散斑及压缩计算成像研究进展

计算成像是集光学、计算科学、信息科学于一体的新兴交叉领域技术。该技术基于多维光场调控与解调的信息传输原理,利用前端光电成像系统与后端数据处理的“一体化设计”,解决光场信息维度与探测维度不匹配的问题,从而有效提升感知能力和探测性能,目前已成为光电成像领域的前沿方向。其中,散斑成像能够通过调控散斑场来实现强散射光成像,打破了光散射妨碍成像的传统观点;空域和时域压缩计算成像通过对光场信号的编码,能够突破半导体工艺、大量数据传递与处理对高分辨率、高速探测器的限制;压缩计算光谱成像结合光学调制、复用探测与计算重构,解决了传统光谱成像中系统复杂、数据采集效率低和分辨率受限的问题。详细介绍这3类计算成像模式的原理方法和最新研究进展,分析当前尚存的问题,并对这类技术的未来发展方向进行了展望。     

强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向散射驱动光子加速机制

通过二维粒子模拟(particle-in-cell)方法研究了强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向光子加速机制.该机制利用强激光在亚临界密度气体传输过程中的电离效应产生在纵向和横向上密度分布不均匀的电子等离子体.在纵向上,入射激光电离氦气产生一个陡峭的电子密度前沿分布.在密度前沿处,入射激光与电子等离子体波作用发生近前向散射.散射光频率较激光频率增大,在频谱中产生了第一个特征峰.在横向上,密度不均匀造成电子等离子体波具有不同的相速度并与入射激光相互作用,使入射激光发生近前向散射,在频谱中产生了第2个特征峰.由于密度分布的不均匀性较电子等离子体波的密度扰动大得多,因此基于微扰理论的散射模型和色散关系,如受激拉曼散射,无法解释频谱中两个特征峰的出现.进一步研究发现:在密度不均匀的情况下,入射激光、电子等离子体波和散射光三者之间仍满足动量和能量守恒的三波耦合关系.这能够解释两个特征峰对应的频率和强度增长过程.该研究对于强激光在亚临界密度气体传输过程中的频谱演化具有重要参考意义.     

Aggregation-induced emission of non-conjugated poly(amido amine)s: Discovering,luminescent mechanism understanding and bioapplication

It is found that the fluorescence of aliphatic poly(amido amine)s including linear and hyperbranched ones can be dramatically enhanced by simple aggregation of polymer chains, attributing to the formation of a variety of intra- and interchain clusters with shared lone-pair electrons and the restriction of intramolecular motions. Thanks to the combination of strong solid fluorescence and excellent biocompatibility, these non-conjugated polymers become promising candidates for bioimaging such as bacterial detection. This finding not only extends the aggregation-induced emission(AIE) systems from conjugated compounds to non-conjugated materials, which expands the bioapplication range of AIE systems, but also sheds light on the exploration of novel unconventional luminogens.     

以恩诺沙星为检测对象探究恩诺沙星与牛血清白蛋白的相互作用

在模拟生理条件下,分别以蛋白为检测对象和以药物为检测对象,用荧光光谱法研究了不同温度下恩诺沙星(EFLX)与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用。以两种不同分子作为检测对象均表明EFLX与BSA的猝灭方式为静态猝灭,作用力类型以疏水作用为主。基于实验进行了计算,获得了以EFLX为检测对象所得的结合常数远大于以BSA为检测对象的结合常数。这表明以药物为检测对象的荧光光谱法能更准确、更全面地传达药物与蛋白的相互作用信息。这个结论的正确性得到了紫外光谱法的验证。此外,考察了离子强度对EFLX-BSA体系的影响,通过EFLX与曙红B(EB)、盐酸柔红霉素(DH)、赫斯特荧光染料(Hoechst)的竞争实验,推测了EFLX与BSA的结合方式为沟槽式。     

Brønsted酸性离子液体在醛醇缩合反应中的应用

合成了一系列Brønsted酸性离子液体并将其应用在醛醇缩合反应中.醛醇缩合产物由于极好的溶剂性质等被广泛用作溶剂和试剂.离子液体[BSmim][OTf]在甲醛和乙二醇缩合生成1,3-二氧五环的反应中表现出了极好的催化活性,甲醛转化率和主产物1,3-二氧五环选择性分别可以达到96.1%和92.4%.对影响离子液体催化性能的因素进行了探索,并对催化反应中的离子液体的用量、反应温度、反应时间以及反应物料比进行了考察.通过Hammett酸度函数法测定了所用到离子液体的酸性,结果表明离子液体酸性与其在缩合反应中的催化活性顺序完全一致,酸性越强催化性能越好.结合实验给出了离子液体[BSmim][OTf]催化甲醛和乙二醇缩合反应的可能的反应机理.该催化剂体系具有良好的催化性能,反应可以在较温和的条件下进行,实现了高活性和高选择性的目标,产物易分离,催化剂重复使用7次,其催化活性基本不变.并将该Brønsted酸性离子液体进一步应用到其他醛（酮）醇缩合反应中.     

