核磁共振中分子间多量子相干及其应用

源自核自旋远程偶极相互作用的分子间多量子相干(iMQC)以其独特的性质在核磁共振领域引起了广泛的关注.与常规的单量子相干信号相比,iMQC信号具有下列特性:iMQC信号与实验可控的偶极相关距离为半径的空间区域内的自旋粒子数相关;iMQC信号与局域磁场分布或局域磁化率效应相关;iMQC信号具有独特的弛豫和扩散特性.这些性质使iMQC在核磁共振波谱和成像领域得到了广泛的应用.本文简要介绍了iMQC现象的研究历史以及相应的理论解释,对我们小组这10几年来在iMQC领域的研究进行了系统的阐述,包括对iMQC性质的研究及其在不均匀不稳定场中高分辨核磁共振谱和成像方面的应用研究.     

分子内和分子间双量子相干信号随预备期的变化规律

设计简化的三脉冲序列,研究高极化液体核磁共振中同核自旋体系中的分子内与分子间双量子相干信号随预备期的变化规律,有助于更深入地理解分子内与分子间双量子相干的性质与机理,为分离检测二者提供理论和实验依据.首先对普适的同核二自旋IpSq (p,q = 1,2,3,…)体系进行理论推导,得到分子内与分子间多量子相干信号与预备期的关系表达式,并利用6种不同的自旋体系进行实验验证,实验结果与理论推导结果相当吻合.这种方法还可以扩展到异核自旋体系中,对分子结构的研究具有重要的意义.     

基于分子间多量子相干的不均匀磁场下高分辨核磁共振方法的研究进展

高分辨核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）通常需要高度均匀的强静磁场，然而在活体实验等情况下，样品的磁化率差异将不可避免地导致磁场的不均匀，并且这种不均匀性难以通过匀场等传统方法消除．最近，分子间多量子相干被利用来消除活体等样品中由磁场不均匀引起的谱线增宽以获得高分辨NMR谱．和其他高分辨NMR方法相比，分子间多量子相干方法具有独特的特征与优势，它能同时保留化学位移、峰的裂分模式、偶合常数和相对峰面积等信息．这些信息在传统的一维NMR中通常用于分析和表征分子结构．     

一种同时测量分子间多量子相干横向弛豫和自扩散系数的快速方法

提出一种可同时直接测量高极化核自旋体系分子间n阶多量子相干横向弛豫时间T2,n和自扩散系数Dn的一维核磁共振方法。实验结果表明：对于单组份单峰的高极化核自旋体系,分子间n(n≥1）阶多量子相干横向弛豫时间T2,n自扩散系数Dn分别具有如下关系：T2,n≈T2,1／n和Dn ≈nD1,这里T2,1和D1分别为该峰的单量子相干横向弛豫时间和自扩散系数。这些结果有助于揭示分子间多量子相干横向弛豫和自扩散的性质和机理。     

液体NMR中多平板间多量子相干受限扩散的有限差分模拟

由于液体分子自扩散参与了几乎所有的化学反应,且核磁共振(NMR)是当前唯一可用于提供关于分子在一个相当于生物细胞尺度单元内的位移信息的非侵害性方法,扩散相关的NMR研究更是引起了极大的重视.为了研究复杂系统中的多量子相干受限扩散行为,将单一平板间多量子相干受限扩散理论扩展到间距等概率分布和间距正态分布的多平板间多量子相干受限扩散,并利用积算符矩阵、非线性Bloch方程和有限差分相结合的方法进行模拟,得出了多平板间多量子相干受限扩散信号衰减随孔径变化范围、高斯因子的变化规律.模拟结果与理论预测吻合,验证了理论表述的正确性,从而可以通过回波信号衰减曲线形状了解样品中平板间距大致的变化范围和分布规律.本研究可扩展到各种复杂的脉冲序列及多自旋体系.     

基于分子间多量子相干的三维磁共振成像模拟

核磁共振中的分子间多量子相干信号源自远程偶极相互作用．基于分子间多量子相干的成像信号能提供一种新的对比度机理．为了快速、高效地模拟和研究该对比度机理，本文运用如下算法：先对磁共振信号在实空间进行傅立叶变换．从而将磁化量从实空间变换至k空间．计算远程偶极场和扩散效应．然后将其变换回实空间来处理化学位移和弛豫等参数．研究结果表明：此算法可以准确反映三维结构样品中的偶极场效应．并且验证了由此产生的分子间多量子相干信号能够有效地提高磁共振成像的对比度．     

多脉冲作用下多自旋弱耦合系统的相干图描述

可用于多脉冲作用下AX弱耦合自旋系统的相干图描述方法,其主要优点是简便明了,便于计算机程序编排模拟,而且相干图方法突出了单个脉冲或脉冲序列段的作用,这对于新的脉冲序列的设计具有启发作用.本文将此方法推广至AMX、AX_2和AX_3等典型多自旋弱耦合系统,并以DEPT实验及同核和异核Relay相干实验为例作了说明.     

