神经网络用于核磁共振碳谱的研究:烷烃的化学位移和CSS与分子距边矢量λ

系统研究了核磁共振碳谱及其化学位移规律性．提出了一种新的分子图论参数：分子距离-边数矢量（λ矢量），并发现了它与烷烃的(13)CNMR有良好的相关性．进一步用神经网络改进反传算法（BPNN）进行准确估计与定量预测，结果良好     

用分子参数预测烷烃衍生物的标准生成焓

利用分子参数,即主原子数(N)、主链碳原子数(N')、相对电负性(Xr)、取代参量(P)和官能团位置参量(q)建立了定量预测醇、硫醇、醚、硫醚、醛、酮、酸和酯等烷烃衍生物的标准生成焓数学模型,相关系数均大于0.999,其计算值与相应的文献值都非常吻合,平均相对误差小于1%.分子参数法的物理意义明确、操作简单、使用方便,是进行定量构效相关(OSPR)研究的一种简便可行的方法.     

分子转动惯量与正烷烃熔沸点的预测

在分子转动模型基础上,以半经验分子轨道（ＡＭ１）方法计算分子的转动惯量及其它结构参数,获得１５个正烷烃的沸点和熔点的多元线性回归方程。其中正烷烃的沸点与短轴转动惯量（ｃ）和碳原子数（ｎ）相关（ｂｐ＝－１４７．－０．０１１８９ｃ＋３６．１７ｎ,Ｒ＝０．９９８５,ＳＤ＝６．９７）,而熔点与分子的长轴转动惯量（ａ）、短轴转动惯量（ｂ,ｃ）及重定向能（Ｅ）相关（ｍｐ＝－２６０．３＋１５．７０ａ＋１９．７４     

烷烃与羟基自由基反应速率常数的估算

根据烷烃分子中碳氢键离解能与烷基Ri的极化效应指数(PEI)的关系,由PEI表达烷烃C-H键与羟基自由基反应的活化能E;用烷基Ri的拓扑立体效应指数(TSEI)定量相关阿仑尼乌斯公式中的指数前因子A.研究表明PEI、TSEI和温度T三参数可以定量关联羟基自由基与烷烃中伯、仲、叔碳氢键反应的活性.所得方程可以准确地区分不同C-H键的活性.结合烷基Ri的PEI和TSEI参数用于预测不同温度下烷烃、环烷烃与羟基自由基反应的绝对速率常数和相对速率常数,预测值与实验值一致.     

分子结构振动固有频率与链烷烃热力学性质的定量关系

用分子结构固有频率和分子中的甲基数作为分子结构信息指数,建立链烷烃分子结构与热力学性质的双参数QSPR模型.该模型用于18种链烷烃分子的标准生成焓、标准熵和标准生成自由能实验值的回归分析,得到相关程度大于0.999的标准生成焓、标准熵回归方程和相关程度大于0.99的标准生成自由能回归方程.所得方程用于67种链烷烃的标准生成焓、标准熵和标准生成自由能预测,结果与实验值的相关程度均大于0.9950.     

Neural Network Based on Quantum Chemistry for Predicting Melting Point of Organic Compounds

采用反向传播神经网络与定量结构-性质关系中量子化学参数相结合的方法测定有机化合物的熔点．11个反映分子间作用力和分子对称性的描述符作为输入变量,通过分子模型和PM3半经验分子轨道理论计算量子化学参数．用260个化合物训练由MatLab方法建立的神经网络,预测了73个化合物的熔点,并与文献中的实验数据进行比较,结果表明这种人工神经网络与定量结构-性质关系结合的方法可以预测有机化合物的熔点,平均绝对偏差5%．     

Para-Xylene分子结构和光谱的外场效应研究

对二甲苯(PX)是一种重要的化工原料，广泛地用于合成聚脂纤维树脂，是医药和农药用聚合单体，因此了解对二甲苯分子结构和光谱的外场效应具有十分重要的意义。为研究外电场对PX分子结构和红外(IR)光谱产生的影响，本文采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法在6-311++G(d, p)基组水平上优化了不同外电场(0～0.030 a.u.，0～1.542×1010 V·m-1)作用下PX分子的基态几何结构，在此基础上利用同样的方法计算了PX分子在不同电场下的振动频率，得到了分子的IR光谱，最后对PX的分子结构和IR光谱受外电场作用的的影响规律进行了研究。结果表明：频率497 cm-1的吸收峰为苯环上的C1-H7和C2-H8的面外摇摆振动，812 cm-1的吸收峰是苯环上的C4-H9和C5-H10的面外摇摆振动，1 547 cm-1为苯环上的C1-H7和C2-H8的面内弯曲振动，3 017 cm-1为甲基上的C11-H14和C15-H17的伸缩振动所产生，3 164 cm-1为苯环上的C4-H9和C5-H10的伸缩振动所产生；外电场与分子内电场的叠加效应使得R(4, 9)，R(5, 10)，R(11, 14)和R(15, 17)等的键长随着外电场的增强急剧增长，而R(1, 7)，R(2, 8)，R(11, 12) 和R(15, 16)等随着外电场的增强变化不明显；随着R(4, 9)和R(5, 10)的增加，吸收峰Ⅱ和Ⅴ出现了明显的红移，它们的频率分别减少了133和140 cm-1，峰Ⅳ在外电场较弱时频率增加，而当外电场较强时频率又开始减小，峰Ⅰ和Ⅲ的频率变化不明显。总之，在外电场的作用下，分子结构变化剧烈，红外光谱吸收峰出现了红移或蓝移，伴随着吸收峰的移动，分子的摩尔收系数ε也进行了重新分配，分子的振动斯塔克效应(VSE)明显。     

