冷冻电镜技术——2017年诺贝尔化学奖介绍

介绍了2017年诺贝尔化学奖的3位获得者在冷冻电镜领域的主要贡献，同时介绍了冷冻电镜技术的用途、一般工作流程和其局限性，以及中国学者在冷冻电镜技术应用研究中的贡献。     

惯导辅助单历元解算模糊度测姿方法

GNSS与INS在测姿方面的组合理论上可以提升精度，但实际中有时会由于GNSS模糊度固定率低、固定出错、易受干扰等原因导致其精度相对INS过低，以至于组合精度不佳。针对以上问题，提出一种用惯导辅助解算模糊度的方法（IAACM），利用惯导信息辅助解算模糊度浮点解，在固定模糊度后得出更精准稳定的GNSS载体姿态，该姿态可与INS姿态再次组合有效提升测姿精度。该方法在解算模糊度层面引入了惯导信息，具有不受卫星数量限制，单历元固定模糊度，误差稳定等优势。利用高精度GNSS接收机与光纤惯导组合搭建试验平台，在城市道路环境中进行跑车测试，验证模糊度固定情况及测姿精度。试验表明，该方法可提供更精准的模糊度浮点解，并可单历元固定模糊度，有效提升模糊度固定率，使测姿精度大幅提高。     

单轴拉伸对Nafion 结构及性能的影响

²H NMR 和PFG-NMR 用于研究拉伸过程中Nafion 结构的改变以及对溶剂分子运动性质的影响．²H 谱表明单轴拉伸Nafion 膜在拉伸比率较低情况下（L < 5），通道排列取向程度随着拉伸比率变大而增大，同时扩散实验表明水分子的运动能力也得到增强，表明取向化的通道网络有助于增强材料取向方向质子的导电能力，可以用于提高质子膜材料性能．在取向达到最大值后（L≥5）继续拉伸，膜内水分子的移动能力相比略有降低．溶胀实验表明取向膜的溶胀行为呈各向异性,拉伸作用致使膜内通道沿拉伸方向取向排列，通道的取向效应使得其在垂直拉伸方向（Y）和膜厚度方向（Z）溶胀更为显著．拉伸Nafion 膜对甲醇的吸附能力随着拉伸比率的增加而增强，同时甲醇的扩散数据显示，甲醇的运动能力在该通道网络中也随着拉伸比率的变大而不断增强，甲醇燃料在该类质子膜内的渗透效
应得以增强，不利于其在直接甲醇燃料电池中的应用．     

基于现场可编程门阵列单探测器复合轴控制技术

为了解决空间激光通信系统中单探测器复合轴结构的粗精解耦难题,通过分析二维关联控制矩阵,得出粗精跟踪解耦的必要条件,提出了一种单探测器复合轴结构的工作方式.在跟踪过程中,相机直接配合子轴执行器完成精跟踪工作,而主轴的跟踪信息由子轴的角度偏转器来提供,同时所有的图像处理算法、位置检测算法、以及粗精伺服控制算法都在现场可编程门阵列中实现,完成了系统的轻小型化设计.实验搭建了测试系统,并对现场可编程门阵列硬件和系统跟踪性能进行测试,结果表明单探测器复合控制系统可以实现跟踪准确度优于3μrad,为工程化奠定了良好的基础.     

