分子构象聚类中的K-means密度峰值搜索算法

分子构象的聚类是搜索分子动力学模拟轨迹中代表构象的主要方法。 它是分析复杂构象改变或分子间相互作用机制的关键步骤. 作为一种基于密度的聚类算法,密度峰值搜索算法因其聚类的准确度而被应用于分子聚类过程中. 但随着模拟时长的增长,密度峰值搜索算法较低的计算效率限制了其应用的可能. 本文提出K-means密度峰值搜索算法的聚类算法,它是密度峰值搜索算法在计算效率方面的一个扩展版本,用于解决密度峰值搜索算法中巨大的资源消耗问题. 在K-means密度峰值搜索算法中,首先,通过高效的聚类算法(例如K-means)进行初始聚类,得到的聚类中心被定义为具有权重的典型点. 然后,对加权的典型点通过密度峰值搜索算法实现二次聚类,并细化点为核心点、边界点、加细光晕点. 在与密度峰值搜索算法具有相似的精度的同时,计算复杂度由O(n²)降至O(n). 通过二面角,二级结构,关联图描述的分子构象,将KFDP用于多个模拟轨迹的聚类过程中. 并通过与K-means聚类算法,DBSCAN聚类算法的比较结果,验证了K-means密度峰值搜索算法的优势.     

双Sine-Gordon方程的对称和守恒律

通过使用经典李对称方法建立双Sine-Gordon方程的李点对称和LieBcklund对称,并证明此方程是非线性自伴随的.根据双Sine-Gordon方程的对称和它的伴随方程构造它的守恒律.     

注入锁定铜蒸气激光器的实验研究

使用两台相同的望远镜式非稳腔铜蒸气激光器,通过一块45°玻璃平板作腔的耦合组成匹配的注入锁定系统,研究了同步、注入信号功率和光束孔径大小等因素对输出功率和方向性的影响,实验结果清楚地表明,注入信号的作用在于抑制腔内高阶横模(包括被放大的自发发射)的竞争,使高增益介质的激光器既提高效率又改善方向性。注入锁定器件功率水平在5左右的情况下,其结果与单独非稳腔振荡相比,输出功率增加30～40％,方向性改善一倍以上。     

双冠醚化合物的合成研究 III. 一类新的双冠醚的合成

邻苯二酚、3,5-二叔丁基邻苯二酚分别与1,5-二氯-3-氧(杂)戊烷在碱性条件下反应, 合成了开链冠醚化合物(1a-b)。1a-b与环氧氯丙烷在氢氧化钠正丁醇中缩合, 得到相应的6-羟基二苯并-16-冠-5(2a-b)。化合物2a-b分虽与丁二酰氯、壬二酰氯在无水苯中反应, 生成了两种新的酯型双冠醚化合物3a-b; 2a-b分别与1,3-二溴丙烷、1,4-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷、1,8-二氯-3,6-二氧(杂)辛烷及1,11-二氯-3,6,9-三氧(杂)十一烷在无水二氧六环中反应, 得到了四种新的醚型双冠醚化合物4a-e。     

Snapshot imaging spectrometer based on a microlens array

This Letter proposes a snapshot imaging spectrometer, which obtains the spectral information and spatial information in one "shot". The device proposed can achieve the data cube size of 21 × 29 × 40 in the waveband of400–800 nm. The core element of this system is the microlens array, which contains 60 × 60 microlenses in a square arrangement, each microlens has an aperture of 125 μm× 125 μm, and the F number is 15. The microlens array is mounted in a rotation mount, which provides 360° of rotation around the optical axis to maximize the spectral resolution. The final resolution of the system is about 10 nm.     

