从纳观尺度到介观尺度的高分辨率三维成像技术,通过对生物超微高分辨率三维结构的研究来回答生命科学的关键问题。目前,该中心集成了超分辨率光学显微技术、低温电子显微技术、三维重构技术、低温扫描微加工技术、单分子荧光成像技术、光电关联显微成像技术以及一系列生物显微成像样品技术,并承担了北京及周边地区生物显微成像技术服务工作,极大促进了相关生命科学前沿研究的进展,成为我国生命科学基础研究的重要支撑平台。     

物理学新技术与生命科学前沿研究

物理学新技术对现代生命科学取得的巨大成就发挥了极其重要的作用；生命科学和医学的需要又促进了物理新技术和仪器的发展。本文介绍了在生命科学一些前沿研究领域中应用物理学新技术取得的成果，并展望了21世纪的发展前景，包括：单分子动力学、结构生物学、纳米技术和生物技术、分子细胞信息学、脑科学和神经信息学。     

二维范德瓦尔斯异质结构的制备与物性研究

二维范德瓦尔斯材料(可简称二维材料)已发展成为备受瞩目的材料大家族,而由其衍生的二维范德瓦尔斯异质结构的集成、性能及应用是现今凝聚态物理和材料科学领域的研究热点之一.二维范德瓦尔斯异质结构为探索丰富多彩的物理效应和新奇的物理现象,以及构建新型的自旋电子学器件提供了灵活而广阔的平台.本文从二维材料的转移技术着手,介绍二维范德瓦尔斯异质结构的构筑、性能及应用.首先,依据湿法转移和干法转移的分类,详细介绍二维范德瓦尔斯异质结构的制备技术,内容包括转移技术的通用设备、常用转移方法的具体操作步骤、三维操纵二维材料的方法、异质界面清洁.随后介绍二维范德瓦尔斯异质结构的性能和应用,重点介绍二维磁性范德瓦尔斯异质结构,并列举在二维范德瓦尔斯磁隧道结和摩尔超晶格领域的应用.因此,二维材料转移技术的发展和优化将进一步助力二维范德瓦尔斯异质结构在基础科学研究和实际应用上取得突破性的成果.     

二维范德瓦尔斯异质结构的制备与物性研究

二维范德瓦尔斯材料(可简称二维材料)已发展成为备受瞩目的材料大家族,而由其衍生的二维范德瓦尔斯异质结构的集成、性能及应用是现今凝聚态物理和材料科学领域的研究热点之一.二维范德瓦尔斯异质结构为探索丰富多彩的物理效应和新奇的物理现象,以及构建新型的自旋电子学器件提供了灵活而广阔的平台.本文从二维材料的转移技术着手,介绍二维范德瓦尔斯异质结构的构筑、性能及应用.首先,依据湿法转移和干法转移的分类,详细介绍二维范德瓦尔斯异质结构的制备技术,内容包括转移技术的通用设备、常用转移方法的具体操作步骤、三维操纵二维材料的方法、异质界面清洁.随后介绍二维范德瓦尔斯异质结构的性能和应用,重点介绍二维磁性范德瓦尔斯异质结构,并列举在二维范德瓦尔斯磁隧道结和摩尔超晶格领域的应用.因此,二维材料转移技术的发展和优化将进一步助力二维范德瓦尔斯异质结构在基础科学研究和实际应用上取得突破性的成果.     

有机材料的双光子吸收物理特性及其应用

近年来，具有大双光子吸收截面的有机材料的物理性质及其应用的研究成为令人关注的重要研究课题。文章综述了有机材料的双光子吸收过程，物理特性以及其实验测试和研究方法，评述了有机材料的双光子吸收效应的应用，包括上转换散射，光学限幅，双光子荧光显微成像、三维光信息存储和光学微加工等。     

自旋极化电子显微术及蒙特卡罗模拟

简述了与自旋相关的电子的弹性散射和非弹性散射过程，综述了极化电子束的表征，获得，探测及其在低能电子显微学中的应用，介绍了对自旋极化电子进行电子散射过程的蒙特卡罗模拟的一种简单模型。     

Bi_2O_3-Li_2O玻璃的热致变色研究

发现氧化和氧化锂所形成的玻璃有着明显的热致变色现象 .温度系数随氧化含量的增加而上升 ,反映了热致变色现象主要来源于氧化 .这种热致变色现象与半导体同样 ,来源于玻璃中的电子 声子相互作用而产生的随温度变化的光学能隙 .氧化重金属氧化物玻璃中高电子密度和低声子能量的化学键是产生强电子 声子相互作用的主要原因     

