硅和锗纳米线的原子排布和电荷分布的密度泛函紧束缚方法研究

低维硅锗材料是制备纳米电子器件的重要候选材料，是研发高效率、低能耗和超高速新一代纳米电子器件的基础材料之一，有着潜在的应用价值。采用密度泛函紧束缚方法分别对厚度相同、宽度在0.272 nm~0.554 nm之间的硅纳米线和宽度在0.283 nm~0.567 nm之间的锗纳米线的原子排布和电荷分布进行了计算研究。硅、锗纳米线宽度的改变使原子排布，纳米线的原子间键长和键角发生明显改变。纳米线表层结构的改变对各层内的电荷分布产生重要影响。纳米线中各原子的电荷转移量与该原子在表层内的位置相关。纳米线的尺寸和表层内原子排列结构对体系的稳定性产生重要影响。     

消光式核壳二聚体传感器的设计与光谱特性分析

根据ITO/Au纳米核壳二聚体粒子在生物医学领域的应用合理性,设计了一种实时检测生物液体的核壳二聚体探针消光式传感器;由偶极子理论推导出输出波长与外界环境折射率关系;利用MATLAB设计ITO/Au纳米核壳二聚体粒子结构;采用软件DDSCAT7.3结合离散偶极近似法,利用二聚体有效半径模拟计算了300~950nm可见光到红外光波段不同核壳比、二聚体间距、以及不同介质折射率的消光光谱;根据传感芯片折射率与偶极共振、耦合八级共振的响应关系得出ITO/Au二聚体的折射率灵敏特性。与传统Ag/Au核壳纳米粒子相比,ITO/Au纳米核壳二聚体结构引入了可作为传感芯片灵敏性自参考参数的耦合八级共振峰,同时ITO/Au二聚体结构的折射率灵敏度可达到419nm/RIU。这些工作及其结果对制作消光式传感器具有重要的意义。     

2-去氢表雄酮苯亚甲基衍生物的合成及抗炎活性研究

阿尔茨海默症作为21世纪全球主要健康危机之一,由于其发病机制的复杂性,目前还未找到很好的解决办法.为了找到更加经济有效的治疗神经退行性疾病的药物,合成了一系列新型2-去氢表雄酮苯亚甲基衍生物,并研究了其对脂多糖(LPS)激活小胶质细胞株BV-2 NO释放及细胞存活率的影响.结果表明所合成化合物作用24 h后,对LPS活化的小鼠小胶质细胞株BV2的NO释放均有不同程度的抑制作用,且具有一定的浓度依赖性.活性最好的化合物15β,16β-亚甲基雄甾-2-(3-氯)-苯亚甲基-4,6-二烯-3,17-二酮(5a)和15β,16β-亚甲基雄甾-2-(3,4,5-三甲氧基)-苯亚甲基-4,6-二烯-3,17-二酮(5j)的IC_(50)值分别为2.69和3.28μmol·L~(-1),优于阳性对照米诺环素.此类化合物在涉及活化小胶质细胞的神经退行性疾病方面的作用值得进一步研究.     

不同含水量尾砂的光谱特征与遥感模型

我国尾矿库数量众多，分布广泛，在低含水量条件下，风力作用引起的尾砂扬尘会对周边环境造成污染。而尾矿库表面积大，含水量变化快，传统的含水量监测方法效率低、安全性差、成本高，难以实现尾矿库含水量的大面积、实时、快速的监测。目前，基于光谱特征的遥感模型虽可以较为准确地预测土壤含水量，但矿区尾砂与常规土壤在成分上存在差异性，使得土壤含水量的光谱预测遥感模型可能无法适用于尾矿库含水量的预测。为此，选择辽宁省风水沟尾矿库作为研究区，采集尾砂配置成不同含水量的样品，测试其可见光-近红外光谱，分析不同含水量样品的光谱特征以及含水量与光谱特征之间的关系，建立针对尾砂的含水量遥感预测模型，并应用于辽宁省风水沟尾矿库表面含水量的预测。结果表明：（1）含水量对尾砂的光谱特征有显著影响，二者存在高度的相关性，光谱反射率随含水量增加而下降，且波长越长，含水量对光谱的影响越显著；（2）构建了基于尾砂光谱特征的含水量遥感预测模型，选择Landsat8-OLI传感器的B6和B7波段，定义了比值指数（RTI）、归一化差异指数（NDTI）和差值指数（DTI）3种尾砂光谱指数，并将这3种指数作为输入自变量，使用随机森林方法进行训练以及含水量的建模预测，并与B7波段建立的对数反射率预测模型进行比较。结果表明，光谱指数+随机森林的预测模型效果优于基于B7波段建立的对数反射率模型。（3）使用光谱指数+随机森林的预测模型，通过Landsat8-OLI数据对实地尾矿库提取了含水量的空间分布图，结果表明模型预测的含水量与实测结果之间的决定系数R2达0.798，均方根误差RMSE为0.077，相对分析误差RPD为1.970，平均相对精度ARE为20.1%，在现有技术条件下，达到了较好的预测效果。该研究为变质型铁矿尾矿库含水量的预测提供一种大面积、实时、快速的实用方法。     

