单向耦合Hindmarsh-Rose系统的同步

采用数值模拟方法, 研究了由两个具有不同初始条件单向耦合的Hindmarsh-Rose神经元所组成系统的动力学行为. 研究结果表明, 耦合强度对两个神经元的同步具有重要的影响. 当两个神经元的控制参数取值不同时, 即在驱动系统和响应系统均处于混沌态及驱动系统处于周期振荡态, 响应系统处于混沌态两种情况下, 随耦合强度的增加其放电活动都能从不同步达到相位同步, 最后实现近似完全同步.     

外噪声作用下可激发系统中的预测同步现象

采用数值模拟方法研究了由2个完全相同的可激发系统,通过单向延迟反馈耦合连接所组成主动-从动系统中的预测同步现象.结果表明在相等的外噪声作用下,当延迟时间和耦合强度在适当的范围内取值时,从动系统发生放电活动时所产生的动作电位能够预测主动系统发生放电活动时所产生的动作电位,即出现了预测同步现象,并且预测时间不可能大于主动神经元的响应时间.     

化学自催化混沌反应模型中的耦合作用与混沌同步

选用混沌自催化反应作为子系统,构造了耦合自催化反应系统,研究了耦合变量、耦合系数对混沌动力学行为的影响,给出了不同耦合系数下系统的动力学特征,探讨了耦合作用机制.结果表明,耦合作用能明显地改变子系统的动力学行为,强化系统间的相关性.耦合后的混沌运动受到调整与抑制,耦合强度加大时,呈现出混沌运动轨线的周期化,耦合系数大于临界值,两子系统实现了完全的同步.不同变量的耦合时,影响最大的是第二种变量.对于三种物质均有耦合时,更容易出现混沌的抑制、运动状态的锁相与周期化和混沌的完全同步.     

线状铜电极在磷酸溶液中电流混沌振荡的同步行为

研究了恒电位下两个铜线电极在磷酸溶液中的电流混沌振荡行为,通过恒定不同的电位数值,改变单个电极的电流振荡混沌行为,研究了不同混沌间的相互作用.调整线电极间的距离,研究了电极间距对电流振荡行为的影响.实验中两电极的振荡间呈现了复杂的耦合作用,耦合后的频率与耦合前电极原有的频率不同.两电极的混沌电流振荡中呈现出同步、准周期同步和反相同步等现象.电极距离一定时,振荡波形差别很大的两电极的电流容易呈现反相同步和准周期同步,波形差别不大时容易产生同步.强的耦合导致电极间电流振荡的同步,电极距离的加大,电极间电流振荡难以产生同步.对耦合作用机制也进行了探讨.     

离子通道中毒对耦合随机Hodgkin-Huxley神经元集体激发行为的影响

四乙铵（tetraethylammonium）和河豚毒素（tetrodotoxin）可以分别使神经元细胞钾离子和钠离子通道中毒,从而导致电导降低和有效通道数减少。数值模拟研究了钾离子和钠离子通道中毒对耦合Hodgkin-Huxley神经元集体激发（collective spiking）行为的影响。发现对于一定数目的神经元,随离子通道簇面积（patchsize）的变化,离子通道中毒既可以增强也可以降低集体激发的规则性（regularity）;当簇面积大小固定时,对于较小和较大的簇面积,钾离子和钠离子通道中毒可以分别降低和增强集体激发的规则性,但二者变化的簇面积范围不同。对于某个簇面积,二者的效果可能相反。这一结果与离子通道中毒对单个神经元膜电势激发的影响不同,反映了神经元耦合作用、离子通道中毒导致的电导降低和离子通道噪声增强三者间的相互作用和影响。     

Belousov-Zhabotinsky化学体系中超混沌及其同步的研究

曾有报道在Belousov-Zhabotinsky (BZ)体系的实验研究中未实现超混沌。但 通过不同类型的变量耦合方式,我们在该体系的Montanatar模型中得到了超混沌发 现无论采用何种耦合方式,只要耦合强度足够小,均能得到超混沌。另外,对两个 所产生的超混沌BZ体系,在全变量耦合、双变量耦合及K-B空间标量耦合法的策略 下,均实现了同步调制,并且从横截Lyapunov指数判据理论给予验证。探索了个别 状态变量在耦合中对同步所起的作用。通过双变量耦合发现[Ce~(4+)]不起作用; 通过K-B空间标量耦合法发现只有[Br~-]和[HBrO_2]的线性组合能起作用,可能由 于它们出现在同一个基元反应中。     

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.     

