2009年物理科学一处科学基金项目评审工作综述

2009年国家自然科学基金委员会数学物理科学部物理科学一处的项目评审工作顺利结束,在广大物理科研工作者和项目依托单位基金管理人员的支持下,按计划完成了各类项目的评审工作.像往年一样,我们向物理学界各位专家汇报如下:     

中国黄金期货市场波动特征及模型预测研究

选取上海期货交易所黄金期货价格指数日内10分钟高频收益数据,构造了经调整的已实现极差波动率估计序列,利用6类GARCH模型建模分析,描述了黄金期货价格指数的波动特征.运用多种损失函数比较了GARCH类模型样本外波动率预测精度的优劣,并在此基础上,采用一种渐进正态分布检验法评估了GARCH类模型的预测效果.结果显示,黄金期货已实现极差波动率估计序列具有尖峰厚尾、集聚性、持续性等特征.对于黄金期货市场,ACD-GARCH模型具有相对最好的波动率预测能力.     

有限通信数据率下一阶多自主体系统的包含控制设计

研究了多个静态领导及有限通信数据率下一阶多自主体系统的分布式包含控制问题.通信拓扑为有向图.给出了存在基于量化信息的协议使得系统达到包含一致性的充要条件,还给出了此包含控制协议的设计算法.     

有限T-IPH/Geo/1/N排队平稳指标的数值计算

讨论了T-IPH/Geo/1/N有限排队,其中T-IPH表示可数状态吸收生灭链吸收时间的分布.对该排队模型,用有限位相拟生灭(QBD)过程进行建模.首先得到了计算该QBD过程率阵非零元素的迭代公式;其次在所得结果的基础上,进一步给出了T-IPH/Geo/1/N排队平稳队长以及等待时间分布的公式.     

柠檬酸溶解废锂离子电池正极材料的研究

探求废锂离子电池正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解条件,为废旧电池的进一步回收利用奠定基础。采用单因素与正交实验相结合的方法,对废锂离子电池正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解条件进行研究,结果表明,废锂离子电池正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中适宜的溶解条件为:柠檬酸浓度1.0mol.L-1、溶解温度45℃、H2O2加入量5.0%、料液比60g.L-1,在此条件下正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解率达到99.56%。对柠檬酸溶解废锂离子电池正极材料LiMn2O4的机理进行了探讨,认为在加入H2O2之前,尖晶石LiMn2O4中的Mn3+发生歧化反应生成Mn2+以及MnO2,而Mn4+在溶液中水解生成MnO2。MnO2与柠檬酸发生氧化还原反应生成丙酮二羧酸及Mn2+。加入H2O2之后,H2O2作为还原剂能够将剩余的MnO2全部还原为Mn2+,使正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解率得以提高。     

一类肝靶向含钆大环磁共振对比剂的设计、制备与性能表征

肝靶向磁共振对比剂有助于肝细胞癌的早期诊断, 目前临床使用的线性对比剂存在导致病人肾源性系统性纤维化和钆离子沉积的风险. 本工作设计制备了一类含有乙氧芳基或甲氧苯基亲脂性基团、以DOTA-酰肼(DOTA: 1,4,7,10-tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetraacetic acid)为Gd³⁺离子螯合基团的大环类磁共振对比剂. 0.5 T磁场下测得其纵向弛豫率r₁值介于3.7~5.4 L•mmol^-1•s^-1, 优于临床使用对比剂Gd-DOTA, 弛豫率最高的为对比剂7h (Gd-DOTAH-EOPEI) (EOPEI: 1-(4-ethoxyphenyl)ethanimine), 略高于临床使用肝靶向对比剂Gd-EOB-DTPA (EOB: ethoxybenzyl; DTPA: diethylenetriaminepentaacetic acid), 比我们前期制得的肝靶向磁共振对比剂5d提高了约15%. 动物活体体内肝靶向磁共振成像研究显示, 所制备对比剂7b、7g和7h具有作为肝靶向磁共振对比剂的应用潜力. 结合弛豫率和活体体内成像数据, 筛选出了先导化合物7h.     

用于红外激光防护的高开关率VO2薄膜

采用反应离子束溅射和后退火处理技术在石英玻璃基底上制备了具有纳米粒子的二氧化钒(VO₂)薄膜. 该薄膜具有半导体-金属相变特性,在3 μm处的开关率达到76.6%。 热致相变实验结果给出了准确的最佳退火温度为465 ℃. 仿真、热致相变和光致相变实验都显示VO₂薄膜在红外波段具有很高的光学开关特性. 光电池防护实验结果显示VO₂薄膜将硅光电池的抗干扰能力提升了2.6倍, 证明了VO₂在激光防护中的适用性. 采用连续可调节系统研究得到VO₂在室温条件下的相变阈值功率密度为4.35 W/cm², 损伤阈值功率密度为404 W/cm²。 低相变阈值和高损伤阈值都进一步证明VO₂薄膜适用于激光防护系统。本实验制备的VO₂薄膜在光开关、光电存储器、智能窗等方面也具有广泛的应用价值.     

一种基于目标梯度特征和轨迹预测的复杂云背景目标检测算法

对于复杂云层背景下的红外弱小目标检测跟踪一直是图像处理的研究热点。受复杂云层和强光等因素的干扰,目标很容易淹没在背景中。针对传统方法无法兼顾较高的目标检测概率和较低的目标检测虚警率的问题,提出了一种目标检测跟踪方法。通过梯度预滤波的方法获取初始目标,二次比对的方法获取真实目标;通过目标航迹建立与删除的方法降低虚警率;通过抗云层遮挡卡尔曼滤波跟踪的方法提升目标检测能力。实验结果表明,该技术不仅很好地抑制了复杂云层背景和强光干扰背景,而且通过目标建航和抗遮挡跟踪等方法极大提升了目标检测概率,降低了虚警率。     

长程电子关联对聚合物中激子极化率的影响

本文研究了在外电场下高分子的线性极化率和三阶非线性极化率,发现电子-电子相互作用使激子线性极化率χ(1)xx和三阶非线性极化率χ(3)xxxx都降低,而长程电子关联效应的作用更进一步降低χ(1)xx和χ(3)xxxx.准确地计算高分子聚合物的极化率可以更好的理解共轭聚合物的长程电子关联对有机分子线性和非线性响应的影响,确定其结构与非线性光学性质的关系.