Cryo-ET bridges the gap between cell biology and structural biophysics

Cryo-electron tomography(cryo-ET) is a cutting-edge technology providing three-dimensional in situ ultra-structural information of macromolecular machineries, organelles, and eukaryotic cells in their native environment at an unprecedented level of detail. Cryo-ET enables the direct observation of dynamic macromolecular architectures of bio-samples in their naturally occurring physiological state, without any harmful artifacts introduced by heavy metal staining, dehydration, and chemical fixation, which occur in traditional transmission electron microscopy. Over decades, cryo-ET has been providing insights into numerous aspects of cellular biology by revealing the pristinely preserved ultra-structures of different cellular components comprising the crowded and complex environment of the cell, thus, bridging the gap between cellular biology and structural biophysics. In this paper, we review the fundamentals of this technique, its recent advances in optics, detection devices, and computational algorithms. The enhancement of our understanding of structural cellular biology by combining these improvements, when integrated with other methods, such as cryo-focused ion beam milling,correlative light and electron microscopy, is discussed via a few examples from research groups worldwide. We also believe that cryo-ET applications in cell biology continue to provide fundamental insights into the field, revolutionizing structural biology itself.     

量子力学可视化的计算机辅助表述——电子云、壳层结构以及共价键的三维重构

文章简要说明如何应用计算机三维重构技术 ,以MATLAB为开发工具研制成一个量子力学可视化的教学软件包中的一个重要组成部分———氢原子和多电子系统电子云、壳层结构和分子共价键的三维重构 .软件中所有形象表述都以量子力学的严格理论计算为基础 ,并且注意到量子力学不同寻常的基本概念的贯彻 .它们涉及到了单电子和多电子系统波函数的计算及其近似处理、密度矩阵的概念、斯莱特 (Slater)行列式等比较深入的数学物理问题     

纳米器件的制备、表征及其应用

利用建立的常规光刻法的纳米加工工艺系统，研制碳纳米管晶体管，单电子晶体管和单电子晶体集成的纳米器件，研制出了90K的单电子晶体管，实现了两单电子晶体管的电容耦合集成，多个单电子晶体管的串联集成以及单电子晶体管与传统器件的集成。     

A new aspect of specific radiation damage: hydrogen abstraction from organic molecules

Radiation damage is one of the major impediments in obtaining high‐resolution structural information utilizing ionizing radiation. From electron microscopy it is known that electron irradiation of biological samples results in the formation of molecular hydrogen. In the present work radiation‐induced structural changes of the polypeptide cyclosporine A were observed at a temperature of 100 K. Bond length changes are thought to be due to radiation‐induced hydrogen abstraction which chemically modifies the molecules in an irreversible way. The resulting formation of molecular hydrogen might explain the observed increase of the crystal mosaicity, which has also been reported in many previous radiation damage studies.     

超光滑表面及其制造技术的发展

超光滑表面制造技术是超精密加工技术的一个重要分支。通过介绍超光滑表面的特征、应用及其制造技术的发展,希望给出超光滑表面技术的整体轮廓。在介绍超光滑表面的概念及其主要特征的基础上,通过典型例证指出了超光滑表面的软X射线光学、激光陀螺等科技领域的重要应用。回顾了超光滑表面制造技术的发展过程,对各种超光滑表面加工原理与方法进行了简单描述与评价。最后提出了对超光滑表面制造技术的发趋势的观点。     

混合笔束模型在电子剂量算法中的应用

将双群模型计算的宽束电子的能量沉积与FermiEyges理论的侧向解相结合来构造电子笔束模型,即混合笔束模型.由于混合笔束模型的计算精度和效率较好,并且适用范围较大,因此,混合笔束模型展示了在放射治疗临床应用上的可能性.在混合笔束模型的基础上,改进了混合笔束模型对电子侧向分布的参数计算.计算结果表明,改进的混合笔束模型的精度符合临床应用的要求,同时,其计算速度非常快.因而显示出较好的临床应用价值 关键词： 笔束模型 双群模型 混合笔束模型     

二维磁结构的扫描隧道显微术研究

文章介绍了近年来利用扫描隧道显微术（STM）对表面和薄膜磁结构的研究进展。二维或表面磁结构可以通过在非磁性单晶上外延磁性单原子层薄膜形成，也可以在清洁的磁性单晶表面形成。利用磁性的STM针尖可以观测到原子分辨的表面磁结构。这将增进人们从纳米尺度对磁性的理解，并推动磁电子学的发展。