Multiple mobility edges in a 1D Aubry chain with Hubbard interaction in presence of electric field: Controlled electron transport

Electronic behavior of a 1D Aubry chain with Hubbard interaction is critically analyzed in presence of electric field. Multiple energy bands are generated as a result of Hubbard correlation and Aubry potential, and, within these bands localized states are developed under the application of electric field. Within a tight-binding framework we compute electronic transmission probability and average density of states using Green's function approach where the interaction parameter is treated under Hartree–Fock mean field scheme. From our analysis we find that selective transmission can be obtained by tuning injecting electron energy, and thus, the present model can be utilized as a controlled switching device.     

Correcting saturation effects of the arterial input function in dynamic susceptibility contrast-enhanced MRI: a Monte Carlo simulation

To prevent systematic errors in quantitative brain perfusion studies using dynamic susceptibility contrast-enhanced magnetic resonance imaging (DSC-MRI), a reliable determination of the arterial input function (AIF) is essential. We propose a novel algorithm for correcting distortions of the AIF caused by saturation of the peak amplitude and discuss its relevance for longitudinal studies. The algorithm is based on the assumption that the AIF can be separated into a reliable part at low contrast agent concentrations and an unreliable part at high concentrations. This unreliable part is reconstructed, applying a theoretical framework based on a transport-diffusion theory and using the bolus-shape in the tissue. A validation of the correction scheme is tested by a Monte Carlo simulation. The input of the simulation was a wide range of perfusion, and the main aim was to compare this input to the determined perfusion parameters. Another input of the simulation was an AIF template derived from in vivo measurements. The distortions of this template was modeled via a Rician distribution for image intensities. As for a real DSC-MRI experiment, the simulation returned the AIF and the tracer concentration-dependent signal in the tissue. The novel correction scheme was tested by deriving perfusion parameters from the simulated data for the corrected and the uncorrected case. For this analysis, a common truncated singular value decomposition approach was applied. We find that the saturation effect caused by Rician-distributed noise leads to an overestimation of regional cerebral blood flow and regional cerebral blood volume, as compared to the input parameter. The aberration can be amplified by a decreasing signal-to-noise ratio (SNR) or an increasing tracer concentration. We also find that the overestimation can be successfully eliminated by the proposed saturation-correction scheme. In summary, the correction scheme will allow DSC-MRI to be expanded towards higher tracer concentrations and lower SNR and will help to increase the measurement to measurement reproducibility for longitudinal studies.     

调控碳材料的功函数以大幅度提升其电催化氧还原性能

氧的电催化还原反应是燃料电池装置与金属空气电池的阴极反应,具有重大的研究意义.在众多的非铂催化剂中,碳材料因其低廉的价格以及独特的物理化学性质受到了广泛的关注.自从发现氮掺杂的碳纳米阵列具有优异的氧还原活性后,不同类型的氮掺杂的碳也得到了深入研究.例如近年来兴起的由金属有机框架衍生的氮掺杂的碳材料,兼具丰富的氮位点及良好的三维结构.氮的掺杂对碳原子具有电子调控的作用,是其高氧还原活性的根本原因.本文对金属有机框架衍生的氮掺杂的碳材料进行进一步的电子结构的优化,以提升催化性能.功函是电子逸出表面所需的最少的能量,是材料的电子结构性质之一,其对氧还原反应的影响也有报道,早期以理论计算为基础,探究氧气分子在碳材料表面的解离能与氮掺杂的碳的表面功函的关系,后续则采用开尔文探针显微镜,直接测量了不同元素掺杂的碳表面功函,并建立起功函与氧还原动力学的线性关系.本文通过控制碳材料的功函来调节其电子结构.铯是一种经典的给电子物质,通过将电子注入到掺杂材料表面来降低其功函.因此,本文通过CsCO₃与2-甲基咪唑、Zn(NO₃)₂煅烧形成铯修饰的氮掺杂碳.电镜及XRD均观察不到所得材料中铯的存在,证明碳层中无大颗粒团聚的铯物种.EDS元素分布图表明,铯在碳层中呈原子级均匀分布.Raman谱结果表明,碳的G带发生明显的位置偏移,证明其面内电子结构发生了明显的改变.XPS结果证明铯成功与氮原子配位,通过铯氮键将电子注入到碳骨架.UPS则最终显示,经过铯的修饰,碳表面功函从4.25 eV下降到3.6 eV.表面功函的降低有利于氧气分子的解离,也调节OOH^*中间体的吸附,使其吸附的自由能更接近最优值.材料改性后氧还原性能明显提升,起始电位达到0.91 V vs RHE,半波电位达到0.83 V vs RHE,均接近商业Pt/C催化剂.氧还原反应的动力学电流密度随功函的降低而增大,验证了前人的结论.本文提供了一个较为新颖的电子结构调控策略,为设计新的氧还原催化剂提供了新的思路.     