原子电性作用矢量用于吡喃糖化学位移计算

从分子二维拓扑结构出发,借助原子电性作用矢量(AEIV)描述原子所处分子微观化学环境,对54种吡喃单糖中共338个等价共振碳原子进行表征并以此建立起用于模拟单糖分子¹³C NMR化学位移三参数多元线性回归方程,所得模型复相关系数为R_cum=0.969 6. 为检验该模型对外部样本集预测能力,采用留一法(LOO)作交互校验(CV)检测,其复相关系数为Q_cum=0.968 7.     

原子距边矢量、三键数与烷烃的13C NMR化学位移

提出一个新的原子描述符-原子距边矢量(μ)来表达碳原子在烷烃中所处环境信息,用该矢量和三键数作为参数与烷烃碳原子(含2~9个碳原子共63个烷烃分子,计326个不等价碳原子)的¹³C NMR化学位移相关联,得到的多元线性回归分析结果为:标准偏差S仅0.9629ppm,相关系数R为0.9957.用所得线性方程预测得精度为:误差在1.0,1.5和2.0ppm以内的分别占83%,90%和95%.     

环烷烃及烷烃的折光指数与结构的关系研究

以分子拓扑学点价和自相关函数研究为基础,设计开发出一种新的以点价计算为基础的结构信息自相关拓扑指数tX.基于多元线性回归技术建立了对环烷烃及其烷烃的折光指数作出估算的定量结构性质关系.点价被定义为βi,由βi建构结构信息自相关拓扑指数tX.得到了它们与64种环烷烃的折光指数(nD)的二元回归方程和与27种烷烃的折光指数的二元回归方程.对环烷烃和烷烃折光指数的计算结果表明,计算值与实验值的一致性令人满意,平均误差为0. 25% .利用建立的模型,对另外5种烷烃的折光指数进行了预测.     

基于遥感观测的折射指数光谱特性反演大气气溶胶中沙尘组分含量

矿物沙尘是气溶胶的重要化学组分,对气候和环境都有重要影响。本文基于2010年的北京AERONET站点的气溶胶产品资料,分析了复折射指数在440～1 020nm范围内的变化特性,发现实部(n)在各个波段的取值差异不大;而虚部(k)由于受到矿物沙尘吸收的影响从440到670nm呈现出明显下降的趋势。据此,将k(440nm)与其他波段的值分开考虑,增加了一维信息量,从而能将目前基于复折射指数反演气溶胶化学组成的三组分模型(水、黑碳、硫酸铵)扩展为包含矿物沙尘的四组分模型,解决了以往在粗粒子较多时无法进行化学成分反演的难题。针对北京沙尘、灰霾、晴朗三种典型天气进行了气溶胶中沙尘组分的反演试验,获得的体积比例分别为88%,37%和48%,与基于气溶胶粒子体积谱分布计算的粗粒子比例的相对大小具有很好的一致性。     

Detection Theory of Polydispersities by Dynamic Light Scattering

ＤｅｔｅｃｔｉｏｎＴｈｅｏｒｙｏｆＰｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｉｅｓｂｙＤｙｎａｍｉｃＬｉｇｈｔＳｃａｔｅｒｉｎｇＺＨＡＮＧＹｉｘｉｎＺＨＵＴｏｕＺＨＡＮＧＪｉａｎｈｕａ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＷｕｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＬｉ...     

Study of optical parameters of two fluorinated isothiocyanato nematic liquid crystals exhibiting high birefringence

Optical studies have been carried out on two fluorinated isothiocyanato nematic liquid crystal (LC) compounds 4′-butylcyclohexyl-3, 5-difluoro-4-isothiocyanatobiphenyl and 4′-pentylcyclohexyl-3, 5-difluoro-4-isothiocynatobiphenyl. Transition temperatures of the two samples were confirmed using a polarizing microscope. The two LC compounds were found to exhibit fairly high clearing temperatures. Measurements of refractive indices of the two compounds were done by using thin prism method with He-Ne laser beam of wavelength 630 nm. Birefringence of the two LC compounds was calculated from the measured refractive indices. Both the compounds are found to display fairly high values of birefringence. Validation of a modified four-parameter model, based on Vuks equation describing the temperature dependence of refractive indices of the two liquid crystals, is also presented in this paper. The model is validated by fitting the experimentally measured values of refractive indices, birefringence and average refractive indices of the two nematic LCs with the theoretical values. In this paper, the calculation of order parameters of the LCs is presented by using two methods: direct extrapolation method based solely on the birefringence data and by using modified Vuks method based on Haller’s extrapolation. As observed from the obtained results, this procedure of calculating order parameter gives very reasonable results.     