原子光谱/元素质谱在生命分析中的应用进展

原子光谱/元素质谱是元素分析的强有力手段，其在生命分析领域的应用也越来越广泛。在单细胞元素分析方面，相关研究工作主要关注元素在单细胞中的分布和形态变化；在元素标记策略分析领域，利用原子光谱（atomic spectrometry, AS）和电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS）实现对小分子、核酸、蛋白质等目标分析物的高灵敏检测是研究热点；在金属药物分析领域，ICP-MS为研究金属药物在生物体中的摄入、分布、代谢和排泄等过程提供了便利，也为进一步阐明药物作用机理以及金属药物的设计和改进提供了数据支持；在生物元素成像领域，ICP-MS与激光剥蚀技术（laser ablation, LA）联用，可以对生物样品进行原位分析和微区分析，结合有机质谱实现元素相关生物过程的分子机制研究；与相关分离方法联用，原子光谱和元素质谱还可以对生物组织中元素进行形态分析，研究其在相关过程中的生物转化过程。本文从单细胞元素分析、元素标签标记策略、金属药物转运与代谢以及生物组织中元素分布分析等方面，评述了原子光谱和ICP-MS在生命分析中的应用实例，并对该领域的发展前景进行了展望。     

闪长岩单轴加载过程中声发射和弹性波速度变化规律的研究

为研究闪长岩在单轴加载过程中的声发射和各向波速变化规律,在单轴阶段加载和循环阶段加载条件下,对闪长岩岩样破裂过程中的声发射累计数、不同应力水平不同方向的波速、切线模量、轴向应变速率进行了研究。实验结果表明:(1)随着应力水平的增高,声发射事件数不断增加,在高应力水平(约80%峰值强度)时,声发射累计数急剧增多,随后切线模量出现震荡变化。(2)在加载过程中,压密程度及裂纹扩展方向对波速产生了巨大的影响,导致不同方向波速在不同的应力水平呈现出不同的变化规律,由此可以推测破裂面位置和破裂模式。在较高应力水平下(约60%峰值强度),平行于加载方向的波速趋于稳定,而垂直于加载方向的波速则持续下降,故用垂直于加载方向传播的波速预测岩石的破坏更具可靠性。(3)随着应力的增加,应变速率有逐渐减小的趋势,但临近岩石破裂时无异常变化出现,说明利用变形观测难以预测此类岩石的破坏。以上研究表明,根据纵波波速、声发射累计数和切线模量的变化可以有效预测岩石的破坏。     

