高中化学竞赛中电子效应和空间效应考点分析——以近年全国化学奥林匹克竞赛试题为例

电子效应和空间效应是有机化学的基础,近年来,这部分知识在全国化学奥林匹克竞赛中的考查比例处于上升趋势。因此,以近年全国化学奥林匹克竞赛试题为例,详细说明电子效应和空间效应在竞赛中的考点,帮助辅导化学竞赛的教师和参加化学竞赛的考生了解该部分知识需要达到的教学标准和掌握层次。     

单细胞与空间转录组分析研究进展

单细胞的异质性在胚胎发育、神经系统发育、癌症病变等生物学过程中具有重要的研究意义。单细胞转录组测序利用测序技术解析细胞内转录本序列,为细胞异质性研究提供可靠、准确的研究手段及观测视野,为揭示生物发育规律、疾病发生发展机制等提供了重要的技术手段。该文围绕单细胞与空间组学分析,综述了近年来发展的各类单细胞转录组测序、单细胞多组学测序及空间转录组分析方法,分析了其优缺点。同时展望了单细胞与空间转录组分析领域的发展趋势,即开发低成本、全方位、高通量、高分辨的单细胞空间多组学分析方法以实现对单个细胞更为细致、全面及准确的描述和精准单细胞图谱构建。     

质谱分子成像技术与应用进展

该文总结了二次离子质谱、基质辅助激光解吸电离质谱和常压敞开式离子化质谱三大类型质谱分子成像（MSI）技术的概况、技术与方法及其应用新进展。MSI技术作为免标记、高覆盖、高灵敏、检测范围广的可视化分析手段,不局限于生物组织或细胞中某种特定分子的检测,可对已知和未知多种分子进行同时成像分析,获得不同分子的空间分布、相对含量及结构信息,实现其分子的定性、定量与定位分析;还可提供不同生理及病理过程中功能分子的动态时空变化信息等。因此,MSI技术成为质谱领域以及分析化学等领域的研究前沿与热点方向之一,并在化学、医学、生命科学、药学和环境科学等领域显示出重大应用前景。此外,MSI技术是单细胞可视化分析和空间分辨代谢组学的强有力分析手段,可从动物或器官组织的整体、微区、单细胞等不同空间尺度,获取具有空间分布特征、时空动态变化的功能分子全景轮廓信息等而备受关注。     

基于大科学装置的空间金属组学和单细胞/单颗粒金属组学

金属组学是综合研究生命体内（(特别是细胞内）)自由或络合的全部金属原子的分布、含量、化学种态及其功能的一门学科,而大科学装置为金属组学研究提供了强有力的工具。本综述本文首先介绍了金属组学发展简史,然后介绍了基于大科学装置的同步辐射技术、中子技术、质子技术及缪子技术等,最后概述了基于大科学装置的空间金属组学、单细胞/单颗粒金属组学的应用示例。基于大科学装置的中子活化技术（NAA）NAA、X-射线荧光光谱（XRF）以及质子激发X射线谱（PIXE ）等技术是开展非原位空间金属组学研究的有力手段,而XRF、PIXE以及缪子X射线荧光谱（MXA）为开展原位空间金属组学提供了有力工具,特别是基于XRF的技术,其空间分辨率可低至10 nm级别,是开展原位单细胞/单颗粒金属组学的利器。 新一代同步辐射光源、质子源及缪子源将为空间金属组学、特别是时空金属组学研究提供更强有力工具。     

蓬勃发展的金属锂负极

当今,国际格局正在产生重大变革,能源利用从传统化石能源主体逐渐转向低碳可再生能源。以电化学反应为基础的高效储能体系不受地理环境限制。发展高能量密度与高安全性的电化学储能技术,是以可再生能源、新能源汽车工业为代表的能源革命的重要环节。目前,锂离子电池技术成熟度高,在促进社会智能化、便携化进程中发挥着重要作用。基于电化学插层反应的锂离子电池经过将近三十年的发展,能量密度趋近于理论极限,但仍不能满足当代社会的储能需求。因此,发展高安全高比容量的下一代电极材料势在必行。     