恒电位下铜电极电流振荡的延时控制

采用铜电极的阳极溶解作为研究对象,开展电流振荡的延迟控制方法的研究.调节控制信号中延迟时间及控制系数的大小,延迟时间对电流影响作用明显,观察到周期变长和变短的结果,小延时下振荡周期变大,大延时下周期变小.延时控制也使振荡的波形产生明显的变化,并使原有的周期振荡呈现出混沌振荡.控制系数对振荡产生不同的影响,呈现出波形分裂、混合振荡等现象.控制系数加大时,这种峰的分裂变得更加强烈,阳极溶解电流产生了混沌振荡.控制后的振荡频率与原有频率有简单的比例关系.文中对延迟控制产生特定波形的机制进行了分析和讨论.     

CN~-和SCN~-水溶液中Cu电极上膜的形成及其结构的非现场红外反射吸收光谱研究

本文用电化学方法和非现场红外反射吸收光谱方法研究了CN~-和SCN~-水溶液中Cu电极上膜的形成及其结构,对于0.5mol·l~(-1)NaSCN+0.5mol·l~-1NaF/Cu体系,在-0.50到0.20伏(相对SCE)范围内形成的表面膜给出2157～2162cm~-1的红吸收峰;在-0.20至0.40伏则得到2177cm~-1峰。这表明在不同电势下生成的硫氰化铜表面膜的结构不同,对于0.5mol·l~(-1)NaCN+0.5mol·l~-1NaF/Cu体系,在0.00至0.40伏电势范围内,可得到两个吸收峰,波数分别为2128和2170cm~-1,对应于Cu(CN)_2~-和CuCN,此二峰强度基本同步地随电势改变,表明不同电势下表面膜的结构基本相同。     

小尺寸金属团簇熔化过程的分子动力学模拟

运用分子动力学方法模拟了小尺寸金属团簇的熔化过程, 原子之间的作用采用嵌入原子法(EAM)模型, 计算了均方根键长涨落δ随温度的变化, 以及升温过程中团簇热容的变化. 包含55、56个原子的面心立方(FCC)结构Au团簇的熔化过程是基本相同的. 而同样结构和数目Cu团簇的熔化过程却呈现出不同的趋势. Cu55、Cu56在模拟过程中都出现了FCC结构到二十面体结构的转变. 但由于表面多出了一个原子, Cu56的热容曲线比Cu55多了一个峰, 体系出现了预熔化现象. 这表明小尺寸团簇的固液转变的过程与团簇的原子类型、几何结构和原子数目密切相关.     

金纳米棒组装体表面等离子体共振耦合效应的FDTD模拟

贵金属纳米结构的光学性质与其尺寸、形貌、介质环境等因素的相关性是基础研究领域的重要内容.本文利用时域有限差分(FDTD)方法,计算了不同构型二聚体和多聚体的表面等离子体共振(SPR)特性.研究了金纳米棒结构和组装方式对SPR耦合效应的影响,模拟结果与实验规律比较吻合.金纳米棒二聚体的光吸收结果表明:对于肩并肩(S-S)的组装体,随着间隙的减小,金纳米棒的横向SPR(SPRT)峰有较小的红移,而纵向SPR(SPRL)峰显著蓝移.对于端对端(E-E)的组装体,随着组装体间隙的减小,金纳米棒的SPRT峰无明显移动,而SPRL峰显著红移,并在近红外较长波段范围内出现新的共振峰,其强度随着间隙的减小而增强;结合弹簧振子模型和纳米颗粒在外电场作用下的极化,对组装体共振吸收峰的移动和新的耦合共振峰的出现提出了初步的解释.     

