非平衡定态化学反应体系对细致平衡偏离的不可逆性之随机热力学量度

在随机描述的层次上,成功地构筑了非平衡定态化学反应体系对细致平衡偏离的不可逆性之随机热力学判据.基于Fokker-Planck方程建立了连续Markov过程系统的随机熵平衡方程,发现在随机态空间中随机熵的时间变率亦可分为源项和流项两部分贡献.对于化学反应体系,作为态空间源项的随机熵产生可作为偏离细致平衡不可逆性的合适度量,此泛函量的零值标志着细致平衡.进一步借助按系统广度量的Ω展开法,通过对随机力及共轭的随机流的分析揭示态空间中的随机熵产生仅源于状态对细致平衡的偏离,并主要来自非Poisson涨落的贡献,因而可作为随机热力学量去判别和量度化学反应体系对细致平衡的偏离.     

光驱动C1转换到高附加值化学品的研究进展

阐述了光驱动C1化学的最新研究进展, 分别对光驱动费托合成、 水煤气变换、 二氧化碳加氢、 甲烷重整和甲醇重整制氢的研究进行了综述, 提出了当前研究存在的问题及发展方向.     

微纳米马达在药物递送中的应用

受到自然界中高效生物马达的启发,研究人员提出了人工微纳米马达的概念,即人工微纳米动力装置。目前,通过结合化学与其他交叉学科的先进技术,研究人员已制备出具有不同结构、驱动方式以及控制方式的人工微纳米马达。这些微纳米马达在传感、环境治理、生物医用等方面展现出广阔的应用前景。其中,药物递送是生物医用领域的重要方向。在这一方面,利用微纳米马达可以实现药物的有效递送,给癌症等疾病的治疗带来新的可能。本文将针对用于药物递送的微纳米马达的驱动机理、基本结构、运动控制这几个方面进行综述,首先介绍了马达的运动机理,其驱动机理可分为自场驱动和外场驱动;其次,分别介绍了可用于药物递送的微纳米马达的结构,主要包括聚合物囊泡、空心管、纳米线等;为了实现精准有效的药物递送,微纳米马达的可控运动非常重要,本文将具体阐述微纳米马达的开-关控制、方向控制和速度控制。最后,分析了药物递送微纳米马达的研究现状,并对本领域的未来方向进行了展望。     

对流扩散传质滞后的电极过程中之非Poisson涨落与非Nernst浓度极化

根据对流扩散传质滞后的恒稳电极过程中边界层的物理图像, 提出了该类电极过程的简化随机模型, 建立了相应的浓度极化的随机热力学理论, 揭示了非Nernst浓度极化来自于随电流密度增大电极化学反应体系涨落分布的非Poisson化与对中心极限律的偏离, 进一步阐明了与滞后的扩散步骤共存的对流传质对非Nernst浓度极化的效应及其规律. 同时, 给出了对流引起的非Nernst浓度极化的随机热力学算例.     

受主方程控制的化学反应体系非平衡定态宏观稳定性判据之随机推广

借助扰动按分布参数分离法及主方程的Kramers-Moyal展开证明,随机熵相应于对最可几路径偏离的偏超量之时间导数与体系对外部扰动的响应性直接相关.该演变速率等价于偏超随机熵产生,并与根据随机位方法提出的随机超熵产生速率等效.对Poisson分布,该量表现为Gibbs超熵产生的等价量.局域平衡假定失效后,化学反应体系的宏观稳定性即决定于这个新的随机量.     

径向电场调制毛细管电泳法用于蛋白质分离

利用自制的双向电场控制毛细管电泳新系统,考察了蛋白质的分离情况.结果发现,在低pH值下,通过施加径向电场,不仅可改变电渗流的大小和方向,而且能抑制蛋白质的吸附,进而实现对蛋白质分离效率和分离速度的调控.研究结果表明,可通过物理化学方法实现毛细管电泳的动态或随机调控,这对许多生物样品分离有实际意义.     

分子机器的研究进展

结合分子机器的基本概念、合成方法、驱动方式以及研究的意义, 综述了近几年分子机器的研究进展, 探讨了下一步研究的发展方向.     

丙烯腈-衣康酸共聚物稀溶液的粘度行为

采用乌氏粘度计研究了丙烯腈-衣康酸共聚物稀溶液的粘度行为,探讨了羧基含量对聚丙烯腈稀溶液偏离Huggins方程的异常行为的影响.结果表明:随着羧基含量增加,溶液粘度偏离Huggins方程越严重,要准确测定聚丙烯腈树脂的分子量,必需适当提高其溶液浓度,避开偏离区域.     

