基于群论的晶格扰动介质纳米孔阵列多重Fano共振机理及演变

基于全介质超构材料独特的电磁属性,提出了一种晶格扰动介质纳米孔阵列超构表面来激发近红外区域的多重Fano共振.结合群论深入探究了该超构表面在其原胞为方形晶格构型与方形晶格对称性被破坏两情况下多重Fano共振的形成机理及演变规律.研究表明,在方形晶格超构表面中,外部辐射连续体分别与由正入射平面波直接激发的双重简并模式共振干涉形成双重Fano共振,且该共振与原胞中是否含孔及孔的形状无关,在晶格扰动超构表面中,原本不耦合的非简并模式由正入射平面波激发出来并与外部辐射连续体干涉形成Q值更高的三重Fano共振.进一步探讨了正入射平面波的xy极化方向对上述五重Fano共振的影响,结果表明,双重简并模式Fano共振偏振无关,三重非简并模式Fano共振偏振依赖.本文将为利用方形晶格构型的超构表面实现多重Fano共振的激发及演变提供有效的理论参考.     

静电纺丝法制备柔性SERS基底及性能研究

利用静电纺丝技术制备了聚乙烯醇(PVA)/银纳米粒子高活性SERS柔性基底.将硝酸银、聚乙烯醇按照一定比例混合配置纺丝溶液,纺丝成膜后采用紫外光照射还原法得到纳米纤维基底.采用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),傅立叶红外光谱(FT-IR),拉曼光谱(Raman),紫外可见光谱(UV-Vis)等技术,对合成的纳米纤维基底进行表征.研究表明,银纳米颗粒呈球形分布在复合纤维中,粒径小于10 nm.以罗丹明为探针分子,硝酸银含量16 wt;,紫外光照射3 h制备的基底具备最优的SERS性能.同时将此基底应用于烟酸药品检测,拉曼检测极限可达10-5 mol·L-1.     

基于GA_XGBoost模型的大学生科研能力预测问题研究

科学评价大学生科研创新能力对我国科研水平的提高具有重要意义.采用机器学习模型来预测大学生科研能力可以起到良好的效果,提出一种GAXGBoost模型来实现对大学生的科研能力预测.此模型是以Xgboost算法为基础,然后充分利用遗传算法的全局搜索能力自动搜索Xgboost最优超参数,避免了人为经验调参不准确的缺陷,最后采用精英选择策略以此确保每一轮都是最佳的进化结果.通过分析表明,所采用的GAXGBoost模型在大学生科研能力预测的结果中具有很高的精度,将此模型与Logistic Regression、Random Forest、SVM等模型进行对比,GAXGBoost模型的预测精度最高.     

液冷微通道内相变微胶囊的壁面温升抑制特性数值模拟

相变微胶囊悬浮液是一种新型的蓄热-传热功能流体,目前对相变微胶囊与基液流固传递作用认识的欠缺,导致宏观上对悬浮液流动传热性能的研究结果存在较大的差异.为此,本文采用任意拉格朗日-欧拉方法模拟相变微胶囊在液冷微通道内流固作用下的流动传热特性,对比普通颗粒及相变胶囊对液冷微通道壁面温升的抑制作用,考察胶囊位置、形状及数量对壁面温升抑制的影响.结果表明:胶囊及颗粒均对它们上游区域的壁面温升产生抑制作用,而胶囊的相变使得抑制效果更加明显;胶囊越靠近壁面自旋运动越快,越有利于流体与壁面的换热,对壁面温升抑制效果越强,尤其是靠近受热面时;相比椭圆形胶囊,圆形胶囊自旋运动更激烈,对壁面温升抑制效果更优;随着加热区内胶囊数的增加,最大抑制效果在逐渐提升.     