细菌化学趋向性受体聚集体的相互作用

细菌化学趋向性受体的最小结构单元为二聚体,在细胞膜上这些二聚体会聚集成大团簇. X射线晶体结构和低分辨电镜结构测定表明,这些团簇有两类不同的形式,一种是在晶体结构中观察到的倒金字塔式二聚体的三聚体重复形成的聚集,另一种为由二聚体尾部相互盘绕形成的拉链状聚集. 有关拉链状聚集的详细分子模型目前尚不清楚. 本文使用蛋白质-蛋白质对接的方法研究了大肠杆菌丝氨酸化学趋向性受体Tsr 二聚体之间的相互作用. 分子对接计算表明,倒金字塔式聚集和拉链状聚集的基本复合物都是可以出现的,相应复合物的分子动力学模拟表明这些结构都具有一定的稳定性. 对于所获得的拉链状聚集体的基本复合物结构模型进行了详细的二聚体作用界面分析,发现二聚体间主要通过静电和疏水作用形成复合物,其中Arg388、Phe373 和Ile377是形成拉链状聚集的关键作用残基. 所建立的Tsr 拉链状聚集的结构模型有助于揭示细菌化学趋向性受体在细胞膜上聚集的分子机制,为进一步的聚集理论及模拟研究提供了基础.     

溶剂蒸气对聚对苯二甲酸乙二酯作用的差示扫描量热研究

用差示扫描量热(DSC)研究了几种有机溶剂蒸气对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的作用,表明可分为反应性的和非反应性的两种。同时,对于非反应性的作用,依冷结晶峰面积的变化,又可分为三种类型:冷结晶峰面积不变,经诱导期后下降,无诱导期而迅速下降。双冷结晶峰现象在一些非反应性溶剂处理过的PET试样的DSC曲线也观察到。     

CuAlNi合金的液态结构

利用高温X射线衍射研究了CuAlNi合金液态结构，发现结构因子上有明显的预峰出现，随着温度的升高,Cu75Al25合金熔体结构因子的预峰减弱, 直到1300 ℃预峰消失,这表明中程有序原子团簇可以在高于液相线温度约250 ℃范围内存在,原子团簇的大小和数量都随着Ni的加入而增加，Ni增强原子之间的交互作用,有利于中程有序的形成,根据预峰的特性，提出CuAlNi合金液态结构的原子模型，即由八面体结构共享顶点形成的原子团簇与无规密堆积原子分布区域组成.     

M0,±6(M=Os,Ir,Pt)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函(B3LYP)方法,在LANL2DZ基组水平上对M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇的各种可能构型进行了几何结构优化,得出各团簇的最稳定构型,并对其能量、振动频率、热力学性质、核独立化学位移(NICS)和极化率进行了理论研究.结果表明,M06,±(M=Os,Ir)团簇的基态都是三棱柱结构,Pt-6团簇的基态是平面三角形结构;M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇生成焓都为负值,热力学上是稳定的;NICS值都为负值,表明M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇都具有芳香性,其中Os6-团簇的芳香性最强;从光谱分析来看,Os6的IR和Raman谱的较强吸收峰的个数最多,Ir6的IR和Raman谱的最强吸收峰都只有一个,IR最强吸收峰在137.O和143.5 cm-1之间,Raman谱最强的吸收峰位于169.5 cm-1处;Pt6的IR和Raman谱的最强吸收峰分别位于50.2和194.7 cm-1处.     