神经网络在波谱分析中的应用：用亚图估计和预测烷烃的^13C NMR

系统研究了神经网络在波谱分析中的应用，采用多层／三层前馈神经网络以误差反传及改进算法估计和预测Ｃ１－Ｃ１０的６０余种烷烃的化学位移。烷烃中碳原子由十余种对应于所谓根亚树的相嵌频率描述子所决定。这些描述子等于由１至６个碳原子组成的更小结构骨加组成。     

用亚图参数与回归技术估计和预测烷烃的核磁共振碳谱

系统研究了分子建模在波谱分析中的应用.采用多元线性回归算法(MLR)估计和预测了60余种烷烃的碳谱化学位移.烷烃中碳原子由十余种对应于所谓根亚树的相嵌频率描述子所决定.这些描述子等于由2~5个碳原子组成的更小结构骨架组成.说明了所用描述子作为很有用的工具可适当地描述烷烃中碳所处微观环境.同时还比较了与神经网络的计算结果.     

Optical properties of arachidate monolayers by integrated optical techniques

The refractive indices of thin dielectric films on the surface of an optical waveguide were determined from the mode patterns, i.e., effective indices in the guide as a function of selected visible laser wavelengths. These more accurate results are compared with previous measurements and illustrate the advantages of this method.     

BiB3O6晶体主轴折射率及其温度系数

利用自准直法，在30℃到170℃温度范围内分别测量0.4880 μm、0.6328 μm、1.0640 μm、1.3414 μm等波长下BiB₃O₆(BIBO)晶体的主轴折射率.得到不同温度下的Sellmeier方程及各主轴折射率的温度系数.计算了1.0795 μm下BIBO晶体的的主轴折射率.与实验测量的结果进行比较，两者的差异不大于2×10－4.     

基于新CH2(X-3A″)势能面的C(3P)+H2(X1∑g^+)→H(2S)+CH(2Π)反应量子波包动力学

基于一个最新的CH2(X-3A″)势能面,运用切比雪夫波包方法对初始态为(v=0,j=0)的C(3P)+H2(X1∑g^+)→H(2S)+CH(2Π)反应体系在1.0-2.0 eV的碰撞能量范围内进行了动力学研究.通过对角动量量子数J=60以下的所有分波进行计算,得到了反应几率、积分散射截面和速率常数.计算中用到了耦合态近似方法和考虑科里奥利耦合效应的精确量子方法.通过对比发现,随着角动量量子数以及能量的增加,科里奥利耦合效应的影响越发显著,因而对于该反应体系,科里奥利耦合效应不可忽略.本文计算所得的积分散射截面和速率常数尚无实验数据可以比较,对该反应的后续研究有一定的参考价值.     

Effective refractive index for determining ray propagation in an absorbing dielectric particle

The ray-tracing technique can be employed to simulate the scattering of light by a dielectric particle whose characteristic dimension is much larger than the incident wavelength. When a scattering particle is absorptive, a localized electromagnetic wave refracted into the scatterer is inhomogeneous, which requires the use of an effective refractive index to determine the propagation direction of the refracted ray. The effective refractive index for the first-order reflection–refraction event (i.e., the case for the ray-transmission from air into a particle) has been previously derived by the authors. In this study, we further develop recurrence formulae for the effective refractive indices associated with higher-order reflection–refraction events when the ray-transmission is from a particle to air. It is shown from the new formulae that effective refractive indices in this case depend upon ray history. Numerical results indicate that the real and imaginary parts of the effective refractive index are larger and smaller, respectively, than the real and imaginary parts of the inherent complex refractive index of an absorbing particle. Furthermore, if the particle faces associated with two sequential internal reflections are parallel to each other, the corresponding effective refractive indices are the same.     

基于听觉中枢模型的水下噪声音色表达与特性分析

为建立水下噪声音色特征的定量表达以用于目标识别, 本文将主观评价实验获得的 4个本质音色维度得分与声音的听觉中枢响应建立联系, 得到音色的偏最小二乘回归模型, 并基于回归系数对每个维度进行物理分析. 为验证该方法的有效性, 本文提取大量音色描述符作为自变量进行对比, 结果表明听觉中枢模型预测能力有一定优势. 同时发现, 前 3个本质音色维度可分别由高频能量比例、谱平坦程度和时域连续性描述, 而第4 维度则无法与任何声学特征建立联系. 关键词： 本质音色 听觉中枢模型 偏最小二乘回归 音色描述符