纳腔等离激元对分子上和分子旁边的隧穿电子诱导发光的作用研究

本文使用含时量子主方程,从理论上计算了当分子或者等离激元分别被激发的情形下等离激元-分子耦合体系发光特性的时间和光谱演化,并在此基础上讨论了纳腔等离激元在扫描隧道显微镜（STM）诱导发光中发挥的不同作用.当STM针尖在分子上方,隧穿电子可以直接激发分子时,纳腔等离激元的主要作用是通过提高分子的辐射速率来增强其发光,此时耦合体系表现出具有分子特征的尖锐发光峰.另一方面,当STM针尖非常靠近分子边缘但没有载流子注入直接激发分子时,等离激元-分子之间的相干耦合会在这两个量子客体之间产生相消干涉,导致在分子激子能量附近出现法诺共振,使我们观察到具有法诺凹谷特征的等离激元发光光谱.     

超分辨率成像荧光探针材料应用进展

为了进一步认知复杂环境中的细胞生物学过程,研究人员发展了各种各样的生物成像技术。在这些技术中,生物荧光成像因简单的成像条件以及对生物样品的相容性而得到了广泛的发展。然而,传统的荧光成像技术受到了光学衍射极限的限制,无法分辨低于200 nm的空间结构,阻碍了对亚细胞结构的生物学过程研究。超分辨荧光显微镜技术突破了传统光学衍射对成像分辨率的限制,能够获取纳米尺度的细胞动态过程。除了对传统的宽场荧光显微镜框架的改进及升级改造之外,目前典型的超分辨成像显微镜技术通常依赖于荧光探针材料的光物理性质。常用的荧光探针材料包括荧光蛋白、有机荧光分子和纳米荧光材料等。本文介绍了几种主流的超分辨荧光显微成像技术并总结了已经成功应用到超分辨生物荧光成像中的荧光探针材料的应用进展。     

基于分子描述符和机器学习方法预测和虚拟筛选乳腺癌靶向蛋白HEC1抑制剂

HEC1(癌症高表达蛋白)是纺锤体检查点控制、着丝粒功能、细胞存活的关键的有丝分裂调节器,与原发性乳腺癌的不良预后有关.筛选具有高亲和力的HEC1新型抑制剂对探索乳腺癌的靶向治疗具有重要意义.本文从结构多样性的化合物库中筛选HEC1抑制剂.通过对分子描述符的特征筛选,采用支持向量机(SVM)和随机森林(RF)方法分别对HEC1抑制剂和非抑制剂建立了分类模型.经对比, RF模型显示了更好的预测精度.我们采用RF模型对HEC1抑制剂进行了虚拟筛选,从“in-house”实体库筛选得到2个潜在的HEC1抑制剂分子.随后对筛出的化合物进行了体外活性实验,发现对乳腺癌细胞株MDA-MB-468和MDA-MB-231均有一定程度的抗肿瘤活性.研究结果表明,机器学习方法对于设计和虚拟筛选HEC1抑制剂有良好的效果.     

基于部分三角函数变换矩阵的块压缩感知测量方法

为了提高块压缩感知的测量效率和重构性能,根据离散余弦变换和离散正弦变换具有汇聚信号能量的特性,提出了基于重复块对角结构的部分离散余弦变换partial discrete cosine transform in repeated block diagonal structure,简称PDCT-RBDS和部分离散正弦变换partial discrete sine transform in repeated block diagonal structure简称PDST-RBDS的两种压缩感知测量方法.所采用的测量矩阵是一种低复杂度的结构化确定性矩阵, 满足受限等距性质.并得到一个与采样能量有关的受限等距常数和精确重构的测量数下限.通过与采用重复块对角结构的部分随机高斯矩阵和部分贝努利矩阵的图像压缩感知对比,结果表明PDCT-RBDS和PDST-RBDS重构的PSNR大约提高1---5dBSSIM提高约0.05, 所需的重构时间和测量矩阵的存储空间大大减少.该方法特别适合大规模图像压缩及实时视频数据处理场合.     

