枯草杆菌漆酶重要功能位点的保守性与可变性分析

在对比分析天然枯草杆菌漆酶(CAR)的一级结构与三维空间结构的基础上,锁定了CAR的底物结合通道和铜离子结合位点,设计并构建了CAR的4种突变体.对比分析了野生型酶与4种突变体酶的性质及催化功能,结果表明,该漆酶分子中位于第二保守区的H155位点是漆酶催化所必需的,H155即使被其同义氨基酸(如Arg)替换,也会因氧化还原电势的降低而降低漆酶的催化活力,同时还会导致漆酶的热稳定性和酸碱稳定性降低,以及最适p H值酸移;位于非保守区的A158位点与I224位点的保守性对漆酶的催化是有利的,而S210G突变增强了漆酶的稳定性与催化功能,这可能与S210G突变增强了漆酶的底物通道上一段富含Pro片段的柔性有关.此外,A158/R155H突变(CAHE)可能导致漆酶不耐冷,在低温(50℃)时引起酶活明显降低.所研究的漆酶在2,2'-连氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)(ABTS)介体存在下,对靛蓝类染料(如靛蓝胭脂红)和三苯甲烷类染料(如结晶紫)的脱色率均高于对偶氮类染料(如甲基红和刚果红)和蒽醌类染料(如活性亮蓝),说明该漆酶对染料有一定的选择性.     

旅游路线规划问题

对旅游爱好者游遍201个5A级景点的旅行方案进行研究.首先,建立以总的旅游时间达到最小的0-1数学规划模型,利用枚举法将景点划分成若干类,并将其视为TSP问题,用蚁群算法得出常住地为西安的旅游者游遍所有景点至少需要的时间和最优路线;其次,考虑了费用最小,旅游体验最好的因素,建立多目标规划模型,通过模糊隶属度函数的构造,将多目标规划模型进行线性加权组合转化为单目标规划问题进行求解.还引入TOPSIS模型,对常住地在北京的自驾游爱好者提供了一个简要版旅游计划.最后,用因子分析和灰关联分析相结合的方法遴选了相应5A级和4A级旅游景区,并给出该旅游爱好者合理的十年旅游规划.     

聚苯乙烯泡沫材料的动态压缩特性

通过万能材料试验机和落锤式冲击试验装置,对发泡聚苯乙烯泡沫材料进行准静态和动态压缩试验,探讨密度和加载速率对材料动态压缩特性的影响。基于落锤试验数据,考虑密度相关性,通过修正得到恒定应变率下材料动态本构关系的经验公式。基于LS-DYNA中的MAT57和MAT163以及ABAQUS中的Low Density Foam和Crushable Foam 4种材料模型,建立了适用于有限元仿真的发泡聚苯乙烯泡沫本构模型。通过模拟落锤冲击过程,对比试验结果发现:MAT163和Crushable Foam模型能较好地预测材料动态响应和能量吸收性能,验证了动态本构模型的可靠性,并且这两种特定的材料模型在模拟发泡聚苯乙烯泡沫冲击碰撞时具有良好的适用性。     

顶爆作用下裂隙对锚固洞室振动速度的影响

基于相似模型试验,利用数值分析方法研究了含裂隙锚固洞室在顶爆作用下质点峰值振速的分布规律,并探讨了裂隙倾角和长度对峰值振速的影响。结果表明:裂隙和洞室表面在迎爆侧存在振速放大效应,洞室两侧和底部振速远小于拱顶;随着裂隙长度的增加,锚固洞室拱顶、拱脚和两帮峰值振速先减小后增加再减小,除了长度较短的情况,裂隙的存在使锚固洞室拱顶的峰值振速增加;随着裂隙向右倾斜的倾角增加,拱脚和两帮的峰值振速出现不对称,洞室右边的拱脚和侧帮峰值振速大于左边;拱顶峰值振速先减小后增加,倾角为45°时拱顶峰值振速最小,相较无裂隙洞室降低了48.2%,有效减弱了结构的动力响应。     

臭氧修饰(001)晶面TiO2纳米片及其光催化降解甲苯研究

本文系统研究了臭氧修饰对(001)主导晶面锐钛矿型TiO₂光催化剂降解甲苯性能的影响. 利用自行搭建的光催化VOCs降解装置对催化剂光降解甲苯的性能进行了测试. 通过多种表征手段,结合原位DRIFTS和DFT计算研究了臭氧表面修饰及甲苯吸附和降解机理. 结果表明,用臭氧进行表面修饰可以显著提高(001)主导晶面TiO₂光催化降解甲苯的性能. (001)晶面上丰富的5c-Ti不饱和配位是臭氧分子的吸附位点,其解离后形成的Ti-O键与H₂O分子结合,在表面生成大量孤立的Ti_5c-OH. Ti_5c-OH 是甲苯分子的吸附位,它的形成显著提高了对甲苯分子的吸附能力. 在光照下Ti_5c-OH与光生空穴结合能形成·OH自由基. 通过臭氧解离产生的O₂也可以与光生电子结合形成超氧自由基. 这些具有强氧化性活性自由基的形成促进了对气相甲苯的光催化降解速率.     

