分子信息编程开放实验的设计与实践

本化学信息学开放实验设计了一系列与分子有关的读写、分析、修改任务。学生在编程完成任务的过程中需将程序设计课程里学习到的数据结构与算法同熟悉的化学理论结合,利用计算机去解决与分子有关的具体问题。通过教师的讲解与自身的实践,参与学生能逐步了解计算机分子结构表征的理论与方法,掌握基础的分子信息编程技能。教学经验也表明,普通化学专业的学生能够独立完成主要的实验任务,并在实验过程中对化学信息学本身产生较浓厚的兴趣。     

非计量Zn-Cr尖晶石中离子占位对催化合成气合成异丁醇中的关键作用

异丁醇是一种基本有机化工原料和燃料添加剂。从煤基或生物质合成气制异丁醇符合我国“贫油富煤”的能源结构,对于保障我国能源安全具有重要的现实意义。Zn-Cr基催化剂合成异丁醇具有寿命长、积碳少,产物分布简单的优点,被广泛应用于合成异丁醇研究。本文总结了近年来合成气合成异丁醇的进展,重点介绍本课题组近几年在异丁醇合成过程中发现的非计量Zn-Cr尖晶石中离子占位对催化合成气合成异丁醇中的关键作用。首先概述了异丁醇的催化剂体系、合成工艺以及生成机理,然后介绍了促进阳离子在尖晶石结构中混乱分布的策略,包括调节Zn/Cr比例、煅烧温度、制备方法以及负载碱金属等,同时介绍了两种常用的定量检测尖晶石结构离子占位的方法。本课题组首次发现异丁醇产率与离子分布混乱程度呈近似直线关系,是因为离子占位强烈影响催化剂的物化性质。最后展望了异丁醇合成过程中的机遇和挑战,期望此文对能源化工、材料科学等相关学科的学者有一定的参考和启示作用。     

水平光面爆破激发地震波的成分及衰减特征

借助极化偏振分析方法，针对一组现场爆破实验，分析了水平光面爆破激发地震波的成分构成及特性，比较了不同波的衰减特征及各自对爆破振动的影响，并探讨了水平光面爆破的内在力学机理。结果表明，爆破振动中不同波的相对量值及主导波的类型均会随测点位置的改变而变化，爆源特性和沿传播路径的不同衰减共同决定波的成分构成及演化，各测点的优势振动方向也与波的成分构成密切相关。对于水平光面爆破，在光爆孔平面上，P波的影响可忽略，S波主要在竖直向振动，R波对水平及竖直向的振动均有贡献，其中水平向的振动主要由R波引起，而S波的竖直向振速在近区远高于R波，但归因于S和R波的不同衰减，R波在距离爆源22.5 m/kg1/2（58～67 m）处开始主导竖直向的振动；在光爆孔平面外，P波的影响不可忽略，且在特定位置会成为优势波型。     

V^2C控制buck变换器的动力学分析及混沌控制研究

利用改进的最大李雅普诺夫指数分析了V^2C控制buck变换器中的动力学行为,通过分析切换面两侧子系统的几何关系,给出了不可微点处雅克比矩阵的补偿方法,显著提高了切换系统中动力学行为的分析精度.基于增加系统状态变量之间关联性能够削弱混沌的原则,在系统中加入了关联强度参数,并利用粒子群算法寻优出使系统稳态和瞬态性能最佳的参数,达到了消除混沌的目的.最后,通过仿真和实验验证了上述方法的可行性.     

地应力水平对深埋隧洞爆破振动频谱结构的影响

爆破振动的频谱特性对隧洞安全施工具有重要意义。采用动力有限元方法，分析了不同地应力水平条件下围岩爆破振动频率特征，通过对实测爆破振动信号的时域和频域联合分析，研究了不同频带上的振动能量分布。结果表明，爆破振动的主频及各个振动能量优势频带都有随地应力水平升高而降低的趋势，伴随爆破破岩过程而发生的地应力瞬态卸载动力效应是产生这一现象的主要原因。地应力水平越高，爆破振动信号中20～100 Hz的低频振动能量比重越大。当爆区的地应力为20 MPa时，20～100 Hz频带内的振动能量可达到总振动能量的35%左右；当爆区的地应力为30～50 MPa时，20～100 Hz频带内的振动能量可达到总振动能量的50%以上。除地应力水平外，应力卸载速率及岩体的力学特性也对爆破振动主频具有显著影响，卸载速率越高，低频振动能量比重越大。卸载速率取决于掏槽爆破方式，直孔掏槽导致岩体应变能释放速率最高。岩体弹性模量越大，爆破振动的主频越高。     