以学生认识需求为核心的教学设计研究——以二氧化碳性质的教学为例

在分析已有二氧化碳性质教学案例的基础上,确定了以学生认识需求为核心的教学改进方向和教学研究视角.从学生认识需求的探查、将学生认识需求转化为教学驱动问题、确定驱动问题的顺序等方面进行了深入、有序地研究,构建了以学生认识需求为核心的教学设计思路.据此设计的二氧化碳性质教学案例,经过教学实践取得了良好的效果,并发现了教师容易忽略的问题.     

液晶高分子材料的新功能:微管执行器及其光控微量液体运动

微量液体的精确操控在生物医药、液体传输等领域具有广泛的应用价值.目前,基于光诱导的毛细作用力操控液体的方法引起了人们极大的兴趣,因为这类方法在操控过程中无需特殊的光学装置和复杂的微组装过程.但是目前报道的方法只适用于少数特定的液体,并且驱动距离短、运动速度慢、局限于直线运动.最近,俞燕蕾等设计了一种新型结构的侧链液晶高分子材料,以此制备了液晶高分子微管执行器,可以通过不对称光致形变诱导毛细作用力,实现了光控各种类型液体按照设计的速度和方向运动,有望在可控微流体传输、微反应系统、微机械系统、芯片实验室等领域展现出巨大的应用价值.     

芯棒与口模反向旋转挤出聚乙烯管结构与性能的研究

采用自行研制的新型旋转挤出装置,通过芯棒与口模同时反向旋转挤出制备聚乙烯(PE)管.结果表明,在口模与芯棒反向旋转挤出过程中,管道内外壁除受到轴向应力作用外,还受到芯棒和口模旋转所施加的环向应力,其合力方向不再是沿管道轴向而是与其有一定的角度.因此,分子链的取向方向和以此链为初级成核点形成的串晶偏离轴向,增强了管道抵抗...     

用耗散粒子动力学方法研究高分子链取向对形变液滴回缩法测定界面张力值的影响

在利用形变液滴回缩法(DDRM)测量了分子共混体系界面张力的过程中, 要求椭球液滴内高分子链应力松弛速度远快于椭球的回缩速度. 我们建立高分子链取向模型, 用耗散粒子动力学研究高分子链的取向及应力松弛对界面张力测量值的影响. 结果表明, 当高分子链沿着流场方向取向时, 应力是否完全松弛对界面张力测量值的影响较大, 当高分子链取向方向垂直于流场方向时, 应力是否松弛对测量值影响较小.     

气固色谱中分子热运动能的作用

用麦克斯韦(Maxwell)能量分布和能量均分原理推导溶质迁移速度方程, 研究了N₂- GDX-101气固色谱体系中5种烷烃的迁移速度、迁移活化能和迁移中溶质分子热运动的作用. 得到的迁移活化能可以很好地解释溶质的迁移速度. 研究结果表明, 溶质分子的转动\, 振动能量显著地影响迁移活化能. 用统计热力学的估算验证的计算结果表明, 迁移活化能明显小于脱附焓. 溶质迁移时可能远未达到解吸脱附的状态. 流动相驱动的溶质迁移可能主要为吸附状态下的滑移.     

流体驱动智能电动控制仪用于PMMA微流控芯片电渗流的测量

采用自制的流体驱动智能电动控制仪作为电渗驱动控制源,结合电流跟踪法测量聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯片的电渗流,讨论了PMMA形成电渗的机理,给出了PMMA芯片通道电场强度与电渗速度的关系曲线。     

以旋转竖直铜针为收集器静电纺制备PVP螺旋型纤维绳

以竖直旋转的细铜针为接收器,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)/无水乙醇质量分数为10%,电压25 kV,在不同的旋转速度下纺出了PVP螺旋纤维绳.当竖直细铜针固定不转时,纺丝纤维呈松散线状结构;竖直细铜针旋转速度加快,纤维形态由松散的螺旋缠绕向紧密缠绕的趋势变化,PVP纤维在纺丝针头和接收铜丝间静电库仑引力(垂直方向),纺出纤维间的库仑斥力(水平方向),以及铜针高速旋转力(切线方向)的三重作用下,最终制得PVP螺旋微米纤维绳.用扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征.实验结果表明,接收器旋转速度和接收距离对多螺旋结构纤维的形貌有显著影响.讨论了螺旋纤维的形成机理.     

