多种超分辨荧光成像技术比较和进展评述

所见即所得是生命科学研究的中心哲学,贯穿在不断认识单个分子、分子复合体、分子动态行为和整个分子网络的历程中。活的动态的分子才是有功能的,这决定了荧光显微成像在生命科学研究中成为不可替代的工具。但是当荧光成像聚焦到分子水平的时候,所见并不能给出想要得到的。这个障碍是由于受光学衍射极限的限制,荧光显微镜无法在衍射受限的空间内分辨出目标物。超分辨荧光成像技术突破衍射极限的限制,在纳米尺度至单分子水平可视化生物分子,以前所未有的时空分辨率研究活细胞结构和动态过程,已成为生命科学研究的有力工具,并逐渐应用到材料科学、催化反应过程和光刻等领域。超分辨成像技术原理不同,其具有的技术性能各异,限制了各自特定的技术特色和应用范围。目前主流的超分辨成像技术包括3种:结构光照明显微镜技术(structured illumination microscopy, SIM)、受激发射损耗显微技术(stimulated emission depletion, STED)和单分子定位成像技术(single molecule localization microscopy, SMLM)。这些显微镜采用不同的复杂技术,但是策略却是相同和简单的,即通过牺牲时间分辨率来提升衍射受限的空间内相邻两个发光点的空间分辨。该文通过对这3种技术的原理比较和在生物研究中的应用进展介绍,明确了不同超分辨成像技术的技术优势和适用的应用方向,以方便研究者在未来研究中做合理的选择。     

高分子材料图案记忆表面

微纳米图案赋予了材料表面独特的光学、电学、声学、力学以及生物学等特性,其中具有动态变化形貌的表面图案能够实现对材料表面性能原位实时调控,可用于构建智能表面.能够改变临时拓扑形貌并在外界刺激下恢复初始状态的一类动态表面材料称为图案记忆表面(pattern memory surface, PMS).PMS在浸润性调节、智能显示、电子器件和信息安全等多个领域具有重要的应用前景,涉及化学、物理、材料和生物多个学科交叉领域,是智能材料研究热点之一.然而,由于基底材料对高分子链在微观尺度上的运动具有束缚作用,如何构筑动态可调的拓扑形貌记忆表面一直是该领域面临的难题.基于此,本专论试图定义高分子材料图案记忆表面特征,并总结PMS有关研究的新进展.重点讨论基于褶皱图案构建PMS的优势,进而介绍了PMS作为智能材料在动态光栅、防伪、反射式显示、细胞培养等领域的应用,同时展望PMS的发展前景.     

半实物仿真中试验总控软件的设计与实现

试验总控软件是应用于半实物仿真中对参试系统进行管理和控制的一种软件,它可以对半实物仿真中的参试系统进行配置,实现对整个试验仿真的管理和监控。解析各参试系统的数据交互协议是试验总控软件对参试系统进行监控和管理的关键功能。通常试验总控软件解析功能代码完全按照各参试系统数据交互协议开发,这样一旦数据交互协议发生更改,解析功能代码需要根据新协议重新开发导致软件重复开发,影响软件开发效率和通用性。为了解决这个问题,文中提出一种试验总控软件设计框架并采用动态解析数据帧技术将解析代码与数据交互协议隔离,不仅提高软件通用性,同时缩短半实物仿真开发周期,减少人力财力开支。     

基于状态指标的更新决策方法研究

针对设备在实际运行和执行任务时经常涉及到维修、更新报废等管理活动缺乏定量模型支撑的问题,提出了利用典型部件的预测寿命和非典型部件的历史寿命对设备系统级的健康状态进行综合评估的方法,建立了一种以状态指标为决策序列的动态规划更新决策方法。该方法能综合考虑维修费用和更新费用,确定最优更新决策,降低保障费用,有效的提高了设备的经济效益。最后经过案例分析证明了该方法的有效性,对于提高设备的保障能力和经济效益提供了理论支撑和方法指导。     

紧凑式低温换热器研究进展

介绍了紧凑式低温换热器的研究进展,对低温换热器传热机理研究中所存在的问题以及新型低温换热器的研制进行了详细分析,对现有换热器优化设计方法进行了比较,给出了作者的一些观点,为低温换热器的设计及以后的进一步研究提供参考。     

