Water-induced formation of an alkali-ion dimer in cryptomelane nanorods

Tunneled metal oxides such as α-Mn₈O₁₆ (hollandite) have proven to be compelling candidates for charge-storage materials in high-density batteries. In particular, the tunnels can support one-dimensional chains of K⁺ ions (which act as structure-stabilizing dopants) and H₂O molecules, as these chains are favored by strong H-bonds and electrostatic interactions. In this work, we examine the role of water molecules in enhancing the stability of K⁺-doped α-Mn₈O₁₆ (cryptomelane). The combined experimental and theoretical analyses show that for high enough concentrations of water and tunnel-ions, H₂O displaces K⁺ ions from their natural binding sites. This displacement becomes energetically favorable due to the formation of K²⁺ dimers, thereby modifying the stoichiometric charge of the system. These findings have potentially significant technological implications for the consideration of cryptomelane as a Li⁺/Na⁺ battery electrode. Our work establishes the functional role of water in altering the energetics and structural properties of cryptomelane, an observation that has frequently been overlooked in previous studies.

Water displaces potassium ions and initiates the formation of a homonuclear dimer ion (K²⁺) in the tunnels of hollandite.     

A Ternary Supramolecular Self-Assembly Model Based on Cyclopentano Cucurbit[5]uril

Crystallography Reports - This paper reports on the supramolecular self-assembly of cyclopentano cucurbit[5]uril (CyP5Q[5]), L-phenylalanine (L-Phe), and cadmium ions. The crystal structure is...     

Divergent Synthesis of Vinyl‐, Benzyl‐, and Borylsilanes: Aryl to Alkyl 1,5‐Palladium Migration/Coupling Sequences

Organosilicon compounds have been extensively utilized both in industry and academia. Studies on the syntheses of diverse organosilanes is highly appealing. Through‐space metal/hydrogen shifts allow functionalization of C?H bonds at a remote site, which are otherwise difficult to achieve. However, until now, an aryl to alkyl 1,5‐palladium migration process seems to have not been presented. Reported herein is the remote olefination, arylation, and borylation of a methyl group on silicon to access diverse vinyl‐, benzyl‐, and borylsilanes, constituting a unique C(sp³)?H transformation based on a 1,5‐palladium migration process.     

NeuDATool：支持GPU硬件加速和计算机集群跨节点并行的开源中子散射数据分析软件

实验势精修是20世纪80年代英国散裂中子源无定型材料组开发的用于分析中子散射实验数据的软件. 实验势精修的目标是根据中子散射数据重建样品的三维原子结构. 在过去的几十年，实验势精修被广泛用于中子散射实验数据分析，为实验用户提供了可靠的分析结果. 但是实验势精修是基于共享内存并行计算(OpenMP)的Fortran程序，不支持计算机服务器集群跨节点并行加速和GPU加速；这限制了它的分析速度. 随着计算机服务器集群的广泛建设和GPU加速技术的普遍使用，有必要重新编写EPSR程序以提高运算速度. 本文使用面向对象的C++语言，开发了一套实现EPSR算法的开源软件包NeuDATool；软件通过MPI和CUDA C实现了计算机集群跨节点并行和GPU加速. 使用液态水和玻璃态二氧化硅的中子散射实验数据对软件进行了测试. 测试显示软件可以正确重建出样品的三维原子结构；并且模拟体系达到10万原子以上时，使用GPU加速可以比串行的CPU算法提高400倍以上的模拟速度. NeuDATool为中子实验用户尤其是对熟悉C++编程并希望定义特殊分析算法的实验科学家提供了一种新的选择.     

p-adic超几何函数与Dwork超曲面上的有理点

p-adic超几何函数是经典的Gauss超几何函数在有限域上的模拟,与许多数论问题都有联系.设Fq是q元有限域,λ∈Fq,n为正整数.本文研究了Dwork超曲面Dλ^n:x1^n+x2^n+…+xn^n=nλx1x2…xn及其推广形式上的Fq-有理点,并在n与q(q-1)互素时给出了由p-adic超几何函数表示的各种Fq-有理点个数的公式,从而修正和改进了Barman与Goodson等人的结论.     

基于粒子滤波和人工势场法的放射源搜寻方法

针对放射源搜寻过程中难度大、定位精度低等问题，提出了一种适用于移动机器人的自主寻源方法。该方法利用移动机器人搭载辐射探测器采集的剂量计数值，根据γ射线的衰减规律建立辐射衰减模型；在机器人前进的过程中利用粒子滤波算法对放射源的参数进行实时估计；采用高斯分布函数对重采样后的粒子进行自适应更新，保证重采样后的粒子具有多样性；根据辐射环境创建机器人路径规划模型，采用人工势场法规划机器人的自主寻源路径。实验在Matlab下进行了仿真验证，结果表明，该方法在有遮挡环境下能够搜寻到未知的单点源，同时自适应更新能够提高算法的稳定性，缩小寻源误差。     

激光雷达扫描方式

为实现激光束对空域的有效扫描和探测,研究了栅形扫描、李萨茹形扫描、螺旋形扫描和六边形扫描四种常见的激光雷达扫描方式,推导了相应的扫描方程,讨论了参数的物理意义及调整方法;重点研究了栅形扫描和六边形扫描方式下光斑的分布情况,通过仿真分析了两种扫描方式下光束的漏扫率和重叠率,结果表明,在相同扫描条件下六边形扫描方式的漏扫区域最少。展示了基于上述研究内容的扫描控制系统实物图及扫描图案。分析总结了四种扫描方式的特点,给出了每种扫描方式的适用情况及使用建议。     

利用电磁法研究HMX与TATB混合钝感炸药的冲击起爆特性

为研究含有少量奥克托金(HMX)且以三氨基三硝基苯(TATB)为基的高能钝感炸药PBX-3的冲击起爆反应增长规律,采用火炮驱动蓝宝石飞片的方法和铝基组合式电磁粒子速度计技术进行了一维平面冲击实验。通过实验测量撞击表面及内部不同深度处的冲击波后粒子速度,得到PBX-3炸药的Hugoniot关系。根据冲击波示踪器所测数据绘制了炸药到爆轰的时间-距离(x-t)图,获得了反映炸药冲击起爆性能的Pop关系。将入射压力为12.964 GPa时达到爆轰的6条速度曲线修整成相同零点,通过读取6条曲线的分离点即反应区末端的C-J点,计算出化学反应区时间和宽度。