基于分子纳米粒子的巨型分子

本文聚焦于一类非传统的高分子结构,也即基于分子纳米粒子(或称纳米原子,nano-atoms)的巨型分子(giant molecules)。分子纳米粒子是具有确定化学组成、分子对称性和表面官能团的三维刚性笼状骨架结构。巨型分子是利用分子纳米粒子基元构筑的具有精确结构的高分子。受到蛋白质中结构域概念的启发,我们提出经过表面官能化修饰的分子纳米粒子可以作为合成高分子的结构域和功能域,通过逆功能分析,结合包括点击化学在内的高效化学反应,来实现巨型分子的快速模块化合成、可控组装和功能评估,并利用其中得到的构效关系,更为系统地理解材料的性质和指导材料的进一步优化设计。同时,这种新型高分子也可被看成是尺寸放大的小分子。它的许多有趣的自组装行为和相应小分子既有相似之处,又有截然不同之处。比如,巨型表面活性剂在溶液中能像小分子表面活性剂一样组装成为尾链被拉伸的胶束,在本体中则像嵌段聚合物一样形成纳米相分离的结构。这些组装展现出对于一级化学结构不同寻常的敏感性,并容易形成一些非传统的罕见相态,包括Frank-Kasper相态、在低分子量层状晶体PEO中出现的非整数折叠以及在溶液组装中出现的多级结构。因此,我们认为巨型分子作为功能材料在将来的技术领域中将具有广阔的应用前景。     

铁磁性材料Fe_3Si的微结构及消光规律研究

基于第一性原理的密度泛函理论,对Fe_3Si的微结构及其铁磁性能进行研究,结果表明:Fe_3Si为面心立方有序DO3(cF16)结构,Fe_3Si具有典型金属能带特征,穿过Fermi能级的能带最主要是Fe的3d态电子的贡献,其次是来自Si的3p态电子的贡献.但结合键是金属键和共价键所组成的混合键,Fe_3Si的铁磁性主要来自Fe的3d态电子的自旋.基于X射线散射理论,结合Fe_3Si微结构研究Fe_3Si的消光规律:当衍射面指数nh、nk、nl奇偶混合时,衍射峰消失,系统出现消光.当衍射面指数nh、nk、nl全为奇数或偶数时,产生衍射.根据Fe_3Si晶体布拉格衍射限制条件H~2+K~2+L~2≤53,其最高的衍射指数为640.对进一步研究DO_3结构的晶体具有现实指导意义.     

PCA-BP模型在判别基于LIF技术煤矿突水水源的应用

防治煤矿突水时需迅速精准地判别突水水源,激光诱导荧光(LIF)光谱技术具有灵敏度高、快速准确监测特点,为检测突水水源提供了一种新的方法。该研究引入该技术以获取突水荧光光谱数据。采用卷积(SG)平滑和多元散射校正(MSC)方法对光谱图进行预处理,以消除光谱采集过程中噪声干扰。采用主成分分析(PCA)方法提取特征信息,针对SG预处理后的数据,当主成分个数为3时,累积贡献率可达到99.76%,已基本保留原数据的全信息。选择3层结构BP神经网络建立分类判别模型,通过不同方式构造训练集和测试集,SG预处理数据构建的分类模型可以达到精准判别,而对于MSC预处理和原始数据出现很少的误判。实验结果表明SG预处理结果要优于MSC预处理。研究结果表明,将PCA和BP神经网络结合建立分类模型,能有效判别煤矿突水水源,且具有较强的自组织、自学习能力。     

