基于铜-巯基配位聚合物电化学催化的新型乙酰胆碱酯酶电化学传感器

乙酰胆碱酯酶（AChE）是普遍存在于周围神经系统中的一种关键酶,可特异性催化底物乙酰胆碱发生水解反应,产生胆碱和醋酸盐,这一过程与阿尔兹海默症和炎症过程等相关疾病有着密切的关系.在本研究中通过硫代胆碱（TCh）与Cu（Ⅱ）反应合成了一种铜-巯基配位聚合物[命名为TCh-Cu（Ⅱ）CP],并发现该聚合物具有独特的电催化活性,基于此构建了一种用于AChE活性检测和抑制剂筛选的新型电化学生物传感平台.结果表明,该聚合物修饰在电极表面后可以催化邻苯二胺产生明显的电化学信号,信号强度与AChE浓度在0.05至100 mU·mL^-1范围内具有良好的线性关系,检出限为0.03 mU·mL^-1（S/N=3）,通过该方法还实现了AChE抑制剂的筛选.和传统的检测方法相比,该传感方法具有制备简单、选择性高和灵敏度高等特点.     

内聚力模型裂纹问题分析的解析奇异单元

内聚力模型已经被广泛应用于需要考虑断裂过程区的裂纹问题当中,然而常用的数值方法应用于分析内聚力模型裂纹问题时还存在着一些不足,比如不能准确的给出断裂过程区的长度、需要网格加密等。为了克服这些缺点,论文构造了一个新型的解析奇异单元,并将之应用于基于内聚力模型的裂纹分析当中。首先将虚拟裂纹表面处的内聚力用拉格拉日插值的方法近似表示为多项式的形式,而多项式表示的内聚力所对应的特解可以被解析地给出。然后利用一个简单的迭代分析,基于内聚力模型的裂纹问题就可以被模拟出来了。最后,给出二个数值算例来证明本文方法的有效性。     

具有曲率和惯性非线性以及材料内阻的旋转复合材料轴的主共振

旋转复合材料轴作为一类典型的转子动力学系统,在先进直升机和汽车动力驱动系统中有着广阔的应用前景.研究旋转复合材料轴的非线性振动特性具有重要的理论与实用价值.然而,目前有关旋转轴的非线性振动研究仅限于各向同性金属材料轴,很少考虑材料内阻的影响.本文研究具有材料内阻的旋转非线性复合材料轴的主共振.非线性来源于不可伸长复合材料轴的大变形引起的非线性曲率和非线性惯性,材料内阻来源于复合材料的黏弹性.动力学建模计入转动惯量和陀螺效应.基于扩展的Hamilton原理,导出具有偏心激励的旋转复合材料轴的弯-弯耦合非线性振动偏微分方程组.采用Galerkin法将偏微分方程离散化为常微分方程,采用多尺度法对常微分方程进行摄动分析,导出主共振响应的解析表达式.对内阻、外阻、铺层角、长径比、铺层方式和偏心距进行数值分析,研究上述参数对旋转非线性复合材料轴的稳态受迫振动响应行为的影响.研究发现,角铺设复合材料轴的内阻系数随着铺层角的增大而增大;内阻对主共振响应特性的影响主要体现在对抑制振幅和改变频率响应的稳定性方面;发生在正进动固有频率附近的主共振响应具有典型的硬弹簧非线性特性.本文提出的模型能够用于描述旋转复合材料轴的主共振特性,是对不可伸长旋转金属轴非线性动力学模型的重要推广.     

19-fs pulse generated by supercontinuum compression

Supercontinuum generation and compression in a length of 50-mm photonic crystal fiber with pulse of nanojoule energy are investigated theoretically and experimentally. Chirped mirror pair is used for dispersion compensation and pulse compression. Pulse characteristics are measured by frequency-resolved optical gating. And 19-fs pulse is generated.     

Up-conversion luminescence polarization control in Er~(3+)-doped NaYF_4 nanocrystals

We propose a femtosecond laser polarization modulation scheme to control the up-conversion(UC) luminescence in Er~(3+)-doped NaYF_4 nanocrystals dispersed in the silicate glass. We show that the UC luminescence can be suppressed when the laser polarization is changed from linear through elliptical to circular, and the higher repetition rate will yield the lower control efficiency. We theoretically analyze the physical control mechanism of the UC luminescence polarization modulation by considering on- and near-resonant two-photon absorption, energy transfer up-conversion, and excited state absorption, and show that the polarization control mainly comes from the contribution of near-resonant two-photon absorption. Furthermore, we propose a method to improve the polarization control efficiency of UC luminescence in rare-earth ions by applying a two-color femtosecond laser field.     