单气室固体氧化物燃料电池的材料、微堆结构与相关应用

单气室固体氧化物燃料电池（SC-SOFC）是一种整个电池处在单一气室中,阳极和阴极分别对混合气体中的燃料和氧气进行选择催化产生电动势的特殊结构燃料电池. SC-SOFC因其独特的原理和结构而具有无需密封、易于堆叠、可以快速启动和不易发生积碳等诸多优点,有很大的应用潜力. 作者在SC-SOFC的原理和特点的基础上,系统地总结了SC-SOFC所用材料、微堆结构设计、衰退机制及应用方面的研究进展;以提高SC-SOFC微堆的输出电压和功率为目的,改进预混气体环境下运行的微堆结构,采取星型布局的四电池微堆其输出功率提高到420 mW;随后,逐步改进供气方式,结合计算流体力学数值模拟研究,提出了单路多点供气和双路多点供气模式,成功地将单个SC-SOFC微堆模块的输出功率提升到8.178 W,进而开展了微堆模块外部串并联和与燃烧器的结合实验验证. 研究结果表明,SC-SOFC可以很便捷地连接成微堆模块并产生数瓦的输出功率,未来有望用于以供热为主型的热电联供系统. 作者还借助原位电阻和开路电压的原位同步测试,阐明了Ni在CH₄-O₂气氛中的反复氧化-还原循环是SC-SOFC发生不可逆衰退的主要机制,这一发现后来催生出氧化-还原法制备多孔金属的新技术.     

面内双轴应力作用下单层黑磷能带性质研究

通过第一性原理对平面内双轴应力作用下的单层黑磷能带结构进行了计算.双轴拉伸应力作用下单层黑磷始终保持直接带隙性质,双轴压缩应力作用下的单层黑磷则发生了直接带隙转变为间接带隙的现象,当双轴压缩应力增加到7%时单层黑磷带隙闭合.     

单环路平板脉动热管定向循环的数值研究

根据脉动热管薄液膜蒸发和凝结相变换热的特点,对基于体积分数法的VOF相变进行了改进,建立了单环路板式脉动热管的三维流固耦合仿真模型,对高充液率下的定向循环工作特性和传热性能进行了数值研究。结果表明:仿真得到的泡状流,柱塞流以及环状流的分布以及转换规律和可视化实验结果较好吻合;在一定的充液率下,随着热负荷的增加,热阻先减小,然后上升,充液率越低,热阻越小,和实验结果的热阻误差在10%以内。分析发现,除了相变换热系数,脉动热管的热阻还和系统压力密切有关,高充液率、高功率下,内部压力(相变温度)上升过快,是其热阻升高的主要原因之一。     

污染环境下具有时滞增长反应和脉冲输入的单种群模型分析

研究污染环境下具有时滞增长反应和脉冲输入的单种群动力学模型,利用脉冲微分系统讨论营养基和毒素的脉冲输入对单种群物种生长的影响,证明微生物在吸收毒素的情况下灭绝的周期解是全局吸引的,并获得系统持久的条件.研究结果为控制环境中毒素对种群生长的影响提供了理论依据.     

Dy3+掺杂Gd2MgTiO6白色荧光粉的制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出掺杂不同Dy³⁺浓度的系列Gd₂MgTiO₆(GMT)白色荧光粉。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪对GMT∶xDy³⁺(x=0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.11)样品进行表征。研究结果表明：所制备的系列荧光粉的结构均为单斜晶系，Dy³⁺成功掺入GMT基质的同时不影响原晶体结构；样品晶粒尺寸在微米量级。在351 nm的近紫外光激发下，样品在483和578 nm处分别显示了极强的蓝光和黄光，其中蓝光归因于Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2的能级跃迁，黄光归因于Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_13/2能级跃迁；随着Dy³⁺浓度的不断增加，出现明显的浓度猝灭现象，其机理归因于电偶...     

不同光场二阶相干度的实验研究

基于Hanbury Brown-Twiss(HBT)实验,我们借助于两个单光子计数模块,一个50/50分束器和一个快速计数卡(FastCom-P7888)研究了不同光场的二阶相干度。我们首先制备了脉冲相干光,连续相干光以及单原子发出的单光子源,并测量这几种不同光场的二阶相干度g(2)(τ)。我们通过测量俘获在磁光阱(MOT)和远失谐偶极阱(FORT)中的单原子在近共振连续激光激发下所辐射的荧光的二阶相干度,分别得到了g(2)(τ=0)=0.08和g(2)(τ=0)=0.09,借助于实验中产生的脉冲光与单原子,接下来我们将进行触发式单光子源的实验研究。