FTIR结合主成分分析法对直肠癌转移淋巴结的研究

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)联合主成分分析法(PCA),分析直肠癌转移淋巴结的谱学特征,并对直肠癌转移淋巴结和非转移淋巴结进行线性判别分析。80例直肠癌转移淋巴结和80例未转移淋巴结进行FTIR光谱分析,计算峰强并进行主成分分析,得出在波数4 000～1 700 cm-1范围主成分1(Principal components 1,PC1)是3 260 cm-1,PC2为1 740 cm-1。波数1 700～1 000 cm-1范围,PC1为1 640 cm-1,PC2为1 080 cm-1,将良、恶性淋巴结光谱3 260,1 740,1 640,1 080 cm-1相对峰强比(I/I_{1 460})和波数1 080和1 300 cm-1进行t检验,良、恶性结果差异有统计学意义(p<0.05),表明癌转移淋巴结中蛋白含量、蛋白的形成、氨基酸增多;脂肪含量明显减少与癌组织中无氧酵解脂肪含量减少有关。将相对峰强比(I_{1 080}/I_{1 460}, I_{1 640}/I_{1 460}, I_{3 260}/I_{1 460}, I_{1 740}/I_{1 460}, n=160)进行PCA聚类分析,结果显示可以将良恶性淋巴结鉴别,良性淋巴结聚类在第一和四象限,恶性淋巴结聚类在二和三象限。将相对峰强比、1 080和1 300 cm-1进行线性判别分析(LDA),将25例淋巴结作为验证集进行分析,得出PCA/LDA模型的敏感度是87.5%,特异度是88.5%。结果表明傅里叶变换红外光谱分析技术可成为术中原位、在体和快速诊断直肠癌淋巴结转移的一种简便方法。     

Heat transport properties within living biological tissues with temperature-dependent thermal properties

Understanding of the heat transport within living biological tissues is crucial to effective heat treatments. The heat transport properties of living biological tissues with temperature-dependent properties are explored in this paper. Taking into account of variable physical properties, the governing equation of temperature is first derived in the context of the dual-phase-lags model (DPL). An effective method, according to the Laplace transform and a linearization technique, is then employed to solve this nonlinear governing equation. The temperature distribution of a biological tissue exposed to a pulsed heat flux on its exterior boundary, which frequently happens in various heat treatments, is predicted and analyzed. The results state that a lower temperature can be predicted when temperature dependence is considered in the heating process. The contributions of key thermal parameters are different and dependent on the ratio of phase lag and the amplitude of the exterior pulsed heat flux.     

“分子三维模型制作”劳动技能课线上线下混合式教学设计与实践*

改进了大学化学类专业劳动技能课“分子三维模型制作”,并提出线上线下混合教学模式和多元化考核方式相结合的实践教学思路与方法。在课程中引入生产实例、学科前沿和时事热点进行创新创业和思政教育,积极引导学生主动参与实践教学,充分调动学生的劳动兴趣,以适应新时期培养创新性劳动者的需要。     

超高泵浦功率下的Xe(6p[1/2]0, 6p[3/2]2, 和6p[5/2]2)原子的能量转移过程

本文研究了Xe(6p[1/2]₀, 6p[3/2]₂, and 6p[5/2]₂)原子在聚焦条件下的动力学过程. 激发能级的原子密度在聚焦条件下会显著地增加,因此两个高激发态原子之间的energy-pooling碰撞的概率也会增加. 这种energy-pooling碰撞主要有三种类型. 第一种类型为energy-pooling碰撞导致的电离. 一旦将激发激光聚焦,就可以从侧面的窗口观察到非常明显的电离现象,不论激发能级是6p[1/2]₀、6p[3/2]₂或6p[5/2]₂能级. 这种电离的产生机理是energy-pooling电离或者一个Xe^*原子再吸收一个光子产生电离. 第二种类型为跨越较大能极差的energy-pooling碰撞. 当激发能级为6p[1/2]₀能级的情况下,两个6p[1/2]₀原子碰撞会产生一个5d[3/2]₁原子和一个6s''[1/2]₀原子. 第三种类型为跨越较小能级差的energy-pooling碰撞. 以5个二次产生的6p能级为上能级的荧光强度都变得更强,并且这些荧光的上升沿都变得更陡峭. 产生这些6p原子的主要机理是energy-pooling碰撞并非简单的碰撞弛豫. 基于理想气体原子之间的碰撞概率公式,推导出两个6p[1/2]₀原子的energy-pooling碰撞速率为6.39x10⁸s^-1. 此外,6s原子在聚焦条件下的密度也会增加. 因此所有的荧光曲线会因为辐射俘获效应而出现非常严重的拖尾.     

