纳米尺度钯粒子表面一氧化碳氧化反应内噪声随机共振

在随机模型的基础上, 运用化学Langevin 方程、Poisson近似和精确随机模拟方法, 研究了内噪声对纳米(nm)尺度钯(Pd)粒子表面上一氧化碳(CO)催化氧化反应的影响. 在这类介观体系中, 由于显著内噪声的存在, 化学反应速率振荡具有随机性. 研究发现, 对于给定的CO偏压, 随着内噪声强度的改变, 随机振荡强度经过一个极大值, 从而证明了内噪声随机共振的存在. 这一现象表明, 合适的内噪声有利于反应速率振荡. 这种内噪声随机共振行为对外界参数(如CO偏压)具有稳定性(robust).     

非恒温CO表面催化氧化体系双随机共振

当考虑化学反应热、热传导和热辐射的影响时, Pt(110)/CO+O2表面催化氧化体系温度出现时空变化. 以衬底温度为控制参数, 通过计算机模拟, 研究了衬底温度噪声对该非恒温表面反应体系振荡动力学行为的影响. 研究发现, 温度噪声可以诱导体系双随机共振现象, 而且增大衬底温度可以使体系共振行为由双随机共振变为单随机共振. 这表明体系可以利用温度噪声加强其反应振荡, 并对其具有双重选择性, 人们可以通过改变衬底温度大小来控制体系的共振行为.     

介观振荡化学反应体系的内噪声随机共振

用化学Langevin方程研究了内噪声对介观振荡化学反应体系的影响.研究发现,在确定性体系处于定态条件下,内噪声可以导致体系振荡:随着内噪声强度的变化,诱导振荡信号的信噪比通过一个极大值,表明内噪声随机共振的出现;由于内噪声强度随着系统体积的变化而改变,因此,这一现象也证明了系统尺度共振,即最佳尺度效应的存在.     

与高斯噪声偏离增强Hodgkin-Huxley神经元激发相干性

自从Hodgkin和Huxley对神经元动力学行为进行开创性研究以来,内、外噪声对神经元膜电势激发的积极作用被广泛研究.以往研究中,人们通常认为噪声遵循高斯分布.然而,有关的生物学实验研究表明,在诸如神经元等感官体系中存在非高斯噪声.近十年,一类特殊形式的非高斯噪声在非线性动力学体系(包括生物体系和化学体系)中的作用受到人们的关注.本文中,我们用数值模拟方法研究该类非高斯噪声对确定性Hodgkin-Huxley(HH)神经元激发行为的影响.存在周期性刺激电流时,HH神经元膜电势V(t)激发动力学可以表示为其中C=1μF/cm2是膜电容;gNa=120mS/cm2,gK=36mS/cm2和gL=0.3mS/cm2分别为钠、钾和漏电流的最大电导;VNa=50mV,VK=-77mV和VL=-54.4mV分别为钠、钾和漏电流的逆电势.取次阈值电流I(t)=6.0+sin(0.3t).非高斯噪声η(t)满足峰时间间隔T的平均值和平方平均值.我们首先研究了偏离q对噪声强度诱导的激发行为的影响.发现q减小时,CV的最小值减小,表明较小的偏离可以增强噪声强度诱导的随机共振(SR).同时,对于较小和较大的D值,CV随q的增加分别减小和增大,表明,随D的不同,q既可以增强也可以降低激发规律性.我们重点研究了偏离度q的影响.分别在三个不同噪声强度D条件下,计算了给定相关时间τ时CV随q的变化.发现随着q的增加,CV在某个中间大小的q值处经过一个最小值,表明"偏离诱导SR"的产生.我们计算了多个不同相关时间τ时的情况,发现了类似现象.由于非高斯噪声偏离决定了噪声概率分布,而不同概率分布代表不同的噪声类型,因此,"偏离诱导SR"现象表明,不同类型的噪声可以增强激发相干,因而增强HH神经元对次阈值信号编码的时间精确性.     

非高斯噪声多次增强NO＋CO／Pt（100）体系速率振荡

在过去的几十年里，噪声的积极作用被广泛研究．以往研究中，人们通常认为噪声遵循高斯分布．然而，有关的生物学实验研究表明，在诸如神经元等感官体系中存在非高斯噪声．近十年，一类特殊形式的非高斯噪声在非线性动力学体系（包括生物体系和化学体系）中的作用受到人们的关注．本文中，我们用数值模拟方法研究该类非高斯噪声对NO＋CO，Pt（100）催化还原体系反应速率振荡的影响．     

细胞体系中内噪声对弱信号检测的积极作用

在小尺度的生物化学反应体系中内噪声是普遍存在的,本文采用化学Langevin方程研究了细胞体系中内噪声对弱信号检测的作用. 研究发现, 在Hopf分岔点附近, 当弱信号非常小以至于不能独立地激发细胞内的钙尖峰振荡时, 内噪声能够帮助细胞内的钙振荡信号越过一个域值, 并且在一个最佳的内噪声强度下, 内噪声、内噪声诱导的钙振荡和弱信号之间会产生共振现象, 由此极大地增强了细胞体系对弱信号的检测能力. 由于内噪声是通过细胞尺度变化而改变的, 因此这种现象也说明了在对弱信号检测行为中最佳细胞尺度的存在. 研究还发现最佳的细胞尺度与真正的细胞体积是相吻合的, 并且基本不随外界刺激的改变而改变, 这具有重要的生物学意义.     