电催化4-喹诺酮和二烃基二硒醚的交叉脱氢偶联反应

发展环境污染少的可持续绿色合成反应是绿色化学的主要目标之一.均相反应是制备高附加值化学品的重要方法,但是该类反应普遍存在催化剂和有机溶剂不易回收利用、产品分离纯化成本高、污染重的问题.发展兼具催化剂和溶剂易循环使用及产品易分离纯化的高附加值化学品的绿色制备方法具有重要的研究意义.4-喹诺酮是一类重要的氮杂环化合物,广泛存在于天然产物和药物分子中.硒醚化喹诺酮是一种高价值的喹啉酮衍生物,具有非常重要的药理活性和生物活性,其高效构建对于开发喹诺酮类药物具有重要意义.4-喹诺酮化合物与二烃基二硒醚化合物的氧化交叉脱氢偶联反应是合成硒醚化喹诺酮化合物的经典方法,但是该类反应需要使用过量的二烃基二硒醚和氧化剂,不仅反应成本高,而且官能团兼容性也受限制.此外,过量二烃基二硒醚试剂和氧化剂的使用也增加了产物分离提纯难度,且会造成环境污染.为解决传统硒醚化喹诺酮化合物制备中存在的问题,本文发展了一种绿色实用的3-硒醚化喹诺酮化合物的电化学合成方法.通过条件筛选发现使用25 mol％的碘化钾作为催化剂和电解质,二甲基亚砜为溶剂,石墨棒电极为阳极,铂片电极为阴极,在10 mA直流电作用下,喹诺酮化合物和二烃基二硒醚化合物发生氧化交叉脱氢偶联反应,高效合成硒醚化喹诺酮产物.在3-硒醚化喹诺酮化合物的克级规模制备中,只需要使用15 mol％的碘化钾作为催化剂,同时原料的浓度可以提高10倍,降低了溶剂的使用.反应结束后,加水至反应体系,析出高纯度的3-硒醚化喹诺酮产物.过滤产物后,减压回收体系的水份,KI/DMSO体系可以循环使用5次以上,且反应效率不受影响.对比传统的4-喹诺酮和二烃基二硒醚氧化交叉脱氢偶联反应,本文发展的电化学反应具有优异的原子经济性.反应只需使用0.5当量的二烃基二硒醚试剂,利用清洁无痕的电子代替传统的化学氧化剂,洁净的氢气是唯一副产物.绿色化学常数计算表明,本文发展的电化学合成方法的原子效率是文献(J.Org.Chem.,2018,83,12411–12419)报道的5.8倍,Eco-Scale指数是其2.5倍,而过程质量强度(PMI)降低了264倍,分离步骤由5步减少至2步.综上,本文发展了一种低成本,环境友好的3-硒醚化喹诺酮化合物的合成方法,为硒醚化喹诺酮化合物的开发利用提供了高效绿色的新途径.     

基于过硫酸盐活化的微界面电子转移氧化技术

基于过硫酸盐活化的高级氧化技术是当前环境领域的研究热点。然而,环境中广泛存在的基质严重地制约了这一技术的实际应用。最新研究表明,在某些催化剂的作用下,过硫酸盐能够以电子转移的非自由基机制氧化降解污染物,而催化剂主要起电子转移媒介的作用。这一技术不易受水环境中氯离子、碳酸氢根离子等常见阴离子和天然有机物的影响,对目标污染物的氧化去除具有较高的选择性。同时,实验现象初步显示这一技术有望实现污染物的降解而无须使其与氧化剂直接接触,从而能够避免氧化剂和卤素阴离子的作用。本文着重综述了常见电子媒介的类型、电子转移机制的表征方法和常见基质对电子转移过程的影响,提出了这一技术存在的问题并对其应用前景进行了展望。     

基于深度张量神经网络预测有机分子的相互作用能

分子的相互作用在分子动力学模拟过程中起着关键的作用. 受限于计算资源,大分子的长时间尺度的相互作用能无法通过量化计算实现. 本文采用一种深度学习框架-深度张量神经网络来预测三个有机分子相关体系中量化精度的相互作用能. 其中,分子的几何结构和原子类型作为网络的输入用于预测相互作用能. 通过分层生成的数据集合实现了网络中隐层参数的优化和训练. 相互作用能的预测结果显示,深度张量神经网络可以在较短的时间内,在1 kcal/mol的平均绝对误差的范围内准确预测分子间的相互作用能. 这一过程提高了计算效率,并为计算相互作用能提供了可靠的计算框架.     

Bright 547-dimensional Hilbert-space entangled resource in 28-pair modes biphoton frequency comb from a reconfigurable silicon microring resonator

High-dimensional entanglement provides valuable resources for quantum technologies,including quantum communication,quantum optical coherence tomography,and quantum computing.Obtaining a high brightness and dimensional entanglement source has significant value.Here we utilize a tunable asymmetric Mach–Zehnder interferometer coupled silicon microring resonator with 100 GHz free spectral range to achieve this goal.With the strategy of the tunable coupler,the dynamical and extensive tuning range of quality factors of the microring can be obtained,and then the biphoton pair generation rate can be optimized.By selecting and characterizing 28 pairs from a more than 30-pair modes biphoton frequency comb,we obtain a Schmidt number of at least 23.4 and on-chip pair generation rate of 19.9 MHz/m W;under a low on-chip pump power,which corresponds to 547 dimensions Hilbert space in frequency freedom.These results will prompt the wide applications of quantum frequency comb and boost the further large density and scalable on-chip quantum information processing.