核磁共振中基于分子间多量子相干理论扩散行为的模拟

本文采用粒子随机行走模型结合分子间多量子相干理论模拟双组分核自旋体系溶液分子的表观扩散行为,将模拟得到溶液分子表观扩散率与溶液分子自扩散系数的关系,与理论预测结果进行比较,发现二者吻合得很好。     

多脉冲作用下多自旋弱耦合系统的相干图描述

可用于多脉冲作用下 AX 弱耦合自旋系统的相干图描述方法,其主要优点是简便明瞭,便于计算机程序编排模拟,而且相干图方法突出了单个脉冲或脉冲序列段的作用,这对于新的脉冲序列的设计具有启发作用。本文将此方法推广至 AMX、AX_2和 AX_3等典型多自旋弱耦合系统,并以 DEPT 实验及同核和异核 Relay 相干实验为例作了说明。     

多体纠缠相干态的量子隐形传输

提出了一种适用于多体纠缠相干态的量子隐形传态方案，利用分光仪等光学器件，通过简单的么正交换和两体态上的光子数的测量，实现了多体纠缠态的量子隐形传输。     

用NMR数据研究多肽序列的计算机自动分析

本文描述一个自动执行软件，它是根据核磁共振ＣＯＳＹ，ＮＯＥＳＹ，ＴＯＣＳＹ和ＺＱＳＹ或ＤＱＳＹ的数据进行核磁共振谱的归属以及蛋白内残基序列自动分析，比较了一些方法的优缺点最后用来计算γＴＧＦ－α修筛１６肽的序列及归属。     

DANTE 脉 冲 序 列 的 改 进

根据Bloch方程的解析解对DANTE脉冲序列进行计算机模拟. 模拟结果表明， 脉冲序列首尾两个脉冲对激发频谱边瓣的影响最大， 将首尾两个脉冲的宽度减小一半， 可在一定程度上减小激发频谱的边瓣. 通过实验比较了DANTE脉冲序列与首尾减半DANTE脉冲序列对溶剂峰的抑制， 所得结果与模拟结果基本吻合.     

ARMA序列MA参数G-M估计的渐近正态性

证明了ＡＲＭＡ序列ＭＡ参数Ｇ－Ｍ估计的渐近正态性。     

ARMA序列AR参数G—M估计的渐近正态性

证明了ＡＲＭＡ序列ＡＲ参数Ｇ－Ｍ估计的渐近正态性。     

具有时滞的广义时间最优控制问题的近似最优解

考虑的是具有时滞控制系统的某种广义系统最优控制问题,给出了这种具有时滞系统的近似最优控制的充要条件及其存在性结果.然后借助文献[1]中四步法,求出这种具有时滞的广义时间最优控制的近似最优解.     

加入滞后时间削弱器的大滞后系统的最优模糊PID控制

首先给大滞后系统加入滞后时间削弱器,将大滞后的对象演变成小滞后的对象,然后基于模糊控制原理、极小值原理和PID控制理论,设计一种最优模糊PID控制器对小滞后对象进行自适应控制.仿真结果表明,加入滞后时间削弱器能使大滞后系统更容易控制;最优模糊PID控制器比模糊PID控制器具有更好的抗干扰性和鲁棒性,且系统响应的上升时间和调节时间明显缩短.     

顺序逆序脉冲发生电路

介绍一种由两片计数评码集成电路组成的脉冲发生电路，巧妙地让两片ＣＤ４０１７的输出端通过隔离之后交叉连接，由脉冲志向电路引导振荡脉冲，使它们交替输出脉冲，所设计的脉冲导向电路较好的解决顺序与逆序互相之间的过渡问题。     

带有未知参数的复杂动态网络的自适应同步

给出了使带有未知参数的复杂动态网络实现同步的一个方法.该方法可以使网络实现全局渐近同步,并且使参数收敛到真实值.当网络节点的部分信息丢失时,网络可以恢复丢失信息.