Dynamic feature analysis in bidirectional pedestrian flows

Analysis of dynamic features of pedestrian flows is one of the most exciting topics in pedestrian dynamics. This paper focuses on the effect of homogeneity and heterogeneity in three parameters of the social force model, namely desired velocity, reaction time, and body size, on the moving dynamics of bidirectional pedestrian flows in the corridors. The speed and its deviation in free flows are investigated. Simulation results show that the homogeneous higher desired speed which is less than a critical threshold, shorter reaction time or smaller body size results in higher speed of flows. The free dynamics is more sensitive to the heterogeneity in desired speed than that in reaction time or in body size. In particular, an inner lane formation is observed in normal lanes. Furthermore, the breakdown probability and the start time of breakdown are focused on. This study reveals that the sizes of homogeneous desired speed, reaction time or body size play more important roles in affecting the breakdown than the heterogeneities in these three parameters do.     

高阶边界元奇异积分的一种通用高效计算方法

针对三维边界元法中曲面单元上的(弱、强、超)奇异积分提出了一种通用高效的计算方法。经极坐标变换,将奇异积分转化为常规积分;采用数值方法计算Cauchy主值积分和Hadamard有限项积分系数;引入保角变换和反曲变换消除因单元畸形或因积分点靠近单元边界而引起的周向积分奇异性。该方法可以统一处理(弱、强、超)奇异积分,并且只需要知道核函数的奇异阶数和少数几个点上的被积函数值,不依赖于积分和函数的具体选取;所需的积分点少,精度高,并且受单元畸形程度影响较小,稳定性好。采用该方法计算了声学和弹性力学中的典型奇异积分,并结合二阶Nystrm方法求解了弹性力学的边界积分方程,验证了方法的高精度和高效性。本文数值积分程序可向作者索取。     

上转换荧光响应性复合纳米凝胶的制备及荧光能量传递行为

采用水热法合成NaYF₄∶Yb³⁺,Er³⁺稀土纳米晶, 再经3-苄基三硫代碳酸酯基丙酸(BSPA)修饰, 制得功能化纳米晶体; 以罗丹明6G(R6G)为母体荧光染料, 经一系列反应合成了乙烯基功能化单体罗丹明6G酰基邻羧基苯甲肼腙(R6GHA); 将功能化纳米晶体与R6GHA构成荧光共振能量传递(FRET)的“给体/受体”对, 通过可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合和“点击化学”反应, 合成具有多重响应性复合荧光纳米凝胶NaYF₄∶Yb³⁺,Er³⁺/PNIPAm-co-R6GHA. 采用TEM, XRD, FTIR和DSC对产物的微观结构进行了表征; 采用上转换荧光光谱(PL)研究了该复合纳米凝胶对pH值、 环境温度和不同金属离子的荧光响应行为, 并对相关机理进行了探讨. 结果表明, 环境温度变化对复合纳米凝胶的荧光发射具有显著影响, 且该复合纳米凝胶对Hg²⁺具有选择性荧光响应; 在H⁺或Hg²⁺作用下, 复合纳米凝胶中纳米晶和R6GHA之间会发生荧光共振能量传递; 通过纳米凝胶中纳米晶与R6GHA特征荧光发射峰比率的变化, 实现对Hg²⁺的检测.     

榍石的冲击高压行为与辐照损伤效应对比研究

高压和辐照这两种极端条件会造成晶体材料的晶体结构发生改变或损伤。以榍石(CaTiSiO_5)为研究对象,利用冲击高压和样品回收技术,探索冲击高压作用后结构的变化规律,并与辐照造成的损伤榍石作对比研究,认识冲击高压与辐照造成榍石结构损伤的异同。研究表明:冲击高压作用下,晶态的榍石出现结构损伤和非晶化,出现类似于榍石的辐照损伤现象,但具体过程和受损的晶体结构有明显不同。具体表现为:X射线衍射、红外和拉曼光谱的特征峰强度减弱,谱线变宽,细节丢失;冲击高压导致晶态榍石拉曼光谱的Ti–O伸缩振动主峰出现红移,与辐照损伤蜕晶化过程出现的蓝移相反。此外,晶胞参数a、b、c和晶胞体积V减小,与辐照损伤过程相反。     

表面增强拉曼散射光谱结合化学计量学方法对蜂蜜中双甲脒的高效检测

本文建立了一种灵敏、快速、环保的表面增强拉曼光谱(SERS)方法,以银纳米棒阵列为基底,测定了蜂蜜中微量的双甲脒.银纳米棒采用斜角沉积法制备,具有良好的SERS活性,增强因子为～10~7.利用密度泛函理论首先对双甲脒的特征峰进行了归属.进一步探测了该方法用于双甲脒检测的可行性,其对蜂蜜中双甲脒的最低检测浓度为0.08 mg/kg.另一方面,采用偏最小二乘回归分析方法,对SERS全波谱进行分析并与双甲脒的浓度进行关联,建立了一种多元的双甲脒预测模型.结果表明,蜂蜜样本中双甲脒的预测浓度与实际浓度吻合较好.与传统的基于SERS单峰强度的单变量定量模型相比,本文提出的多元预测模型综合了双甲脒的所有特征峰,提高了检测精度和抗干扰能力.