基于Bi PLS结合Si PLS的组合权值COD浓度预测模型

水体中过高浓度的有机物含量危害巨大，不仅会造成严重的环境污染，而且危害人类身体健康，传统化学法检测水体化学需氧量(COD)的步骤繁琐且时效性差，不利于水体中COD的快速定量检测。针对这些问题，提出了一种将紫外光谱与组合权值模型相结合的快速定量检测COD方法，该组合权值模型是基于反向区间偏最小二乘法(BiPLS)结合组合区间偏最小二乘法(SiPLS)算法对紫外光谱的特征子区间筛选组合，然后依据特征子区间的权值建立的预测模型。首先按照一定的浓度梯度配制45份COD标准液样本，通过实验获取标准液的紫外光谱数据；对获取到的COD紫外光谱数据做一阶导数和S-G滤波(Savitzky-Golay)的预处理，消除基线漂移和环境干扰噪声；应用SPXY(Sample set partitioning based on jiont X-Y)算法将实验样本数据组划分成校正集和预测集。然后基于BiPLS算法对全光谱区间进行波长筛选，在BiPLS筛选过程中，目标区间的划分数量会对建模产生较大影响，于是对子区间划分数量进行优化，把子区间分成15~25个，在不同区间数下都进行偏最小二乘(PLS)建模，通过交互验证均方根误差(RMSECV)来筛选最优子区间数，得到区间数为18时，模型效果最佳。从18个波长区间筛选出了6个特征波长子区间，入选的子区间为2，1，3，11，7和6，对应波长为234~240，262~268，269~275，290~296，297~303和304~310 nm，这6个特征波长区间涵盖了大量的光谱信息，对最终预测模型的贡献度大；接下来通过SiPLS算法对这6个初选区间进行进一步的筛选组合，采用不同的组合数构建不同特征区间上的PLS模型，在相同组合数下，筛选出一个区间组合数最优的结果，对比不同组合数下预测模型的误差与相关性，将6个区间筛选组合为3个特征波长区间，分别为234~240，262~275和290~310 nm，这三个特征区间最佳因子数分别为4，4和3。对传统SiPLS的特征区间组合方法进行改进，基于权值的大小来对这3个特征区间进行线性组合，代替过去特征区间直接组合的方法。通过权值公式计算出这3个特征区间的权重大小分别为0.509，0.318和0.173，最终建立线性组合权值COD浓度预测模型。为了验证组合权重预测模型的精度，另外建立了全波长范围内的PLS预测模型、单个特征波长区间的PLS预测模型、直接组合特征波长区间的PLS模型，并使用评价参数相关系数的平方(R2)、预测值与真实浓度值的均方根误差(RMSEP)和预测回收率(T)来对模型评价。验证结果表明，相比其他预测模型，组合权值模型相关系数的平方达到了0.999 7，明显优于直接组合特征区间建模的0.968 0，预测均方根误差为0.532，比直接组合特征区间的预测模型误差降低了29.3%，预测回收率为96.4%~103.1%，显著地提高了预测精度。该方法简单可行，不会产生二次污染，可为在线监测水体中COD浓度提供一定的技术支持。     

磁性PS-DEA树脂的制备与表征

利用二乙醇胺(DEA)对氯甲基化聚苯乙烯基树脂(PS-Cl)进行表面改性,制备了亲水性的PS-DEA树脂,然后以FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为前驱体通过共沉淀法原位复合制备了磁性PS-DEA树脂.表征了磁性PS-DEA样品的形貌、结构以及磁性能,研究了PS-DEA和磁性PS-DEA对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附性能.结果表明,含有Fe3O4的磁性PS-DEA树脂的比饱和磁化强度(Ms)为0.92 A·m2/kg,磁性树脂中Fe3O4所占的质量分数为1.7%.用Langmuir等温模型拟合了PS-DEA和磁性PS-DEA对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附数据,计算得到最大吸附量分别为320.51和352.11 mg/g,这表明磁性纳米粒子的引入有利于提高树脂的吸附性能,这种磁性树脂有望作为吸附剂用于水处理领域.     

稀土上转换发光材料标记抗体的制备及在免疫组化中的应用

采用微波辐射法合成了具有上转换发光特性的六方相纳米粒子NaGdF4:Yb3+,Er3+(UCNPs),其晶粒大小约为65 nm,且粒子在980 nm的激发光下显示绿光(550 nm).进一步在NaGdF4:Yb3+,Er3+纳米晶的表面包覆了一层二氧化硅层,进行氨基功能化后获得了表面共价结合氨基基团的粒径为70 nm的上转换发光纳米微球NaGdF4:Yb3+,Er3+@SiO2-NH2(UCNPs@SiO2-NH2).通过共价键将UCNPs@SiO2-NH2与多克隆抗体免疫球蛋白联接,将标记后的多克隆抗体应用于传统的免疫组化检测子宫内膜腺细胞中基质金属蛋白酶组织抑制剂-4(TIMP-4)蛋白的表达.结果表明,微波合成的稀土上转换发光纳米材料形貌规则且粒径均一,包覆硅壳后材料具有良好的分散性和水溶性,荧光强度高且稳定,在980 nm激发光下对生物组织无背景荧光,可以很好地检测组织中蛋白质的表达.