打造学科交叉国际育人平台 推动化学学科原始创新:吉林大学未来科学国际合作联合实验室*

学科交叉融合是前沿重大科学研究的重要特征,是学科原始创新及新学科产生的重要路径,更是拔尖创新人才培养的重要模式。学科交叉融合的根本目的在于打破传统学科之间的壁垒,运用知识的融通培养拔尖创新人才、开展跨学科研究创造新知识、解决前沿重大现实问题等。吉林大学未来科学国际合作联合实验室充分利用学科交叉培养人才的优势,整合化学学科和校内外、国内外优质资源,搭建多学科交叉科研平台,构建“大师-大平台-大学科”育人机制,产出原创性成果,促进化学学科原始创新。     

基于临界电子密度的多载波微放电全局阈值分析

多载波微放电即发生在宽带、大功率真空无源微波部件中的二次电子倍增放电现象, 是影响空间和加速器应用中无源微波部件长期可靠性的主要隐患. 多载波微放电全局阈值功率的预测对于工作在真空环境中的微波部件至关重要, 但迄今尚无有效方法进行上述阈值的准确分析. 本文将微放电发生过程中二次电子分布区域等效为等离子体, 通过在理论上建立微波部件的电磁特性和电子密度间的对应关系, 提出了一种基于测试系统可检测水平的多载波微放电全局阈值功率分析方法. 为了能够通过蒙特卡罗优化方法得到全局阈值, 进一步基于电子加速的类半正弦等效, 提出了微放电演化过程中电子数涨落的快速计算方法. 基于以上两种方法得到的针对实际微波部件的全局阈值分析结果与实验结果相符合. 不同于传统基于多载波信号功率分析的经验方法, 本文基于临界电子密度判断依据和电子数涨落快速计算, 为多载波微放电全局阈值的准确预测提供了一种高效的分析方法.     

圆形薄板二维驻波的研究

在理论上和实验上对圆形薄板二维驻波波节图形(克拉尼图形)进行了研究,通过在极坐标下对圆形薄板的竖向小振动方程进行分离变量,求解出圆形薄板小振动方程在自由边条件下的解析解的简正模式,并进行了数值模拟.发现通过调节圆形薄板上点振动源的位置和频率,可精确控制薄板上出现的克拉尼图形.实验上观察到了仅有圆形波节线,仅有辐射状波节线,以及两种波节线同时存在3种情形,且波节线的数量可严格控制.并在此基础上计算了圆形薄板上二维振动的波矢和波速,以及弹性模量等物理量,且理论结果跟实验符合得很好.     

基于3G-ASCX的小型飞行器异常导航信号检测系统设计

传统方法在异常导航信号信噪比较低时对小型飞行器异常导航信号的检测效果不理想。设计并实现了一种基于3G-ASCX的小型飞行器异常导航信号检测系统,硬件设计时着重于ASCX传感器模块、异常导航信号检测模块、主控基站模块、3G/GPRS传输模块的研究,3G/GPRS传输模块的硬件设计中,通过功耗低体积小的CC1100完成异常导航信号的收发,传输过程中通过芯片STC12C5410AD完成电容的平衡转换,选取了MC3486进行电压的转换,最终实现异常信号数据的安全快速传输;软件设计中,系统软件流程设计及异常导航信号检测模块软件设计,最后进行仿真实验,实验结果证明,相比传统系统,所设计系统检测到的小型飞行器异常导航信号同实际测量的异常导航信号具有较高的匹配度,与实际值相比,误差小于1dB,适合推广使用。     

混合微球谐振腔热非线性效应的增强方法（英文）

提出并实现了一种可增强微球谐振腔热非线性效应的方法。通过在微球谐振腔表面涂覆低折射率紫外胶形成并制备了混合谐振腔。通过分析混合谐振腔结构的热光系数,从理论和实验论证了混合谐振腔结构可获得更大的热非线性效应,同时验证了混合谐振腔的品质因素对热非线性的影响。应用此混合谐振腔结构于温度传感实验,结果表明通过增强方法制备的谐振腔其检测灵敏度提高了2.8倍。因此,此方法在传感应用、生物化学检测、通讯等领域也有广泛的应用前景。     

