Au@ZIF-8核壳结构中金纳米粒子分布的调控及其在荧光分子光致发光传感中的应用

控制金属@MOF核壳纳米结构中金属纳米粒子的分布不容易实现。我们应用了合成MOF胶体粒子所用到的配位调制方法来合成Au@ZIF-8核壳纳米结构。通过使用过量的2-甲基咪唑和不同用量的1-甲基咪唑可获得不同的Au@ZIF-8。该合成方法可在ZIF-8纳米晶体中灵活调整Au纳米粒子（Au NPs）的分布。此外,我们分别研究了2种不同尺寸的荧光分子与Au@ZIF-8结合后的光致发光光谱和寿命。ZIF-8的孔径可以决定这2种分子是否可通过多孔壳结构接近Au NPs。分子光学特性对Au NPs近场的发光增强和荧光猝灭的竞争非常敏感。     

宽带磁共振T/R开关的设计与实现

磁共振系统中的发射/接收（transmit/receive,T/R）开关用于收发通路的切换,要求在隔离大功率信号的同时具有较小的插入损耗;另外,在宽带磁共振谱仪中,一般的窄带T/R开关也不再适用.本文基于PIN（positive-intrinsic-negative）二极管设计了工作频率为10~100 MHz的宽带磁共振T/R开关.通过减小电平跳变、优化开关过冲和解决二极管被动导通等问题,获得了插入损耗小于1 dB、大功率信号隔离度大于75 dB、开关时间1 μs的整体性能.用本文设计的宽带T/R开关替代一般探头中的窄带T/R开关,在0.5 T核磁共振（NMR）波谱仪上测得了氢核和氟核两个不同频率的磁共振信号,验证了宽带T/R开关的宽带性能.     

低温诱导桑蚕体内腺体相行为的高分辨^13C固体核磁共振研究

为什么蚕在常温常压水溶液条件下即能纺出力学性能优异的蚕丝纤维, 一直是科学家们感兴趣的问题. 在过去的几十年, 人们曾用多种表征手段, 如双折射、扫描电镜、原子力显微镜和电子散射等, 在界观尺度下对蚕在吐丝过程中腺体的相行为进行研究. 发现腺体在靠近吐丝口时呈液晶态, 并认为这是导致蚕丝力学性能的重要因素. 本文则在分子水平尺度下利用核磁共振方法, 对五龄蚕活体在常温和6 ℃下存储数天后解剖的腺体进行研究. 经对化学位移及其线型的各向异性分析发现, 当将体内腺体沿吐丝方向分为3部, 即后部、中部及靠近吐丝口的前部时, 常温下, 腺体后部和中后部分子呈无规线团, 而腺体中中部、中前部和前部分子呈液晶态. 6 ℃时, 中后部分子亦呈液晶态, 前部分子排列则各向异性更大, 说明更为有序. 这种液晶态呈分形结构, 在小于纳米尺度下为无规线团, 大于纳米尺度呈有序排列. 这表明, 降温过程可使呈无规线团的丝素蛋白分子转变为液晶态, 其效果如同蚕在吐丝过程中对其腺体施加的剪切应力. 该结果对于人们探索人工合成高性能类丝素纤维的纺丝工艺和条件将有启发和指导作用.     

基于数值计算模拟的仿真核磁共振波谱仪开发

核磁共振（NMR）波谱是研究有机分子结构的重要工具之一，其设备昂贵、仪器数量有限、科研机时安排紧凑、教学实验机时有限；若学生的NMR理论和实验基础较为薄弱，则易发生误操作损坏设备或降低设备性能；另外，NMR实验涉及流程较多、教学耗时较长.因此，针对学生的NMR实验教学难以广泛开展.为将虚拟技术更好地用于辅助NMR实验教学，本文基于数值模拟仿真技术，开发了具备真实NMR波谱仪基本功能的仿真NMR波谱仪——VMRS1.0软件.VMRS1.0软件可实现真实NMR实验须进行的调谐匹配、匀场、锁场、射频脉冲调节、原始数据采集等操作步骤，以及快速傅里叶变换、相位校正、自动寻峰、积分、测距、化学位移校正等基本数据处理功能；除简单的1D ¹H和¹³C NMR波谱采集和数据处理外，还可模拟去偶、DEPT、HSQC等相对复杂的实验；另外，该软件可自行虚拟编辑¹H或¹³C NMR实验样品.VMRS1.0软件摆脱硬件条件的限制，实现了与真实NMR实验类似的教学效果，可以让学生通过反复操作调试，更充分地掌握NMR基本原理和实验技能，再配合在真实NMR谱仪上的少量实际操作，可达到更加令人满意的实验教学效果.     