细菌化学趋向性受体聚集体的相互作用

细菌化学趋向性受体的最小结构单元为二聚体,在细胞膜上这些二聚体会聚集成大团簇.X射线晶体结构和低分辨电镜结构测定表明,这些团簇有两类不同的形式,一种是在晶体结构中观察到的倒金字塔式二聚体的三聚体重复形成的聚集,另一种为由二聚体尾部相互盘绕形成的拉链状聚集.有关拉链状聚集的详细分子模型目前尚不清楚.本文使用蛋白质-蛋白质对接的方法研究了大肠杆菌丝氨酸化学趋向性受体Tsr二聚体之间的相互作用.分子对接计算表明,倒金字塔式聚集和拉链状聚集的基本复合物都是可以出现的,相应复合物的分子动力学模拟表明这些结构都具有一定的稳定性.对于所获得的拉链状聚集体的基本复合物结构模型进行了详细的二聚体作用界面分析,发现二聚体间主要通过静电和疏水作用形成复合物,其中Arg388、Phe373和Ile377是形成拉链状聚集的关键作用残基.所建立的Tsr拉链状聚集的结构模型有助于揭示细菌化学趋向性受体在细胞膜上聚集的分子机制,为进一步的聚集理论及模拟研究提供了基础.     

X-射线小角光散射(SAXS)研究全氟磺酸树脂中空纤维膜中的离子簇结构

本文用SAXS(Small Angle X-ray Scattering)方法对全氟磺酸树脂中空纤维膜中的离子簇结构进行了研究.在散射角2θ=2°左右,出现由离子簇产生的散射峰;并就离子交换容量、不同阳离子形式、含水量及不同拉伸等对离子簇散射峰位的影响进行了研究讨论.并计算了有关离子簇半径和每个离子簇中的离子数目.     

M_6~(0,±)(M=Os,Ir,Pt)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函(B3LYP)方法,在LANL2DZ基组水平上对M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇的各种可能构型进行了几何结构优化,得出各团簇的最稳定构型,并对其能量、振动频率、热力学性质、核独立化学位移(NICS)和极化率进行了理论研究.结果表明,M06,±(M=Os,Ir)团簇的基态都是三棱柱结构,Pt-6团簇的基态是平面三角形结构;M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇生成焓都为负值,热力学上是稳定的;NICS值都为负值,表明M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇都具有芳香性,其中Os-6团簇的芳香性最强;从光谱分析来看,Os6的IR和Raman谱的较强吸收峰的个数最多,Ir6的IR和Raman谱的最强吸收峰都只有一个,IR最强吸收峰在137.0和143.5 cm-1之间,Raman谱最强的吸收峰位于169.5 cm-1处;Pt6的IR和Raman谱的最强吸收峰分别位于50.2和194.7 cm-1处.     

介观化学体系中的动力学尺度效应

以生命和表面催化体系为对象,研究了介观化学体系中内涨落对体系非线性动力学行为的调控作用.内涨落可以诱导随机振荡,其强度在体系处于最佳尺度时会出现一个甚至多个极大值,并且在耦合体系中会得到进一步增强,表现为尺度共振效应、尺度选择效应和双重尺度效应,揭示了介观化学体系中尺度效应的新机制.     

正二十面体Au13和Pt13团簇上肉桂醛的吸附

运用广义梯度近似(GGA)密度泛函理论的Perdew-Burke-Ernzerh (PBE)方法, 研究了肉桂醛在正二十面体Au₁₃和Pt₁₃团簇上的吸附行为. 通过分析不同吸附模式的吸附能和几何构型发现: 同一金属团簇, 顺式肉桂醛的吸附能强于反式肉桂醛的吸附能. 对于Au₁₃团簇, 肉桂醛的稳定吸附构型为C＝C和C＝O共吸附模型; 对于Pt₁₃团簇, 肉桂醛的稳定吸附构型为C＝O吸附. 比较二者发现, 肉桂醛在Pt₁₃团簇的吸附能力强于Au₁₃团簇.分析Au₁₃和Pt₁₃团簇上肉桂醛最稳定吸附构型的电子结构表明, 电子由肉桂醛原子的2s、2p轨道向金属表面转移, 同时金属部分电子反馈到肉桂醛的反键轨道, 最终肉桂醛稳定吸附于金属团簇. 此外, 肉桂醛在团簇模型上的吸附能大于其在平板模型上的吸附能.