A Dinuclear Cu(Ⅱ)-based Coordination Framework with Two-fold Interpenetrated 3D pcu Topology Displaying Catalytic Activity

A new Cu(Ⅱ) coordination polymer, [Cu2(mip)2(bmix)]n(bmix = 1,4-bis(2-methylimidazole-1-ylmethyl)benzene, H2 mip = 5-methylisophthalic acid), has been hydrothermally synthesized and characterized by elemental analyses, IR, TGA and single-crystal X-ray diffraction. The title compound belongs to the triclinic system, space group P1 with a = 9.435(5), b = 12.241(6), c = 13.666(6), β = 94.396(8)o, V = 1565.5(13) 3, Z = 2, C34H30Cu2N4O8, Mr = 749.70, Dc = 1.590 g/cm3, μ = 1.419 mm-1 and F(000) = 768. The title metal-organic coordination polymer exhibits the first two-fold interpenetrated pcu topological structure assembled by two types of dinuclear copper(Ⅱ) clusters and a flexible bis(imidazole)-based ligand. In addition, the fluorescence and catalytic performances of the complex for the degradation of Congo red azo dye in Fenton-like process were presented.     

Synthesis and Characterization of a Two-dimensional Cadmium(Ⅱ) Metal Organic Framework with Fes Topology

A new Cd(Ⅱ) coordination polymer, {[Cd(Hnbta)(L)]·H2O}n(L = 1,4-bis(5,6-dimethylbenzimidazol-1-yl)butane), H3nbta= 5-nitrobenzene-1,2,3-tricarboxylic acid), has been hydro-thermally synthesized and characterized by elemental analyses, IR, XRPD, and single-crystal X-ray diffraction. The title compound crystallizes in the monoclinic system, space group P21/n with a = 17.3056(13), b = 11.0114(9), c = 17.7484(14) A, β = 117.3640(10)o, V = 3003.7(4) A3, Z = 4, C31H31CdN5O9, Mr = 730.01, Dc = 1.614 g/cm3, μ = 0.792 mm-1 and F(000) = 1488. The cadmium(Ⅱ) ions are bridged by Hnbta2- to generate a two-dimensional metal organic framework with fes topology. In addition, the thermal stability and fluorescence properties of the complex were also studied.     

应用于水相有机液流电池的双电子紫精化合物

由3-氯-1,2-丙二醇与4,4'-联吡啶通过简单的一步反应得到具有双电子特性的1,1'-双(2,3-二羟丙基)-(4,4'-联吡啶)二氯化物(DHPV²⁺Cl^2-), 其理论比容量为142.56 mA·h/g. 电化学测试结果表明, 该材料有利于提升电池容量, 且还原电位低至-0.807 V(vs. Ag/AgCl). 以NaCl为支持电解质、 DHPV²⁺Cl^2-为负极活性物质、 氮氧自由基哌啶醇(4-OH-TEMPO)为正极活性物质的全电池电压高达1.562 V, 且可在10~100 mA/cm²的电流密度下稳定运行. 采用25 mA/cm²的电流密度充放电, 活性物质的有效利用率为70.90%. 循环100次后的放电容量保持率为98.09%, 每次循环的容量平均保持率为99.93%, 表现出较好的循环性能.     

自支撑NH2-MIL-125/聚噁二唑复合正渗透膜的制备及性能

合成了高强度亲水性含羧基聚噁二唑材料(POD-COOH)和含氨基金属有机框架材料(NH₂-MIL-125), 以NH₂-MIL-125为填料, 与POD-COOH基体材料进行溶液共混, 并通过溶液浇铸法制备系列新型自支撑复合正渗透膜, 研究NH₂-MIL-125的引入对复合正渗透膜结构和性能的影响. 研究结果表明, 所制备的系列复合正渗透膜均呈致密结构, 且随着NH₂-MIL-125含量的增加, 复合膜的表面亲水性增加、 电负性增强, 并保持良好的机械性能. 以去离子水为进料液, 1.5 mol/L硫酸钠溶液为汲取液, 对上述自支撑复合膜进行正渗透性能测试, 发现由于消除了传统正渗透膜支撑层的内浓差极化现象, 该新型复合正渗透膜在分离过程中具有优异的正渗透性能.