Br(o)nsted酸性离子液体在醛醇缩合反应中的应用

合成了一系列Br(o)nsted酸性离子液体并将其应用在醛醇缩合反应中.醛醇缩合产物由于极好的溶剂性质等被广泛用作溶剂和试剂.离子液体[BSmim][OTf]在甲醛和乙二醇缩合生成1,3-二氧五环的反应中表现出了极好的催化活性,甲醛转化率和主产物1,3-二氧五环选择性分别可以达到96.1％和92.4％.对影响离子液体催化性能的因素进行了探索,并对催化反应中的离子液体的用量、反应温度、反应时间以及反应物料比进行了考察.通过Hammett酸度函数法测定了所用到离子液体的酸性,结果表明离子液体酸性与其在缩合反应中的催化活性顺序完全一致,酸性越强催化性能越好.结合实验给出了离子液体[BSmim][OTf]催化甲醛和乙二醇缩合反应的可能的反应机理.该催化剂体系具有良好的催化性能,反应可以在较温和的条件下进行,实现了高活性和高选择性的目标,产物易分离,催化剂重复使用7次,其催化活性基本不变.并将该Br(o)nsted酸性离子液体进一步应用到其他醛(酮)醇缩合反应中.     

离散数学的翻转课堂教学法研究

离散数学是计算机专业的重要的基础课程.但是离散数学课程抽象难懂、教学模式单一、理论实际结合能力差,从而影响了这一课程的教学效果.为了提升离散数学的教学效果,面向学生翻转课堂的教学模式被引入.翻转课堂通过视频、示例或者项目、以及拓展等方式充分发挥学生为中心,教师辅助的教学理念,提升学生学习的主动性,提升离散数学的教学效果,为后续计算机专业课程奠定良好的基础.     

异质结太阳电池硅衬底绒面陷光结构的优化

硅异质结(SHJ)太阳电池作为备受关注的新型高效太阳电池,是在单晶硅表面沉积非晶硅薄膜制备而成的。将绒面结构的单晶硅衬底应用于异质结太阳电池,可以减少光的反射,增强光吸收的效率,从而提高太阳电池短路电流密度。利用湿法化学腐蚀对单晶硅衬底表面进行制绒,通过优化影响绒面形貌的几个关键参数,包括异丙醇浓度、时间、衬底类型和硅酸钠的含量,最终通过在n型单晶硅衬底上制绒,使波长为1011 nm处最低反射率从制绒前的34.7%降低到了9.14%,将制绒衬底应用到异质结太阳电池上,短路电流由32.06 m A/cm-2提升到36.16 m A/cm-2,有效地改善了SHJ太阳电池的性能。     

迭代加权质心法机理及多星定位误差特性研究

提高星敏感器星点定位精度是高精度星敏感器关键技术之一。常规质心法和高斯拟合法定位最小均方误差在0.1 pixel左右,难以满足未来高精度定位需求。在自适应光学领域,为研究Shack-Hartmann传感器波前定位而提出的迭代加权质心算法(IWCOG),其定位误差优于前两种算法,但目前该算法的定位机理及多星定位误差特性未知。从Meanshift理论角度推出该算法定位机制,证明算法的收敛性;每个仿真采用蒙特卡罗方法随机生成10000个星点样本,通过分析星点参数、信噪比与定位误差的关系研究IWCOG算法在星敏感器多星定位的特点。模拟结果显示,在信噪比R=40下,IWCOG法星点提取误差低于0.02 pixel的样本占44%,低于0.04 pixel的占72%,远高于质心法的0.8%和1.9%,基本满足甚高精度星敏感器的定位要求。     

抛体运动轨迹的数值分析

现行的多数大学物理教材中只讨论了忽略空气阻力或空气阻力与速度的大小成正比的情况, 没有讨论 空气阻力与速度的高次方成正比的情况. 主要的原因是空气阻力与速度的高次方成正比时, 动力学方程为超越方 程, 无法得到解析解. 本文通过数值求解在空气阻力作用下的抛体运动的动力学方程, 得到了空气阻力与速度的高 次方成正比时的抛体运动轨迹, 并分析了抛体质量、 抛射角、 初速度对运动轨迹的影响