纳米碳纤维负载钯催化剂在Heck反应中的应用——载体相互作用的影响

使用多元醇还原法制备了均匀分散的钯纳米颗粒.将钯纳米颗粒负载于板式、鱼骨式和管式纳米碳纤维,得到稳定、可重复使用的非均相催化剂.实验结果表明,钯纳米胶粒同载体之间的电位差对钯在载体上的负载量、粒子大小以及Heck反应中钯的溶失量有很大的影响.在制备过程中,增加钯纳米胶粒同纳米碳纤维表面的电位差能够大大降低钯在Heck反应中的流失.催化剂的反应活性随钯粒子的增大而降低.     

用HRS技术研究CdS/Cd纳米粒子的二阶光学非线性

用新发展的超瑞利散射（HRS）技术（一种非相干的方法）研究了表面富镉的CdS纳米粒子的二阶非线性光学性质。结果表明每个纳米粒子的二次非线性极化率β值在10^-26esu量级,这是目前报导的具有最大β值的溶液物种之列。探讨了CdS纳米粒子产生二阶非线性的机制。认为纳米粒子大的比表面及表面缺陷结构对CdS纳米粒子的二阶光学非线性有很大影响。另外,双光子吸收诱导的共振增强作用亦可能贡献CdS纳米粒子的HRS信号,这种双光子共振吸收被其双光子荧光谱所证实。     

纳米钯膜电极的制备、结构表征和特殊反应性能

用循环伏安方法制备纳米钯膜电极,运用扫描隧道显微镜和原位红外光谱等方法研究其结构和反应性能.STM图像表明,制备的纳米钯膜具有特殊的层状结构,纳米级厚度的层状晶体由直径6nm左右的Pd微晶聚集而成.发现当钯膜厚度为几个纳米时,CO的吸附表现出异常红外效应,即红外谱峰反向和红外吸收显著增强(增强因子可达42.6).纳米钯膜电极对氢的反应也具有特殊的性能,与氢向钯晶格扩散吸收过程相比较,氢吸脱附的表面过程成为主要反应.研究结果还指出,纳米钯膜电极的异常红外效应和对氢反应的特殊性能与钯膜厚度密切关联,并可归结为钯膜材料的纳米尺度效应.     

色噪声性质对一氧化氮还原反应体系随机共振的影响

研究了一定温度条件下和NO气体偏压pNO处在超临界Hopf分岔点附近时,Pt(100)/NO+CO表面催化还原反应体系被色噪声调制后的动力学行为.通过计算机模拟,观察到了色噪声诱导的反应振荡和随机共振现象.探讨了色噪声强度和相关时间对随机共振行为的影响,得到一些新的结果.     

不同尺度和分散状态的钯纳米粒子红外光学性能研究

运用CO分子探针红外光谱研究不同尺度和分散状态的钯纳米粒子的红外光学性能.结果表明,粒子尺度为6.6nm分散的球型钯纳米粒子(Pdn)和粒子尺度为100～150nm分散的立方体型钯纳米粒子(Pdncube)均给出两个不同吸附方式的桥式CO红外谱峰,其吸收峰位置约在1970cm-1和1910cm-1.将Pdn引入到电极表面后,通过界面电化学诱导使之形成团聚体(Pdnag),其红外光学性能发生显著变化,表现为随着界面电化学诱导时间的增加,其1970cm-1处的谱峰方向从正常转为异常.本研究进一步证明红外谱峰方向的倒反是由于粒子间的相互作用引起的.     

与高斯噪声偏离增强Hodgkin-Huxley神经元激发相干性（摘要）

自从Hodgkin和Huxley对神经元动力学行为进行开创性研究以来,内、外噪声对神经元膜电势激发的积极作用被广泛研究.以往研究中,人们通常认为噪声遵循高斯分布.然而,有关的生物学实验研究表明,在诸如神经元等感官体系中存在非高斯噪声.近十年,一类特殊形式的非高斯噪声在非线性动力学体系（包括生物体系和化学体系）中的作用受到人们的关注.本文中,我们用数值模拟方法研究该类非高斯噪声对确定性Hodgkin-Huxley（HH）神经元激发行为的影响.     

原位合成无表面活性剂纳米钯用于催化氢转移反应合成偶氮类化合物及对不饱和双键的还原

以乙酰丙酮钯作为催化剂前体, 异丙醇作为氢源, 在碱性的反应过程中原位得到纳米尺度的钯纳米颗粒, 并进一步得到钯-氢活性结构, 实现硝基的还原及氮氮键的偶联. 该催化体系还可以实现C=C和C=O键的有效还原. 这类原位得到的钯纳米催化材料表面裸露, 因而具有更高的催化活性.     