气相色谱-质谱法测定药用丁基橡胶塞中18种多环芳烃的含量

建立了气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术测定药用丁基橡胶塞中18种多环芳烃(PAHs)。用正己烷-丙酮(体积比1∶1)对样品进行超声极限浸提,浸提液经固相萃取柱净化后,用DB-EUPAH柱(60 m×0.25 mm×0.25μm)分离,质谱以选择离子监测(SIM)模式检测,内标法定量。对浸提溶剂、浸提比例和极限浸提进行考察后,在优化条件下,PAHs的峰面积与质量浓度在低浓度范围1～10 ng/mL和高浓度范围10～200 ng/mL均呈现良好的线性关系,线性相关系数r均大于0.9992。方法检出限(LOD)为0.2～10 ng/g,定量限(LOQ)为1～10 ng/g。在1、10和100 ng/g加标水平下的平均回收率为76.63%～113.93%,相对标准偏差(RSD,n=3)为0.11%～6.86%。该方法灵敏度高、准确性好,适用于药用丁基橡胶塞中18种PAHs含量的同时测定。     

基于高光谱的黑色签字笔墨水种类鉴别方法研究

该文提出了高光谱成像技术结合机器学习快速无损鉴别黑色签字笔墨水种类的新方法。采集36支不同品牌型号的黑色签字笔笔迹的高光谱图像,对每支签字笔笔迹的高光谱图像选取18个感兴趣区域,共提取648个平均光谱作为样本集。对450～950 nm的原始光谱进行Savitzky－Golay平滑、Z－Score标准化和两种组合方法光谱预处理,使用线性判别分析（LDA）和随机子空间－线性判别分析（RSM－LDA）分别构建黑色签字笔墨水种类鉴别模型。实验结果表明：不同预处理方法对RSM－LDA模型的鉴别准确率影响较小,而对于LDA模型,组合预处理具有更优的鉴别准确率;相比LDA模型,RSM－LDA模型分类效果更佳,训练集的平均分类准确率达100%,交叉验证平均分类准确率达99.09%,测试集的平均分类准确率达90.70%,每类样本的准确率、精准率、召回率均高于LDA模型分类结果,模型的接受者操作特征曲线下方面积（AUC值）达0.998 3,模型性能良好。因此,采用高光谱成像技术结合RSM－LDA可实现不同品牌型号黑色签字笔墨水的快速无损鉴别。     

Bay区取代苝二酰亚胺分子构型及聚集调控:邻位甲基位阻效应

设计并合成了2种苝二酰亚胺分子PBI1和PBI2,研究了bay区的苯氧基团邻位甲基取代对分子构型及分子聚集的影响.通过对单晶结构的分析,发现邻位甲基的引入明显影响苝二酰亚胺分子构型,使得4个苯氧基呈中心对称分布.由于甲基的空间位阻效应,有效地减弱了分子间π-π相互作用,从而提高了分子的溶解性与溶液加工成膜性.研究结果表明,在π共轭分子结构中的关键位置引入小的甲基取代基能够显著调控分子的聚集行为,有效减少光电材料分子中非光电活性(增溶性基团)的含量,对光电材料分子的设计合成具有重要的指导意义.     

氢氧根和烷氧基负离子含氧亲核试剂在富勒烯衍生化中的应用

富勒烯衍生化合物在有机光电、生物医学等领域表现出良好应用前景,相关的富勒烯衍生化方法研究引起了广泛关注,近年来发展迅速。富勒烯由于具有较强的缺电子性质,容易与亲核试剂反应。但相比于碳亲核试剂,含氧亲核试剂与富勒烯的反应发展缓慢,长期被忽略。我们结合本课题组最近开展的工作,对OH~-与MeO~-含氧亲核试剂参与的富勒烯衍生化反应的最新进展进行了总结,并对反应机理进行了较为详尽的阐述,为进一步扩展富勒烯衍生化方法提供参考。     

拉曼光谱子空间重合识别修正液中氯代烃

利用拉曼光谱子空间重合对修正液中氯代烃成分进行识别分析。通过计算混合卤代烃组分与标准样品数据库拉曼光谱之间的子间空夹角,依据夹角变化排列筛选出含有最少标准样品数目的子空间,该子空间所含的标准样品组成为待定性混合氯代烃组成,从而实现对混合氯代烃组分的定性分析。将该方法用于修正液中氯代烃的成分定性分析,准确率达100%。该方法操作简单,检测时间短,准确率高,适用于多组分混合体系中的物质定性分析。