水相中金纳米颗粒催化的醛基选择性氧化

本文开发了一种新型的用生物质淀粉保护的金纳米颗粒作为催化剂,选择性氧化醛基得到羧酸的方法. 在4-羟甲基苯甲醛的催化氧化中,金纳米颗粒对醛基表现出了压倒性的选择性,而醇羟基则保持不变. 该非均相催化体系由可溶解的催化剂和不溶解的底物构成. 金催化剂的制备、储存、和使用都在水相中. 反应条件优化之后,双氧水被证明是最佳的氧化剂,可以得到100%转化率. 此外,在不同官能团取代的醛衍生物中,金纳米颗粒也表现出了很好的普适性. 反应结束之后,有机组分被有机溶剂萃取,而金颗粒被保留在水中通过分液分离以回收使用.     

构建大学物理实验课程创新思维微环境的三重维度

基于对创新思维的三种准备分析与大学物理实验现状的梳理,提出立足理论知识以夯实创新思维的基础、激发问题意识以培养创新思维的习惯、结合日常生活以积聚创新思维的兴趣等构建大学物理实验课程创新思维微环境的三重维度。     

超光谱红外卫星资料同步反演不同地表类型的大气廓线、地表温度和地表发射率

大气温度、水汽、地表温度和地表发射率是大气和地表的本征信息量。利用卫星红外资料精确反演大气温湿廓线有利于准确预报天气和研究气候变化,同时地表温度和地表发射率光谱的反演为研究植物生长与作物产量、地表水分蒸发与循环、能量平衡、地表成分及物理性质、气候变迁与全球环境提供重要参数指标。把大气和地面作为一个整体系统来考虑,建立一种能同步反演大气温度廓线、大气水汽廓线、地表温度和地表发射率的反演方法,利用超光谱红外卫星资料(atmospheric infrared sounder, AIRS),针对我国新疆地区沙漠和雪地两种典型发射率地表同步反演大气温度廓线、水汽廓线、地表温度和地表发射率。反演方法首先线性化地球-大气系统红外辐射传输方程, 提出通过经验正交函数构建大气廓线和地表发射率光谱,有效减少反演变量数,建立同步物理反演模式,然后以美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的预报结果(初始大气温度、水汽廓线以及地表参数)作为初始值,最后通过牛顿迭代得到最优化解。反演观测区域覆盖我国新疆塔克拉玛干沙漠和准噶尔盆地,分别选择位于塔克拉玛干沙漠腹地的塔中探测站(纬度38.98°, 经度83.64°)和准噶尔盆地的阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站(纬度44.2°, 经度87.9° )为反演地面验证点。反演结果表明,塔克拉玛干沙漠地表温度明显高于准噶尔盆地地表温度,与实际情况相一致;根据反演的8.6和13.4 μm处的地表发射率分布情况,可以看出在8.6 μm处沙漠地表发射率明显低于雪地发射率,在6～15 μm范围内,反演的沙漠地区(塔中站)地表发射率和雪地地区(阜康站)地表发射率与美国喷气推进实验室测量的沙漠发射率光谱和雪地发射率光谱相一致。研究表明,把大气和地面作为一个整体系统来考虑,把地表发射率加入到反演中,通过比较和分析沙漠地区(塔中)和雪地地区(阜康)的大气廓线反演结果与当地气象探空值和传统反演方法反演值,改进了大气温度廓线和水汽廓线反演精度,特别是边界层温度和水汽改进尤为明显;同时分析表明在发射率光谱变化较大的沙漠地区, 大气廓线反演精度的改进比雪地要高,这是由于地表发射率光谱在沙漠、戈壁地区变化较大,而雪地的发射率光谱变化不大。用该方法针对地表发射率光谱变化较大的地区(沙漠)同步反演大气廓线、地表温度和地表发射率,可以更有效的提高大气温度廓线、水汽廓线的反演精度。该研究结果可以为数值天气预报和我国未来超光谱红外卫星应用提供服务和有力支持, 具有十分重要的意义。     

Re_3W的点接触安德烈夫反射谱研究

本文通过对不同晶体结构Re_3W样品的点接触测量和对比研究,证实具有中心对称结构和非中心对称结构的Re_3W都是弱耦合Bardeen-Cooper-Schrieffer超导体,同时发现在两个相表面都可以形成很理想的点接触结,即电子通过界面时受到的非弹性散射很弱.将Re_3W样品置于大气环境近六个月后重新进行测量,仍然能够得到类似的结果,表明Re_3W具有很好的稳定性. Re_3W的这种优良特性,不仅可通过点接触实验得到的参数推算出Re_3W两个相的费米速度,而且提供了一种简单的方法,可以在点接触实验中利用Re_3W来印证针尖材料的费米速度和测量其自旋极化率等.作为尝试,本文用Re_3W/Ni点接触结测量了铁磁性金属Ni的自旋极化率,得到了与前人报道一致的结果.     

基于RBF-PID的超导变压器励磁电源控制系统研究

超导导体测量装置中的超导变压器由于次级线圈接头电阻的损耗会引起次级电流的衰减,为了克服次级电流衰减的影响,改善超导变压器的输出性能.对超导变压器原理进行分析,建立超导变压器数学模型,采用一种基于RBF-PID算法对超导变压器励磁电源进行控制.在MATLAB/Simulink中搭建超导变压器控制系统仿真模型,结果表明,与传统PID控制系统相比,RBF-PID控制系统的响应速度更快,超调量更小,鲁棒性能更好.