磁性纳米粒子负载钯催化有机合成反应研究进展

磁性纳米粒子负载钯催化的有机合成反应,由于具有催化活性高,催化剂在外加磁场作用下即可快速分离和重复使用等特点,已引起了人们的广泛关注.综述了近年来磁性纳米粒子负载钯催化有机合成反应的研究进展,载体包括Fe3O4纳米粒子、有机小分子修饰的磁性纳米粒子、SiO2包覆的磁性纳米粒子、碳修饰磁性纳米粒子、羟基磷灰石包覆的磁性纳米粒子和有机高分子修饰的磁性纳米粒子等.     

半导体纳米粒子与金纳米粒子间荧光共振能量转移研究

采用水相法合成的CdTe半导体纳米粒子作为能量给体, 通过Schiff碱反应将单链DNA连接到表面. 采用柠檬酸钠还原氯金酸法制取的Au纳米粒子作为能量受体, 通过Au—S键将单链DNA连接到表面. 通过DNA链间的杂交, 构建了荧光共振能量转移体系(FRET). 测定了CdTe-DNA、 探针体系和探针体系+目标DNA的荧光强度. 结果表明, 探针体系的荧光强度最弱, 加入目标DNA后, 体系荧光增强, 表明该体系的构建是成功的.     

肝细胞中环境噪声所诱导的双重随机共振

通过对老鼠单个肝细胞内的钙离子振荡动力学的研究, 发现受外在环境噪声的影响, 由噪声诱导出的胞内钙离子会产生相干振荡, 并且在两个不同的噪声强度处会观察到我们称之为双重随机共振(Stochastic bi-resonance, SBR)的现象. 另外, 比较来自细胞体系内部环境的噪声发现也会出现类似的现象. 这一发现将有助于我们进一步理解生命体系中钙离子信息复杂振荡现象的形成过程及其机理. 最后我们利用该动力学体系的分岔特性来解释双重随机共振现象的形成机制.     

表面化学反应体系中非线性问题的理论研究*

本文综述了表面化学反应体系中若干重要非线性问题的研究现状及作者所取得的研究成果, 其中包括表面催化反应体系中的非平衡动力学相变, 分形表面反应体系中的非线性动力学行为, 表面反应体系中噪声诱导的时空有序结构及其转变规律, 表面反应体系中的随机共振等。     

化学振荡体系相干共振的诱导和增强

采用数值模拟的方法研究了乘性和加性噪音对化学振荡体系相干共振的影响作用. 结果表明, 乘性和加性噪音同时对体系进行调制时, 所得的相干共振强于只有其中一种噪音调制的共振; 相对于加性噪音而言, 体系能更好地利用乘性噪音来增宽使体系处于振荡状态的控制参数区域; 控制参数效应和噪音效应相比, 前者对体系相干共振的产生和增强起主要的影响作用. 另外, 当噪音增到临界强度时, 乘性和加性噪音分别对体系进行调制的动力学行为差异被湮没, 说明此时乘性和加性噪音对体系动力学行为的影响趋于一致.     

Au-Ag合金纳米粒子制备及其表面增强拉曼光谱研究

首先采用柠檬酸钠法制得Au-Ag合金纳米种子, 然后采用盐酸羟胺生长法得到不同组成的Au-Ag合金纳米粒子. 在其UV-Vis光谱中只观察到一个位于单金属银和金之间的等离子体共振峰, 表明Au-Ag合金纳米粒子已经形成. TEM结果表明, 合金纳米粒子的粒径约为60 nm, 且颜色均一, 没有明显的核壳结构. 用苯硫酚(TP)作为探针分子研究了合金纳米粒子的表面增强拉曼光谱(SERS). 结果表明, SERS强度与合金纳米粒子的组成和尺寸有关. 当纳米粒子粒径一定时, 除Au25Ag75外, 随着金的增加SERS强度增强. Au25Ag75的粒径比Ag小, 导致SERS强度比Ag低. Au50Ag50和Au75Ag25加入TP分子后, 其聚集方式与Au相似, 等离子体共振峰逐渐靠近1064 nm, 金含量较高时, TP的SERS归于聚集体的等离子体共振增强的贡献.     

等离激元表面晶格共振研究进展

当金属纳米粒子排列成有序阵列结构时,沿阵列平面内传播的衍射波与单粒子局域等离激元共振耦合,将导致等离激元共振急剧窄化,光谱宽度降至2 nm以下.与共振宽度在80 nm以上的常规单粒子共振相比,这种具有高品质因子的衍射耦合等离激元共振称为等离激元表面晶格共振.近年来,关于表面晶格共振研究已成为纳米光子学领域的研究热点,在发光、激光、光伏、通讯、存储以及传感等领域显示出巨大的应用前景.本文主要综述等离激元表面晶格共振的基本原理和性质,包括共振宽度、共振品质、电场增强,探讨了表面晶格共振的测试方法、影响因素以及纳米光学应用.