建学科犹如树牌坊——高分子材料与工程专业建设漫谈暨浙江大学和复旦大学本科专业方案调整纪事*

教育对人的影响是深远的,自本科开始的高等教育更是如此。伟大的建筑可能经历百年沧桑仍然历久弥新,其原因在于结构,即所谓的“四梁八柱”。什么是本科教育中的“四梁八柱”,什么样的“四梁八柱”可以历久弥新,是我们当下需要认真思考和回答的问题。以“高分子材料与工程”专业为例,结合浙江大学和复旦大学的本科教学改革,阐述了对本科专业培养中的若干关键问题的看法。     

泛Kennard-Stone算法的数据集代表性度量与分块采样策略

在大数据机器学习时代, 选择更具代表性的数据集对于模型的训练和验证尤为重要. Kennard- Stone(KS)算法及其各种变种(泛KS算法)是一大类优异的数据集分割方法, 但其采样比例或采样数的选择仅能依靠经验或根据建模结果事后评判. KS算法依据原始文献的计算复杂度为\mathrm{O}\left(K^{\mathrm{3}}\right), 难以用于超大数据样本量的计算. 本文基于数据集完备性的讨论, 提出泛KS算法的数据集代表性度量, 以简正振动采样的甲烷分子中碳氢键数据特征分布为例展示采样集代表性效果. 简化KS采样过程的筛选算法, 提高算法效率至\mathrm{O}\text{'}\left(K^{\mathrm{2}}\right). 提出将数据集切分成多个子集分别实施KS采样的分块采样策略, 可进一步提高算法效率至\mathrm{O}″\left(K\right). 偏最小二乘回归测试结果表明， 该方法在提高采样效率的同时仍可保障采样集的代表性.     

“北极熊掉坑”的误导

2009年6月2日《文汇报》第7版上登载了一篇短文《雷人的小学试题》（以下简称《雷》），文中说：“‘六一’前夕，钱江晚报披露了一些小学生的试题，把当过11年中学老师的笔者难住了．”并举了3例，其中一例是：“有一只熊，掉进了一个10米深的坑里，用了1秒钟，问：这只熊是什么颜色的？标准答案：白色的．因为只有在两极才能达到10米／秒，其它地方只有9．8米／秒；     

基于热解ZIF-8的氮掺杂碳电化学氧还原合成过氧化氢催化剂

氧气的两电子还原反应(2e-ORR)是绿色、安全的H₂O₂合成路线. 本工作以Zn²⁺和2-甲基咪唑合成的沸石型咪唑酸框架-8 (ZIF-8)为前驱体, 通过高温热解炭化, 利用ZIF-8中的锌在高温下的可挥发性, 制备了非金属氮掺杂石墨化多孔碳材料(p-ZIF), 系统考察了ZIF-8热解炭化温度(900、950和1000 ℃)对催化剂结构和2e-ORR催化性能的影响. p-ZIF不仅保留了ZIF-8规整的菱形十二面体形貌, 而且氮含量高, 拥有高的比表面积和多级孔结构. 在酸性条件下的2e-ORR反应中, 三个p-ZIF催化剂均显示了较低的过电位和较低的Tafel斜率, 而且稳定性良好. 其中在H₂O₂选择性最高的p-ZIF-950催化剂上, 过电位为86 mV, H₂O₂选择性最高可达89.2%. 在6 h恒电位反应中, p-ZIF-950催化剂能够以87 mmol•g_cat^-1•h^-1的恒定速率产生H₂O₂. 根据多种表征结果, 推测p-ZIF催化剂的孔径尺寸和石墨N含量是影响其2e-ORR催化性能的主要因素.     

基于L/D-赖氨酸盐酸盐和光活化AIE分子共组装实现圆偏振发光及动态调控

近年来, 基于分子组装产生圆偏振发光(CPL)的有机手性材料得到了迅猛的发展. 然而, 目前有机材料体系的CPL信号整体仍然较弱, 且缺乏精准的调控手段. 为此, 本工作以具有光活性的聚集诱导荧光增强(AIE)性质的多硫苯基化合物(M-1)为荧光染料, 以手性氨基酸L/D-赖氨酸盐酸盐(L/D-Lys)为手性模板, 通过分子间氢键作用, 在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/H₂O的混合溶剂中形成超分子L/D-Lys@M-1共组装体. 共组装体在不良溶剂水的溶剂作用下诱导产生CPL, 且在紫外光激发下具有自聚集效应, 产生持续增强的荧光发射和圆二色(CD)信号. 通过荧光光谱、紫外吸收光谱和动态光散射(DLS)对组装体在光激发下的结构和光物理性质进行表征, 利用CD光谱以及CPL光谱等对基态和激发态手性性质进行研究. 结果表明, 在溶剂诱导和光激发下实现了L/D-Lys@M-1组装体的手性传递和放大, 且不对称因子(|g_lum|)达到了0.3×10^-2. 该研究策略为非手性的荧光分子构建CPL体系及动态调控提供了策略.     

锂金属负极界面修饰及其在硫化物全固态电池中的应用

随着我国新能源产业的快速发展, 全固态电池由于其理论上的高能量密度和高安全性受到广泛关注, 而硫化物全固态电池具有离子电导率高的优势成为目前的研发热点, 但是金属锂负极的锂枝晶生长和与硫化物电解质之间的不稳定性严重阻碍了硫化物全固态电池的研发. 本工作在高温150 ℃下制备了均匀的LiF界面层来抑制金属锂负极/硫化物电解质之间的界面反应和锂枝晶. LiF/Li之间具有较高的界面能, 所以可以有效抑制锂枝晶的生长. LiNbO₂@LiCoO₂//Li₆PS₅Cl//LiF@Li (LNO@LCO//LPSCl//LiF@Li)全电池0.05 C, 0.1 C, 0.2 C和0.5 C倍率的正极放电克容量分别为138.4 mAh/g, 105.0 mAh/g, 80.3 mAh/g和60.4 mAh/g, 0.05 C循环50周后, 正极容量保持率为80.2%. 该方法为后续金属锂负极在全固态电池中的应用提供了新的方案.     

惯性系中不宜讲离心力

在一些教科书中讲圆周运动时，讲完向心力就爱讲离心力，似乎不讲离心力知识体系就不完整．比如目前体育院校广泛使用的高等学校教材《运动生物力学》（第二版）216页中就有这样一段话：“向心力的反作用力为离心力，它们是一对作用力和反作用力，两者大小相等，方向相反，但分别作用在两个不同的物体上．”这一说法值得商榷．这里所说的离心力究竟是什么？是向心力的反作用力吗？笔者认为在惯性系中不宜讲离心力．     

探究左、右手定则

大学物理常用矢积运算来描述物理规律,并进行定量计算.中学生没有学过矢量运算,特别是矢积运算.因此,中学物理有些规律只要求定性掌握,故常利用手的形态特征对一些物理量的方向进行判定.     

冷冻干燥对人类体液代谢组影响的NMR研究

样品前处理是代谢组分析的重要环节，而冷冻干燥是样品前处理过程中去除溶剂的重要方法，但冷冻干燥对代谢组分析结果的影响还有待进一步研究.本文以人类尿液和血清样本为研究对象，采用核磁共振（NMR）技术分析了冷冻干燥对这两种重要体液代谢组的影响，发现冷冻干燥会引起体液样本中部分有机羧酸和氨基酸含量的改变；而且，冷冻干燥对尿液和血清样品代谢组的影响不同，这可能与两种体液的生物基质差异有关.本研究结果表明，在代谢组学研究中要格外关注冷冻干燥对样品前处理及后续数据归一化所产生的影响.