通过双Σ型激光方案控制振动态布居转移

通过使用含时量子波包方法,对HF分子该类型的布居转移动力学进行了研究. 提出双Σ型激光控制方案,用于控制布居从|v=16>能级向|v=0>能级进行转移. 该方案的第一步是将布居从|v=16>经过中间能级|v=11>向|v=7>转移,第二步是将布居从|v=7>经过中间能级|v=3>向|v=0>转移. 在每一个步骤中,三个振动能级在两束重叠的激光脉冲作用下形成一个Σ型的布居转移路径. 通过优化激光的强度、频率和延迟时间,得到了最大的布居转移效率. 计算并比较了正序脉冲和反序脉冲两种情况,在这两种情况下,布居都可以超过90%从|v=16>能级向|v=0>能级进行转移.     

Ho-Lee利率模型下多种风险资产的动态投资组合

假设无风险利率可由Ho-Lee利率模型描述,且与股票动态存在一般线性相关系数,应用最优性原理和HJB方程研究了市场存在多种风险资产情形的动态资产分配问题,通过变量替换方法得到了幂效用和指数效用下最优投资策略的显示解,数值算例分析了利率参数和市场参数对最优投资策略的影响趋势。研究结果发现:两种效用下的最优策略均由两部分所构成,一部分由市场参数所确定,另一部分由利率参数所确定。而且,幂效用下的最优投资策略与瞬时利率无关,而指数效用下的最优投资策略与瞬时利率相关。     

欧盟碳价波动的结构突变特性检验

选取EU ETS第二阶段碳排放权配额EUA和核证减排量CER的现货和期货价格,运用递归OLS残差检验和CUSUM平方检验考察了欧盟碳价的动态变化路径,发现碳价序列具有明显的结构突变特征;进一步利用Bai-Perron方法检验了碳价发生结构突变的次数和时点,发现碳价在样本期内发生了两次结构突变,美国"次贷危机"、欧债危机和碳排放权配额过量是导致碳价发生结构突变的最主要原因。研究结果对我国构建碳金融体系、相关企业参与碳金融交易,以及相关部门监管碳交易市场,具有重要的启示作用。     

编码器动态检测系统高实时性高精度角度基准设计

在编码器动态特性检测中,角度基准的快速反应和精度直接影响着动态特性检测装置的准确性。为实现角度基准的快速响应,提高基准编码器的测角精度,本文设计了高精度快速细分角度基准编码器。首先,通过对目前角度基准不足对编码器动态特性检测影响的分析,得出动态检测精度主要受基准编码器的数据处理延时影响。其次,通过对基准编码器结构、细分电路、处理电路等的设计,完成了23位高实时性角度基准编码器的制作。最后,为提高检测精度,利用RBF神经网络对角度基准进行误差补偿。所设计的角度基准编码器分辨率达到0.15",并且可以在10 r/s速度时,保证逐分辨率输出。经过测量,补偿前基准编码器的精度为1.30",补偿后的基准编码器误差峰峰值不超过2.5",精度优于0.6"。高精度、高实时性角度基准编码器的研制,提高了编码器动态特性检测系统的检测精度,为研究编码器动态特性提供了基础。     

基于脂质体-DNA复合体的“条形码分子开关”及其生物识别功能

构建了一种由DNA链和大单室囊泡(GUV,Giant unilamellar vesicles)组装成的具有智能靶向功能的复合体(GUV-DNA)。该复合体的粒径分布及形态学大小可以通过动态光散射(DLS)技术、表面Zeta电位及暗场显微镜进行测定及观察。组装后的GUV-DNA复合体可以藏匿靶向基团于高分子结构中;而该结构中的"立足点"(Toehold)序列使外源性的另一条寡核苷酸链能够通过DNA链置换反应竞争性地将靶向基团暴露于环境中,从而实现该结构的核酸敏感型变化。荧光共振能力转移(FRET)技术及生物素-亲和素(Biotin-avidin)捕获法阐明了该结构中的碱基配对"条形码"序列可以确保只有特异性的寡核苷酸序列能够"打开"复合体,从而暴露靶向基团。所构建的GUV-DNA复合体可以实现程序化的"开启"功能,从而释放藏匿于其中的生物靶向功能基团。