能源材料的第一性原理模拟

能源问题是目前我国面临重要问题之一,这一问题的解决是我国实现可持续发展战略的重要环节.能源化学的发展对于能源问题的解决具有重要意义.理论计算与实验观测的结合可以促进能源化学更快更好地发展.目前,理论计算已经广泛应用于能源化学中的各个领域,包括碳基能源化学、电能转化与存储以及太阳能能源化学等.本文综述了理论计算在能源化学这些重要领域应用的研究现状及发展趋势,并提出了在进一步发展和应用中所面临的关键科学与技术问题.最后,文章对理论计算在能源化学中应用的未来发展方向进行了展望,建议了几个可能的重点基础研究方向,以期达到理论计算应用于在能源化学这一领域的终极目标——理论设计高效廉价的新型能源材料.     

基于垂直引线和调制电流的三线环形磁导引

提出了一种在单层原子芯片上实现闭合且导引中心无磁场零点的环形磁导引的新方案. 芯片表面刻蚀的导线结构由同心等距三环线构成, 三环线的电流引线垂直于芯片表面. 加载直流电流后, 这种构型即可在芯片表面附近产生闭合的环形磁导引. 交流调制三环线电流后, 环形磁导引的势能极小值附近不再存在磁场零点且其磁场起伏小. 这种方案可用于基于物质波干涉的原子芯片陀螺仪研究.     

机器学习加速氧化还原电位和酸度常数计算

氧化还原电位和酸度常数作为重要的物理化学性质被应用于分析能源材料重要指标值。为了实现能源材料的计算设计,发展计算电化学的方法,在复杂电化学环境下计算这些性质至关重要。近年来,利用计算电化学方法计算氧化还原电位和酸度常数已经受到了广泛的关注。然而,常用的计算方法如基于隐式溶剂化模型的小分子自由能计算,对于复杂溶剂化环境的处理非常有限。因此,基于第一性原理分子动力学（AIMD）的自由能计算被引入来描述复杂溶剂化环境中的溶质-溶剂相互作用。同时,基于AIMD的自由能计算方法已经被证实可以准确预测这些物理化学性质。然而,由于AIMD计算效率低且计算资源需求大,需要引入机器学习分子动力学（MLMD）加速计算。MLMD通过机器学习方法,构建模拟体系结构到第一性原理计算结果的一对一映射,可以在低成本下实现长时间尺度的AIMD。对于氧化还原电位和酸度常数计算,如何构建训练机器学习势函数模型所需的数据集至关重要。本文介绍了如何通过自动化工作流实现自由能计算势函数的自动化构建,通过机器学习分子动力学计算自由能并转化为对应的物理化学性质。     

教研员专业发展:现状、需求与建议*——广东省中学化学教研员专业发展调研

为充分了解教研员专业发展的现状与需求,探寻教研员专业发展与教研工作的有效策略,以广东省123名中学化学教研员为基础样本展开问卷调查,对14名化学教研员和一线教师展开访谈,对其基本信息、专业情意与状态、专业能力与发展及区域教研活动的组织情况进行关联分析,找寻其中的变化规律,了解问题与需求,为教研员的发展和教研工作的优质开展建言献策。     

《理论计算电化学》专辑序言

电化学是一门古老的科学,有着悠久、光辉的历史. 近年来,能源、环境等问题在世界范围内被大众广泛认识且越来越受到各国政府的重视,很多重要的能源体系和过程,如能量转化和存储、太阳能利用等,都是属于电化学所研究的范畴. 因此,电化学这门学科在近年来迸发出新兴的活力.     

负载型BINAP-M类催化剂

1,1'-联萘-2,2'-双二苯膦与金属配位化合物(BINAP-M)作为最重要和著名的手性催化剂之一,过去的几十年中在工业和基础理论研究中受到广泛关注。虽然BINAP-M作为均相手性催化剂具有活性高和选择性好的特点,但存在价格昂贵、应用成本较高和难以回收利用等局限性,特别是催化剂残留在合成产物中,如药品中,限制了其在工业上的大规模应用。因此,寻求既能保持高催化活性,又能方便回收和循环应用的BINAP-M类催化剂成为重要研究课题。本文总结了近年来可回收BINAP-M催化剂研究进展,重点介绍了吸附负载型与共价负载型BINAP-M催化剂在可回收领域的研究成果,分析讨论了不同类型可回收的负载型BINAP-M催化剂的优缺点。在此基础上,本文还介绍了一种具有“柔性桥链”结构的共价负载BINAP-M催化剂,并分析了其在“拟均相”催化反应中的应用前景,为负载型催化剂的设计与制备提供了新的研究思路。     

微波促进下Cu(Ⅱ)催化合成β-萘甲醚

微波直接加热能量的利用率较高，反应快，产率高。β-萘甲醚，又名橙花醚，主要用作香皂中的香料，也是合成炔诺孕酮和米非司酮等药物的中间体。本文在微波辐射下，用β-萘酚在氯化铜催化下与甲醇直接作用，生成β-萘甲醚和对环境没有污染的水。整个过程在15min左右就可以完成。与传统的制备方法相比，具有反应时间短，产率高，安全，无污染等优点。     

间接原子吸收光谱法测定工业废水中痕量二硫化碳

研完了用二硫代氨基甲酸银间接原子吸收光谱法测定工业废水中二硫化碳。线性范围为2～30μg·ml-1,检出限为1.02μg·ml-1,回收率为96%～106％;且H2S和Cu(Ⅱ)等不干扰测定。方法适用于工业废水中二硫化碳的测定,结果满意。     

Direct loading of atoms from a macroscopic quadrupole magnetic trap into a microchip trap

We demonstrate the direct loading of cold atoms into a microchip 2-mm Z-trap, where the evaporative cooling can be performed efficiently, from a macroscopic quadrupole magnetic trap with a high loading efficiency. The macroscopic quadrupole magnetic trap potential is designed to be moveable by controlling the currents of the two pairs of anti-Helmholtz coils. The cold atoms are initially prepared in a standard six-beam magneto-optical trap and loaded into the macroscopic quadrupole magnetic trap, and then transported to the atom chip surface by moving the macroscopic trap potential. By means of a three-dimensional absorption imaging system, we are able to optimize the position alignment of the atom cloud in the macroscopic trap and the microchip Z-shaped wire. Consequently, with a proper magnetic transfer scheme, we load the cold atoms into the microchip Z-trap directly and efficiently. The loading efficiency is measured to be about 50%.This approach can be used to generate appropriate ultracold atoms sources, for example, for a magnetically guided atom interferometer based on atom chip.     

动态生成:化学课堂的生命力所在

有意义的动态生成是课堂的生命力所在,这样的课堂是师生共同的学习历程,对教师和学生都具有个体生命价值。化学学科教学可以创造动态生成的课堂条件,也具备大量动态生成的契机,教师应该学会把握,如:化学实验中的意外;课堂作业中的疑点;从实践到理论抽象的断层;开放探究活动中的多元化设计;经典习题与实验检验的矛盾。