方位远探测声波测井仪接收声系实验研究

方位远探测声波测井仪接收声系中各通道接收换能器及相应采集电路的综合一致性极大地影响处理结果的精确度,必须测试并进行必要的校正。在实验室构建了接收声系测试系统,使用主频10 k Hz的单极子声源辐射声场,测量了阵列化声系中每个换能器单独正对单极声源时所有通道的采集波形,分析了波形的时域和频域特征,对声系站内、站间的各通道综合一致性进行了评价并给出接收通道一致性不好时的校正公式;对比了相控接收子阵与单个阵元的接收特性。实验结果表明,该声系各通道综合一致性较好,不需要校正;软件相控处理后,接收阵的能量比单个阵元强、指向性更好,有利于提高有用信号的信噪比和空间的探测分辨率。     

5-氟尿嘧啶诱导结肠癌细胞系SW 620凋亡的傅里叶变换红外光谱研究

探索红外光谱监测肿瘤细胞凋亡的可行性及初步分析。采用结肠癌细胞系SW620作为诱导细胞模型,MTT法确定最优5-FU诱导浓度, 无血清饥饿培养协同细胞周期阻滞在G1和S期,傅里叶显微红外光谱仪(FTIR) 联合流式细胞仪(FCM)对SW 620细胞和凋亡的SW 620细胞12 h、早期凋亡(24 h)和晚期凋亡(48 h)的峰位、相对峰强等指标进行比较分析。光谱分析结果显示SW 620对比凋亡细胞有以下特征：(1)与脂类相关谱带1 740 cm-1相对峰强比I_{1 740}/I_{1 460}明显降低(p<0.05),表明凋亡细胞中脂类相对含量增多。(2)与氨基酸残基相关谱带1 410 cm-1,I_{1 460}/I_{1 460}在凋亡早期和晚期明显升高(p<0.05), 与丝、苏氨基酸相关谱带1 120 cm-1 向高波数移动,I_{1 120}/I_{1 460}明显升高(p<0.05),表明凋亡细胞中DNA双螺旋解链,氨基酸残基增多。(3)DNA的反对称伸缩1 240 cm-1向高波数移动,表明凋亡细胞中核酸分子构象发生改变。(4)与核酸多糖1 040 cm-1相关谱带在凋亡的24和48 h出现,向高波数移动,I_{1 040}/I_{1 460}在凋亡晚期降低(p<0.05)。初步研究结果表明傅里叶变换红外光谱分析可能成为实时无创监测肿瘤化疗的有效方法。     

旋流泵内部盐析两相流速度场的PDPA实验

以旋流式模型泵内部氯化钠盐析两相流场为研究对象,采用相位多普勒粒子测速仪(PDPA)对该泵在最优工况下的两相速度场进行了测量,给出各相在无叶腔及叶轮内部的三维速度及其对应的脉动速度分布曲线.通过对两相的周向速度、轴向速度及径向速度分布情况的分析,揭示了该型泵内盐析两相流速度场的分布特征.泵内同时存在循环流与贯通流,是强制涡旋和自由涡旋的叠加,与前人提出的流动模型相符;在叶轮进口处,液流已有强力预旋;随着半径增大,两相的周向和轴向速度呈现先增大后减小趋势,而径向速度先减小后增大,对应的脉动速度变化趋势则相反;泵内两相速度及脉动速度有滑移,但差异总体上并不显著.本文的研究有助于进一步认识盐析与流动的关系.