Ba+HF(v,J)→BaF(v′,J′)+H反应的准经典轨线研究

首次构造了放热反应Ba+HF(v,J)→BaF(v′,J′)+H的LEPS势能面,并且进行了准经典轨线研究. 对于初始基态,和初始第一激发态的反应物HF,计算得到的BaF产物态分布与实验吻合得比较好. 对产物取向的研究表明,反应体系的质量组合是产物取向的决定因素.反应过程中,直接的提取反应和间接的插入反应是两种竞争的微观反应通道,这种竞争是由于在Ba原子进攻HF分子的时候,即使进攻方向偏离了HF共线的方向也不会引起能垒高度的明显增加.而且低的反应物平动能倾向于提取反应而高的HF振动激发会导致插入反应.     

混合量子-经典方法计算电荷转移速率及其在实际体系中的应用(英文)

混合量子-经典方法在复杂分子体系动力学过程的模拟方面有重要应用.我们采用Ehrenfest方法、surfacehopping方法和混合量子经典Liouville方程计算了在非绝热极限下的电荷转移速率.然后将这三种方法应用于有机半导体材料电荷转移速率的计算.研究结果发现,Ehrenfest方法和surface hopping方法可能严重偏离正确的结果.偏离的原因是这两种方法没有正确处理相干项的运动,而且这种偏离在涉及到高频模式时显得更加严重.     

关于复色光对比尔定律偏离的简单说明

《化学通报》1979年第五期发表了于广第同志写的《关于复色光对比尔定律的推证》一文。我们认为该文推证过程比较复杂,而且文中只证明了复色光对比尔定律的负偏离,即工作曲线在浓度增大时向浓度轴方向弯曲。实际上,复色光对比尔定律的偏离还有另一种情况,即工作曲线在浓度增大时向吸光度轴方     

环和纳米管径向呼吸振动模式的一个简单理论模型

用密度泛函方法在B3LYP/6-31G(d)基组下计算了(MgO)n和(BeO)n环(n=3-10)的径向呼吸振动. 大环的径向呼吸振动频率正比于环直径的倒数, 但键长的变化导致频率偏离了这种线性关系. 随着环直径的减小, 直径倒数的三次方和键长的变化将导致频率更大地偏离线性行为. 从化学键的角度出发利用一维谐振子及弹簧的串并联思想, 解释了这种线性关系和偏离现象. 这种模型还可以用于研究纳米管的径向呼吸振动频率.     

与高斯噪声偏离增强Hodgkin-Huxley神经元激发相干性

自从Hodgkin和Huxley对神经元动力学行为进行开创性研究以来,内、外噪声对神经元膜电势激发的积极作用被广泛研究.以往研究中,人们通常认为噪声遵循高斯分布.然而,有关的生物学实验研究表明,在诸如神经元等感官体系中存在非高斯噪声.近十年,一类特殊形式的非高斯噪声在非线性动力学体系(包括生物体系和化学体系)中的作用受到人们的关注.本文中,我们用数值模拟方法研究该类非高斯噪声对确定性Hodgkin-Huxley(HH)神经元激发行为的影响.存在周期性刺激电流时,HH神经元膜电势V(t)激发动力学可以表示为其中C=1μF/cm2是膜电容;gNa=120mS/cm2,gK=36mS/cm2和gL=0.3mS/cm2分别为钠、钾和漏电流的最大电导;VNa=50mV,VK=-77mV和VL=-54.4mV分别为钠、钾和漏电流的逆电势.取次阈值电流I(t)=6.0+sin(0.3t).非高斯噪声η(t)满足峰时间间隔T的平均值和平方平均值.我们首先研究了偏离q对噪声强度诱导的激发行为的影响.发现q减小时,CV的最小值减小,表明较小的偏离可以增强噪声强度诱导的随机共振(SR).同时,对于较小和较大的D值,CV随q的增加分别减小和增大,表明,随D的不同,q既可以增强也可以降低激发规律性.我们重点研究了偏离度q的影响.分别在三个不同噪声强度D条件下,计算了给定相关时间τ时CV随q的变化.发现随着q的增加,CV在某个中间大小的q值处经过一个最小值,表明"偏离诱导SR"的产生.我们计算了多个不同相关时间τ时的情况,发现了类似现象.由于非高斯噪声偏离决定了噪声概率分布,而不同概率分布代表不同的噪声类型,因此,"偏离诱导SR"现象表明,不同类型的噪声可以增强激发相干,因而增强HH神经元对次阈值信号编码的时间精确性.