二维有限元方法研究石墨烯环中磁等离激元

石墨烯等离激元是决定石墨烯光学性质的重要元激发,拥有一系列优异的特性,其通过外置电场的动态可调性最引人注目;石墨烯具有很强的磁场响应(如室温观测的量子霍尔效应),因而磁场可作为一个新的调控自由度,形成的准粒子叫作石墨烯磁等离激元.鉴于石墨烯的二维属性,石墨烯磁等离激元的研究大多采用三维近似,即将石墨烯等效成厚度很薄的三维块材,该处理方案需消耗大量的计算资源.本文在准静态近似下,围绕库仑定律和电荷守恒定律,构建了高效的二维有限元方法,自洽地求解石墨烯面内的积分微分方程,并提出本征值损失谱表征准粒子的激发.利用二维有限元方法,探讨了4类石墨烯环中磁等离激元的激发;最低阶的偶极共振都支持磁等离激元的对称劈裂,在孔很小时,其对模式劈裂的影响可忽略,但当孔的尺寸变大时,内外边界的相互作用将抑制模式劈裂,并最终导致其消失.     

一级Marx压缩的高稳定纳秒脉冲电源的设计

针对目前缺乏标准纳秒高压脉冲电源的现状,开展高稳定性纳秒高压脉冲电源回路分析、结构设计及性能测试研究。通过建立纳秒脉冲发生器等效电路模型,仿真计算获得5级初级脉冲发生电路参数,以及一级压缩陡化间隙对纳秒脉冲特性的影响规律。通过纳秒高压脉冲电源结构设计及低抖动电晕稳定开关特性研究,建立高稳定输出的纳秒脉冲电源系统。研制纳秒电阻分压器,建立基于ns及μs量级传递校准测试相结合的刻度因数标定方法,准确获得纳秒电阻分压器的刻度因数。脉冲电源输出特性测试结果表明：纳秒脉冲电源系统可以输出上升时间2.3 ns±0.5 ns、幅值范围10～60 kV的指数纳秒脉冲;输出脉冲电压在全幅值范围内的相对标准偏差不大于±1.5%。     

自由汇流旋涡多相耦合输运演变机理

含自由液面的汇流旋涡抽吸演变中存在多相耦合、物质传输、能量剧烈交换等物理过程,其中所涉及的多相流体耦合输运机理是具有高度非线性特征的复杂动力学问题,多相黏滞耦合输运动力学建模与数值求解具有较高难度.针对上述问题,提出一种含自由液面的汇流旋涡多相耦合输运建模与求解方法.基于水平集-流体体积耦合(CLSVOF)计算方法,结合连续表面张力模型和可实现(k-ε)湍流模型,建立含自由液面的汇流旋涡多相耦合输运动力学模型;利用一种有效的体积修正方案来计算高速旋转多相流,保证流场质量守恒和无散度的速度场;结合相间耦合求解策略对多相流体分布与多相界面进行精确追踪.基于旋流场多特征物理变量,得到多相耦合界面动态演变与跨尺度涡团输运规律,揭示了多相耦合输运过程与压力脉动特性之间的相互作用机理.研究结果表明:多相耦合输运过程是流体介质过渡的关键状态,旋涡微团受到不同时空扰动模式在界面处形成层层螺纹波形;旋涡多相耦合输运过程随着水口尺度增大而增强,且耦合能量激波引起非线性压力脉动现象.研究结果可为旋涡输运机理、涡团跨尺度求解、流型追踪等方面的研究提供有益借鉴.     

类铝离子钟跃迁能级的超精细结构常数和朗德g因子

本文利用多组态Dirac-Hartree-Fock方法计算了类铝等电子序列从Si⁺到Kr²³⁺离子基组态3s²3p ²P_{1/2, 3/2}能级的超精细结构常数和朗德g因子.通过系统评估电子关联效应对Si⁺和Co¹⁴⁺离子中所关心原子参数的影响,尤其是与内壳层电子相关的关联效应,构建了可靠精确的计算模型,除Si⁺离子外,超精细结构常数和g因子的计算误差分别控制在1%左右和10^–5的量级.此外,进一步分析了超精细结构常数中电子部分矩阵元和g因子随原子序数Z的变化规律,并拟合了这些物理量与Z的定量依赖关系,利用拟合公式可以快速计算类铝离子在14≤Z≤54区间内任意同位素的超精细结构常数和g因子.     

基于超高效液相色谱－串联质谱的不同加工干燥方法下的杜仲代谢组学分析

考察了不同加工干燥方法对杜仲整体代谢产物的影响。分别制备新鲜杜仲、堆置“发汗”、烫泡“发汗”和阴干杜仲样品,进行超高效液相色谱－串联质谱代谢组学分析。通过主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘法判别分析（OPLS－DA）等多元统计分析方法,筛选出不同加工干燥方法下杜仲的差异代谢物,比较其相对含量。结果显示,4个组的杜仲样品在PCA得分图中可明显区分。与新鲜杜仲相比,杜仲加工干燥后有170种以上的代谢物发生显著变化,其中超过80%的代谢物表达上调。3种加工干燥方法之间,堆置“发汗”杜仲的上调代谢物数量较多,且有利于木脂素和香豆素类、环烯醚萜类、醌类成分的合成;阴干有利于酚酸类成分的保留,烫泡“发汗”则有利于黄酮类成分的保留。通过比较不同加工干燥方法下杜仲的差异代谢物,为探究杜仲药材的品质形成机制及优选其加工方法提供了科学依据。     

