Optical total reflection and transmission with mode control in a dielectric subwavelength nanorod chain

We report a polarization dependent reflection phenomenon beyond the normal incidence with a subwavelength nanorod chain.Light waves of the transverse electric mode will be totally reflected while those of the transverse magnetic mode will transmit through.The total reflection or transmission phenomenon can be seen as a constructive or destructive interference of the incident field with the transverse mode field of the chain.With the low-loss feature and the ultra-compact characteristic,this structure may find applications in photonic circuits.     

High efficiency grating couplers based on shared process with CMOS MOSFETs

Grating couplers are widely investigated as coupling interfaces between silicon-on-insulator waveguides and optical fibers.In this work,a high-efficiency and complementary metal-oxide-semiconductor(CMOS) process compatible grating coupler is proposed.The poly-Si layer used as a gate in the CMOS metal-oxide-semiconductor field effect transistor(MOSFET) is combined with a normal fully etched grating coupler,which greatly enhances its coupling efficiency.With optimal structure parameters,a coupling efficiency can reach as high as ～ 70% at a wavelength of 1550 nm as indicated by simulation.From the angle of fabrication,all masks and etching steps are shared between MOSFETs and grating couplers,thereby making the high performance grating couplers easily integrated with CMOS circuits.Fabrication errors such as alignment shift are also simulated,showing that the device is quite tolerant in fabrication.     

一种新的化合物指纹及其在药物筛选中的应用

相似性搜索技术在大规模药物筛选中有着广泛的应用, 而作为其构成要素之一的化合物描述符, 则在相似性搜索中起着至关重要的作用. 但是迄今为止, 尚未发现一种描述符能够全面的描述化合物. 近来, 融合不同结构描述符用于相似性搜索的研究屡见报道, 不过由于这些描述符都源自化合物的结构, 融合以后不仅不能保证对化合物进行更全面的描述, 还带来严重的冗余现象. 为此, 根据哲学中对于一个事物的描述需要同时从本质与外延两个方面同时进行这一基本原理, 构建了一个全新的化合物活性描述符: 基因功能模块指纹(GO指纹), 综合运用结构指纹(本质)和GO指纹(外延)来描述化合物. 与将化合物基因表达直接构建的活性指纹不同, GO指纹不仅(1)降低了芯片数据的维度, 避免了其维度高、相关性强、噪声大的问题; 同时(2)拉近了描述符和化合物活性之间的距离. 通过将GO指纹和结构指纹融合后用于化合物相似性搜索, 结果表明新的描述符(1)使得结构和功能都相似的化合物之间的相似性更高; (2)而使得仅在单方面相似性较高的化合物得到有效排除. 本研究为进行快速、高效、大规模的药物筛选提供了新的思路, 这势必将提高药物筛选的结果, 进一步加快新药研发和旧药新用的进程.     

基于配体、受体和复合物指纹的虚拟筛选方法比较

近年来, 作为基于配体和基于受体两种方法的补充, 以复合物指纹为基础的药物筛选方法相关研究正受到广泛的重视. 那么这种新兴的方法相对于传统方法在筛选结果准确率上是否具有优势? 同时, 由于复合物指纹可以通过复合物结构测定和将相应蛋白和配体进行分子对接两种方式获得, 那么基于这两种方式获得的复合物指纹所得的筛选结果准确率是否有显著性差异呢? 通过对一系列HIV-1蛋白酶复合物晶体结构同时进行基于配体的相似性搜索、分子对接传统的能量打分、基于复合物晶体结构的复合物指纹的相似性搜索和基于分子对接所得复合物结构的复合物指纹的相似性搜索的筛选比较, 结果表明: (1)如果三种方法都是直接基于实验结构, 那么复合物指纹和分子对接两种方法都因为是兼顾了受体和配体两个方面, 准确率都要高于仅仅基于配体的方法|(2)实际运用中, 通过实验测定所有复合物结构并不可行, 因此需要进行分子对接才能大量的获得复合物结构并进一步生成相应的复合物指纹, 令人兴奋的是, 基于此种方式获得的复合物指纹与直接基于实验复合物结构获得的复合物指纹在筛选结果上并无显著性差异, 从而可以作为实验复合物指纹筛选方法的有效补充.     

化合物结构特征与其基因表达信息的互补性研究

化合物分子指纹在化合物相似性比较、生物芯片技术在分子标记识别中都有着重要的应用, 因而受到广泛的重视. 但是由于这两个研究对象依传统的观点, 分属于化学信息学和生物信息学两个不同的研究领域, 因此一直未能在同一研究对象中同时得到应用. 近年来, 小分子刺激的生物芯片数据的大量出现, 使得联合化合物的结构特征及其基因表达谱信息共同的用于药物筛选成为可能. 为此, 根据本质和外延互补的哲学思想, 提出了综合运用这两种数据来共同描述化合物的新方法. 通过(1)只利用化合物分子指纹, (2)只利用化合物基因表达谱信息和(3)前面两种方法互补等三种方法在化合物相似性比较的研究中, 发现本文提出的互补方法比前两种方法的查询结果更准确: (1)使结构和功能两方面均相似的化合物之间的相似性更高, (2)并且能有效使那些仅在某一方面表现非常特殊的化合物能够暴露出来, 而得到有效地排除. 本研究给化学信息者和生物信息者重新审视以往的数据, 联合致力于药物的筛选提供了线索. 化合物分子指纹(本质)和基因表达谱(外延)的互补原理则为药物的筛选提供更有效的依据, 并最终加快药物的研发进程.