吩噻嗪功能化的螺-9,9′-氧杂蒽芴的设计、合成及其光电性质与分子结构间的相互关系研究

合成了一种具有深的HOMO(-6.15 e V)分子轨道和高三线态能级(T_1,2.82 e V)的新型化合物10-(2-螺-9,9'-氧杂蒽芴基)吩噻嗪(SFXPz)。因其宽的能带结构(E_g,4.22 e V)和深的HOMO能级而有望制备高效蓝色有机电致磷光器件。热重分析和差热扫描曲线表明,该化合物具有良好的热稳定性(T_d,259℃)和高的形态稳定性(T_g,206℃)。完全相互分离的HOMO和LUMO轨道有利于阻止分子内能量反转。SFXPz的紫外吸收峰分别位于230,260,292和310 nm左右;其荧光光谱两个发射峰分别位于311,324 nm左右。此外,该化合物的分子结构经LC-MS、~1H NMR和~(13)C NMR进行了详细表征。     

2μm泵浦中红外硫化玻璃光纤拉曼激光器的理论分析与优化

根据2μm掺铥光纤激光泵浦中红外硫化玻璃光纤拉曼激光器的模型,采用非线性耦合方程组对激光器的性能进行了研究与分析。同时,对激光器各参数包括光纤长度、输出耦合器反射率、光纤散射损耗对激光器性能的影响进行了分析并给出了优化结果。数值仿真结果表明,在一定条件下,2μm泵浦硫化玻璃光纤产生拉曼激光的斜率效率可以超过85%。另外,光纤长度和输出耦合器反射率不仅对输出激光功率的影响很大,而且是相互影响的,必须同时进行优化。结果也表明,输出激光的功率随光纤散射损耗增加急剧线性下降。以上的结果可以用于硫化玻璃光纤级联拉曼激光器的实验指导和优化设计。     

Novel scheme of clock recovery for high-speed OTDM signals based on stimulated Brillouin scattering

A new but simply implemented optical clock recovery scheme for optical time-division multiplexing （OTDM） systems based on stimulated BriUouin scattering （SBS） effect is presented and demonstrated experimentally. According to the unequal-amplitude even-multiplexed OTDM signals, the frame clock is extracted. In addition, the clock with multiple tributary rates is recovered from 160-Gb/s OTDM signal in simulation by utilizing the clock recovery module.     

一类带Hardy-Sobolev临界指数的奇异Kirchhoff型方程正解的存在性

本文研究了一类带Hardy-Sobolev临界指数的奇异Kirchhoff型{-(a+b∫_Ω︱▽u︱~2dx)△u=u~(5-2s)/︱x︱~s+λu~(-γ),x∈Ω,u0,x∈Ω,u=0,x∈δΩ方程其中ΩR~3是一个有界开区域且具有光滑边界δΩ,0∈Ω,a,b≥0且a+b0,λ0,0γ1,0≤s1.利用变分方法,获得了该问题的一个正局部极小解,补充了文献[1]的结果.     

开源有机化学在线习题插件包Kekule-Moodle及其在高校教学中的应用

Kekule-Moodle是由笔者自主编写完成的一套配合著名的开源课程管理系统Moodle使用的插件包，借助此插件包可在Moodle中创建涉及有机分子结构的在线习题。答题时学生可直接在浏览器中输入化学结构，系统能在后台将结构与答案比较，自动进行评分。该插件还实现了多占位符支持、部分结构匹配、构型构造比较、立体表达式输入等功能，以便更好地适应国内有机化学教学的现状。教学实践也证明，基于该插件包构建的在线习题平台对日常教学效果的提高具有一定的帮助。