固相萃取/液相色谱-串联质谱法测定水果蔬菜中双胍辛胺的残留量

糖尿病是继肿瘤和心脑血管疾病之后世界第3大威胁人类健康的重大非传染性疾病。血糖检测是医生诊断糖尿病、制定和调整治疗方案的科学依据。无创血糖检测技术取代传统的有创、微创血糖检测技术是未来发展的必然趋势,具有重要的应用价值和广阔的市场前景。近二十年来,研究人员依据不同的物理原理提出了多种无创血糖检测方法,该文按光学类和非光学类两大类别分别阐述各种无创血糖检测方法的基本原理及其优缺点,并探讨了无创血糖检测技术未来的发展趋势。     

微波/电热板组合消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定土壤中重金属元素

为提高土壤检测的重金属得率,采用了微波消解/电热板组合预处理-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定土壤重金属含量。分析了硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)、高氯酸(HClO4)和盐酸(HCl)组合消解液及赶酸温度对土壤预处理影响。结果显示：在硝酸和盐酸混合消解液中,硝酸占比越高,铬(Cr)、钴(Co)、铜(Cu)、镉(Cd)得率更高;消解液体系中加入氢氟酸可使消解更加彻底,提高铬与铜的得率。最优预处理消解条件为硝酸 6ml+ 氢氟酸 2ml消解液组合进行微波消解,1ml 高氯酸于155℃电热板上赶酸。经土壤标准样品GBW07401(GSS-1)和GBW07452(GSS-23)实际应用,预处理条件优化后测试准确度和稳定性均显著提高。此外使用元素铑(Rh)作为内标物时,其方法稳定性和准确性高于内标物钪(Sc)和锗(Ge)。可为相关国家土壤重金属测定标准的修制订提供方法学参考。     

“功能涂料”课程的教学改革:打造趣味性、互动性和挑战性的课堂*

本着培养涂料行业精英人才的宗旨,针对涂料行业对人才需求的特点,结合多年教学经验,从教材的选择、教学内容设置、教学方法改进以及考核方法改革等4个方面探索了“功能涂料”课程的教学方法改革与课程实践。通过自编教材,精心设置授课内容,将科研成果、前沿知识、生活场景、新闻事件与书本知识相结合,提高课堂的趣味性;通过讨论法和交换式互动上课来加强课堂的互动性;通过过程性评价提高课程的学业挑战度。通过教学改革,本课程的选课率和出勤率得到了大幅提高,学生对涂料的兴趣明显增加,毕业后选择进入涂料领域工作的学生也越来越多。     

非洲猪瘟病毒检测方法的研究进展

非洲猪瘟是一种影响各个品种与年龄段猪的毁灭性传染病,其特征包括高烧,皮肤发绀,淋巴严重出血,死亡率接近100%,被世界动物卫生组织列为必须及时通报的动物疫病,而我国也将其列为主要的外来动物疾病。自20世纪90年代被报道流行于非洲撒哈拉沙漠以南的国家以来,非洲猪瘟逐步流行于欧洲、南美、俄罗斯高加索地区,并在全球各地爆发,对全球养猪业构成了巨大威胁,造成了巨额经济损失。非洲猪瘟是由双链DNA虫媒病毒——非洲猪瘟病毒引起的,它是非洲猪瘟病毒科非洲猪瘟病毒属的唯一成员,具有复杂的二十面体结构,直径约200 nm。目前来说,还没有针对于非洲猪瘟病毒的特效药和疫苗,其主要的防控策略依靠卫生措施的实施以及对感染或暴露动物的屠宰。因此,非洲猪瘟病毒的检测与早期诊断对于疫情确认和控制至关重要。该文根据非洲猪瘟病毒的检测原理将其检测方法分为病毒分离方法、免疫学检测方法与分子学检测方法,免疫学方法可细分为免疫荧光试验、免疫印迹试验、酶联免疫吸附试验、免疫层析试纸及其他免疫学检测方法,分子学检测方法可细分为聚合酶链式反应、等温扩增技术、CRISPR(成簇规律间隔的短回文重复序列)/Cas系统及其他分子学检测方法。该文对这些方法的原理和特点进行介绍,并对非洲猪瘟病毒检测的研究进展进行综述。因这些方法的检测能力与适用场景尚存在一定不足,故非洲猪瘟病毒检测方法的未来发展方向为在保证灵敏度和特异性的情况下,提高检测限与现场即时诊断的应用能力,研究集中于低成本、工业化、高通量、高性能等方向。     

高精度镉同位素分析样品消解方法对比研究

为考察不同消解方法的优缺点以及对不同基质样品(沉积物和大米)Cd同位素组成的影响,该文采用干法灰化法、酸提取法、微波消解法和高温高压密闭消解法等消解方法对水系沉积物(GSD)进行消解处理,比较了不同消解方法对沉积物Cd同位素组成测定的影响。随后使用微波消解法和高温高压密闭消解法对大米标准物质以及实际大米样品进行了消解。结果表明：高温高压密闭消解法所获得的沉积物Cd同位素测试结果在国内外文献报道的参考值范围内,能够满足同位素测定要求。而使用干法灰化法和酸提取法消解样品时,由于存在元素损失或消解不完全,标准物质Cd元素的回收率偏低(低至72.8%),导致同位素测试结果显著偏离真实值(Δ114/110Cd值最大偏差达0.24‰)。微波消解法处理标准物质Cd元素的回收率在96.6%~98.8%范围内,且同位素测试结果与高温高压密闭消解法结果吻合良好(Δ114/110Cd≤±0.04‰),表明微波消解法可以满足沉积物Cd同位素的测定要求,能够获得准确的Cd同位素组成数据。对大米标准物质和实际大米样品进行消解,所获得的Cd同位素测试结果与上述沉积物样品结果相同(Δ114/110Cd≤±0.04‰),进一步验证了微波消解法的可靠性,证实微波消解法可用于沉积物及植物样品(大米)Cd同位素分析的快速消解。