氩原子基态波函数和能量的解析计算

以第一性原理和变分原理为基础,给出了氩原子基态波函数的一种解析表达式,计算了基态氩原子(含类氩离子)的能量,导出了所涉及的所有积分的解析表达式.对氩原子,所得到的能量理论值与实验值的相对误差为0.22%.     

基于瑞利熵的多无源传感器数据关联算法

针对当前多无源传感器数据关联算法构造关联代价时,未考虑位置估计不确定性所引入的误差,提出一种基于位置估计不确定性的被动传感器数据关联算法。首先通过量测与伪量测概率密度函数之间的瑞利熵构建关联代价函数,以准确描述两个相似的概率密度函数之间差异,然后通过具体实验测试本文算法的有效性和优越性。实验结果表明,相对于当前经典的数据关联算法,本文算法提高了数据关联的正确率和速度,具有更高的实际应用价值。     

多值测试诊断策略优化设计

针对电子系统中多值测试条件下的测试排序问题,提出了一种诊断策略优化方法。首先,以相关性矩阵模型为基础,将已有的二值测试的优化算法同多值测试问题相结合,提出了适用于多值测试的基于霍夫曼编码的启发式函数;其次,将平均测试代价最小和平均测试步骤最少作为优化目标,采用与或树启发式搜索算法生成诊断树,得到多值测试的诊断策略,并给出了诊断策略优化方法的具体实现步骤;最后,将其应用到航空设备的实例中。结果表明提出的基于霍夫曼编码的与或树启发式搜索算法是可行的,其生成的诊断树是最优的,比基于信息熵的与或树启发式搜索算法具有更小的平均测试代价和更少的平均测试步骤。     

基于云环境的分布式软件接口自动化测试

软件测试是保证软件质量,提供可靠服务的重要技术手段。目前基于Web Service的分布式软件越来越多,其测试技术手段也越来越受到关注。Web Service的分布性和多样性使手工测试变得非常低效,因而需要不断提高Web Service测试的自动化程度。另外,云计算因其计算成本低、可伸缩性强的特点为自动化测试提供了新的支持环境。本文结合Web Service的测试需求,首次提出了基于云环境的Web Service接口自动化测试的技术框架,分析了框架内原子Web Service、组合Web Service测试的关键技术,并研发了基于CloudStack云平台的自动化测试的原型系统。实验结果表明,本文所提出的基于云平台的WebService自动化测试方案可行且提高了测试效率。     

取向比对椭球气溶胶粒子散射特性的影响

利用T矩阵和离散坐标法研究了取向比对椭球粒子散射特性的影响, 计算了小尺度范围内椭球粒子的散射特征参量, 包括消光效率因子、不对称因子、单次散射反照率、散射相矩阵及双向反射函数(BRDF). 结果表明, 椭球粒子的散射特性与取向比密切相关, 粒子取向比会影响散射参量的振荡频率和振幅, 与球形粒子散射参量的相对差异也呈周期振荡趋势. 研究还发现, 某些特殊粒子尺寸的散射参量与粒子取向比基本无关. 在多次散射条件下, 分析不同取向比粒子群的BRDF随反射角和光学厚度的变化特性. 结果显示: 不同取向比粒子群的BRDF随反射角的变化趋势基本一致, 球形粒子群比非球形粒子群的BRDF曲线波动振幅更大; 球形-非球形粒子的BRDF相对差异随光学厚度和取向比的增大而减小, 随入射角的增大而增大.     

物理综合性实验研究

通过对综合性实验的定义、特点、开设范围、运行、保证措施,教学案例的论述,说明开展综合性实验,不仅提高了教学质量,提高了教学效率,优化了教学过程,而且在学生毕业分配及工作后完成教学、科研任务有着一定的实用价值。