改进的节块展开方法求解圆柱几何对流扩散方程

为高效求解球床高温气冷堆物理-热工耦合问题,发展改进节块展开法求解圆柱几何下的对流扩散方程.针对圆柱几何和对流扩散方程的特殊性,采用三阶多项式和指数函数作为r向横向积分方程的展开函数,在节块展开法的框架下高效求解对流扩散方程.数值验证表明,改进的节块展开方法具有固有的迎风特性,在使用粗网节块时依然能保持稳定性和较高的计算精度.     

CTRW模型等待时间分布的随机抽样方法

研究等待时间分布为截断幂律分布的连续时间随机行走(CTRW)模型,分析比较截断幂律分布的可能随机抽样方法,并提出一套可以对其进行精确抽样的乘分布舍选算法.数值结果表明:当幂律指数α > 0.2时,该算法的抽样效率在80%以上.利用该算法可以成功得出CTRW模型描述的三种反常输运过程的标度关系.     

一类无界且带不平坦界面的声波导传播计算

无界且带不平坦界面的声波导经局部正交变换和完美匹配层（PML）截断,波导计算问题可近似转化为有界且带有平坦界面的声波导的Helmholtz方程,由于利用PML进行截断,此方程为复偏微分方程,其特征函数系一般不具有正交性,故数值步进求解时,存在着局部基下坐标转换的困难．本文一方面运用共轭特征算子,通过其所对应的特征函数系与原特征函数系的正交性,给出了局部基下坐标转换的简便公式;另一方面,利用此简便公式,进行了声波导的步进计算,数值计算结果表明,所用方法切实可行．     

不同润湿性纳米通道内库埃特流动的模拟

利用非平衡分子动力学模拟方法, 模拟了两无限大平行平板组成的纳米通道内的库埃特流动, 并给出了壁面润湿性和速度对流场密度、速度分布及壁面滑移的影响规律.数值模拟中, 统计系综采用微正则系综, 势能函数选用LJ/126模型, 壁面设为刚性原子壁面, 温度校正使用速度定标法, 牛顿运动方程的求解则采用文莱特算法.结果表明, 纳米通道内流体密度呈对称的衰减振荡分布, 且随壁面润湿性的降低, 振荡幅度减小, 振荡周期保持不变;滑移量随壁面润湿性的提高而降低, 甚至在亲水壁面时出现负滑移现象;随壁面速度的增加滑移速度逐渐增大, 且在流体呈现非线性流动阶段其增幅显著加大.另外, 还发现当壁面设置为超疏水性时, 壁面滑移呈现出随润湿性降低而减小的反常现象, 并基于杨氏方程对其进行了解释.     

The oscillatory behavior, static and dynamic analyses of a micro/nano gyroscope considering geometric nonlinearities and intermolecular forces

The nonlinear dynamic and static deflection of a micro/nano gyroscope under DC voltages and base rotation are investigated. The gyroscope undertakes two cou- pled bending motions along the drive and sense directions and subjected to electrostatic actuations and intermolecular forces. The nonlinear governing equations of motion for the system with the effect of electrostatic force, intermolecular tractions and base rotation are derived using extended Hamilton principle. Under constant voltage, the gyroscope finds the preformed shape. First, the deflection of the rnicro/nano gyroscope under electrostatic forces is obtained by static and dynamic analyses. Furthermore, the static and dynamic in- stability of the system are investigated. Afterward the oscillatory behavior of the pre-deformed micro/nano gyroscope around equilibrium is studied. The effects of intermolecular and nonlinear parameters on the static and dynamic de- flection, natural frequencies and instability of the micro/nano gyroscope are studied. The presented model can be used to exactly determine static and the dynamic behavior of vibratory micro/nano gyroscopes.     

The Quasi-Exactly Solvable Problems in Relativistic Quantum Mechanics

We study the quasi-exactly solvable problems in relativistic quantum mechanics. We consider the problems for the two-dimensional Klein-Gordon and Dirac equations with equal vector and scalar potentials, and try to find the general form of the quasi-exactly solvable potential. After obtaining the general form of the potential, we present several examples to give the specific forms. In the examples, we show for special parameters the harmonic potential plus Coulomb potential, Killingbeck potential and a quartic potential plus Cornell potential are quasi-exactly solvable potentials.