类蜘蛛丝聚合物结构及分子运动的固体核磁共振研究

运用固体核磁共振(NMR)技术研究了聚丙氨酸多肽片段(Ala)5与高分子齐聚物聚苯乙烯(PS, 分子量2000)及聚异戊二烯(PI, 分子量2210)共聚而成的类蜘蛛丝蛋白聚合物——聚苯乙烯-co-聚丙氨酸聚合物(PS-co-PAL)和聚异戊二烯-co-聚丙氨酸聚合物(PI-co-PAL)的结构及分子运动. 聚合物13C CP/MAS NMR(交叉极化/魔角旋转核磁共振)谱及其旋转坐标系中自旋-晶格弛豫时间(T1ρ(13C))的结果表明, 此两种聚合物中多肽片段(Ala)5具有相同的化学位移, 即相似的化学环境和二级结构, 并具有相近的T1ρ(13C), 即类似的聚集态结构. 聚合物的宏观力学性质明显不同: 常温下, PS-co-PAL呈硬颗粒状, PI-co-PAL呈橡胶状且易拉伸. 结果说明聚合物力学性质与高分子链段的性质密切相关. PI-co-PAL聚合物的PI链段, 其骨架—CH2CH—的T1ρ为(5.3±0.4) ms, 而PS-co-PAL聚合物的PS链段, 其骨架—CH2CH—的T1ρ为(47.0±5.5) ms, 说明二聚合物中PI链段较PS链段更为柔软. 另外, 基于密度泛函理论(DFT)的化学位移计算证明, 聚合物PS-co-PAL和PI-co-PAL中多肽片段(Ala)5的二面角均为(-131°, 142°), 说明它们以β-折叠构象存在.     

Three-dimensional clogging structures of granular spheres near hopper orifice

The characteristic clogging structures of granular spheres blocking three-dimensional granular flow through hopper outlet are analyzed based on packing structures reconstructed using magnetic resonance imaging techniques.Spheres in clogging structures are arranged in a way with typical features of load-bearing,such as more contacting bonds close to the horizontal plane and more mutually-stabilized contact configurations than packing structures away from the orifice.The requirement of load-bearing inevitably leads to the cooperativity of clogging structures with a correlation length of several particle diameters.This correlation length being comparable with the orifice diameter suggests that a clogging structure is composed of several mutually-stabilized structural motifs to span the orifice perimeter,instead of a collection of independent individual spheres to cover the whole orifice area.Accordingly,we propose a simple geometric model to explain the unexpected linear dependence of the average size of three-dimensional clogging structures on orifice diameter.     

不同采样模式的固体DQ-SQ实验的压缩感知重建比较

为了提高固体二维双量子-单量子(DQ-SQ)谱的采集速度,根据DQ-SQ谱的自稀疏性,该文使用了一种基于压缩感知技术的重建算法.其优化的能量函数是有限差分约束的l1范数,并使用不同的权重对水平和竖直方向的有限差分项进行约束.该文分别对伪随机采样、全随机采样和e指数采样等采样模式进行了比较,发现伪随机采样表现出最佳的重建结果.进一步研究发现伪随机的极限形式,即t1截尾(t1-cutoff)采样模式效果最佳.     

聚氧乙烯-六氟砷酸锂复合物不同结晶结构的~(13)C谱归属

聚氧乙烯-六氟砷酸锂复合物在不同的退火温度下会形成两种不同的结晶结构,其固体核磁共振13C谱具有很高的分辨率.利用二维交换13C谱和13C fp-RFDR(finite-pulse radio-frequency-driven recoupling)双量子-单量子(DQ-SQ)实验对复合物结晶的信号进行归属,为从分子水平上研究结晶区中不同-CH2-基团的运动提供实验依据.     

迭代软阈值法压缩感知重建谱峰较宽的二维固体谱

压缩感知技术可以打破传统奈奎斯特采样定理的限制,利用优化算法对欠采数据进行重建,并获得高质量的结果,因此在核磁共振领域得到了广泛的关注.但是当核磁共振谱的谱峰很宽时,基于共轭梯度方法的压缩感知重建却难以得到令人满意的谱图.因此,该文采用凸优化非线性重建算法,使用基于谱图域软阈值的压缩感知算法重建固体二维宽谱(1H双量子-单量子谱或MQMAS谱),有效地解决了宽峰在重建时变弱的问题.     

多组分丝素蛋白-Cu(II)配合物的EPR谱解析

基于二阶微扰理论建立了对具有超精细耦合结构的多组分复杂EPR(顺磁共振)谱的解析拟合方法, 并以丝素蛋白-Cu(II)配合物的EPR谱为例进行解析分析, 从而有效地解释了Cu(II)离子在蚕吐丝过程中的作用. 该方法和应用程序能为类似问题的解决(如Fe(II)、Mn(II)、V(III)及其它顺磁性离子配合物EPR谱的解析)提供方便.