基于可见光波段的燃烧与未燃烧矸石分类方法研究

我国煤矿数量众多，分布广泛，大量堆积的煤矸石对矿区环境造成严重影响，其中部分煤矸石处理不当可能引发自燃和爆炸，对矿区安全构成直接威胁。根据煤矸石的燃烧状态可以分为燃烧矸石和未燃烧矸石两类，其存在的安全隐患和对环境的危害性有所不同，同时其综合利用的途径亦不相同。因此，对煤矸石进行燃烧矸石和未燃烧矸石的分类识别与监测就显得尤为重要。目前的监测方法主要为实地勘查调研，其效率低、成本高，难以满足煤矸石监测的实际需求。选择辽宁省铁法矿区作为研究区，首先从矿区矸石山现场采集典型的煤矸石样本106个；然后，利用SVC HR1024光谱仪测试其可见光-近红外光谱，分析燃烧和未燃烧矸石的光谱特征，并基于可见光波段构建光谱指数NDGI，用于识别燃烧矸石和未燃烧矸石。选择实验室测试的光谱数据和实际卫星遥感数据对该指数进行了验证，并与随机森林法进行对比。结果显示：在350～760 nm燃烧矸石光谱曲线斜率整体较高，在550～630 nm反射率存在陡升现象，而未燃烧矸石在整个可见光波段光谱曲线斜率较低；以0.25作为NDGI指数阈值，可以很好地将燃烧矸石和未燃烧矸石区分开来，实验室样本验证结果显示，NDGI指数的分类精度可达99.1%，高于随机森林分类法的95.2%；现场的验证结果表明，使用铁法矿区的landsat8 OLI数据，并基于NDGI指数对矿区内的矸石山进行燃烧和未燃烧区域识别划分，所提取的燃烧和未燃烧矸石在形态和大小上与Google Earth具有很好地一致性，表明该指数对于矸石的燃烧状态具有很好识别效果。在上述研究基础上，分别取燃烧和未燃烧矸石进行矿物鉴定，通过对比矸石燃烧前后矿物种类的变化，分析造成燃烧和未燃烧矸石的光谱特征差异的原因。结果表明：燃烧使矸石中的Fe2+被氧化为Fe3+。Fe3+的大量增加造成光谱曲线在550nm处形成明显的波谷特征，在整个燃烧过程中生成的玻璃质在750nm处形成高反射率，二者综合造成燃烧和未燃烧矸石的NDGI指数差异。研究结果为煤矿区燃烧和未燃烧矸石的区分识别提供了一种快速、高效、较为准确的实用方法。     

基于LIBS技术的水泥粉末在线成分分析

在工业现场生产水泥的过程中，各种成分的含量直接影响着水泥的质量，因此如何快速准确地监测水泥中各个成分的含量意义重大。采用的实验方式为，将不经过任何预处理的水泥粉末直接放入位于二维移动平台上的物料盒中，通过激光诱导击穿光谱(LIBS)直接对水泥粉末表面的不同位置进行激发检测，对得到的光谱数据首先进行归一化和主成分分析等预处理操作，然后针对水泥中Ca, Si, Al, Fe, Mg五种元素，分别建立偏最小二乘(PLS)和支持向量回归(SVR)两种定量分析模型进行方法比较。此外，对比了粉末状水泥与压片式水泥两种测量方式的结果。实验结果表明，采用粉末状水泥直接测量的方式下，针对水泥样品元素浓度与所得到的光谱中特征线强度的关系，SVR方法比PLS方法更具优势，粉末状水泥直接测量的精度接近压片式测量的精度，说明LIBS技术对水泥粉末状样品直接在线测量具有可行性。     

一种新的心率变异性度量方法

心率变异性的复杂波动反映了心脏的自主调节功能.本文提出了一种新的心率变异性度量方法——ICBN方法,该方法通过改进的自适应噪声完备集合经验模态分解方法对心率变异性信号进行分解,得到多个模态分量,计算每个模态分量的bubble熵得到熵值向量,把该向量映射成复杂网络,通过计算网络的特征参数,对心率变异性在不同时频尺度状态下的非线性特征之间的耦合关系进行度量.首先,采用时域、频域和ICBN分析方法对29名充血性心力衰竭病人和29名正常窦性心律对象的心率变异性进行分析,结果表明:时域指标三角指数HRVTi,频域指标LF/HF,网络层级加权值WB,平均点权值PW,特征路径长度CL具有统计学差异;基于网络层级加权值WB,特征路径长度CL,频域指标LF/HF和Fisher判别方法的识别模型对充血性心力衰竭病人的识别正确率达到89.66%.然后,又对43名房颤心律失常患者和43名正常窦性心律对象的心率变异性进行分析,结果表明:时域指标SDNN,pNN50,RMSSD,频域指标LF/HF,网络层级加权值WB,平均点权值PW具有统计学差异;时域指标pNN50,RMSSD,频域指标LF/HF和网络层级加权值WB,平均点权值PW作为特征向量,Fisher判别方法作为分类器,对房颤心律失常患者的识别正确率达到91.86%.综合以上实验结果可知,本文为心率变异性的度量研究提供了一种新的思路.