内噪声作用下的随机共振算法对弱信号的检测

基于随机共振理论提出了一种简便、有效地检测弱信号的方法。在内噪声协同作用下，通过调节输入噪声信号的大小能较好地提高系统输出信号的信噪比，从而实现检测背景噪声很强的弱信号的目的。应用于模拟信号和实验信号的结果证明了方法是可行的。     

温度对低共熔溶剂影响的二维拉曼光谱研究

低共熔溶剂（DES）作为一种新式的绿色溶剂，在多种化学过程中表现出色，因此在诸多热门范畴都展现出良好的发展潜力。对DES的光谱分析通常局限在一维光谱技术上，但其分辨率低、谱峰重叠严重等缺点，导致光谱数据存在误差。运用二维拉曼光谱（2D Raman），能够明显提高光谱分辨率，并发现重叠峰位置，获得在外扰条件下不同谱峰的变化顺序及其相互作用等重要信息，以实现对复杂体系的精确分析。以氯化胆碱（ChCl）和ZnCl₂合成的DES为例，利用显微共焦激光拉曼光谱仪分别对ChCl和DES进行拉曼实验，发现与ChCl相比，DES中各处峰的整体强度显著下降，原有的谱峰未消失，说明Zn2+的加入没有破坏ChCl的骨架结构。287 cm-1处出现一个新的特征峰，推测有Zn-Cl配位键的伸缩振动。对DES进行升温拉曼实验，发现随着温度的升高，NC₄的不对称伸缩振动峰强度逐渐减小，峰宽变大，峰形变缓，Zn-Cl配位键伸缩振动峰强度逐渐降低，峰位置基本不变，峰形有明显重叠。运用2D Raman技术对溶液内NC₄和Zn-Cl特征峰的变化进行研究，结果表明，随着温度的升高，溶液中发生ChCl向Ch+的解离过程，Zn2+与Cl-形成了多种配合物，ZnCl-₃，Zn₂Cl-₅，Zn₃Cl-₇之间存在相互转化。不同位置的特征峰随温度的变化顺序不同，将特征峰与团簇进行一一归属，得出了各个团簇对温度的敏感程度。基于量子化学中的密度泛函理论，对推测的物质结构进行构型优化和参数计算，证实了其存在的可能性，同时也验证了2D Raman的分析结果准确可行。这些结果将为DES的后续研究提供理论参考，拓展了二维光谱技术的应用范围。     

温度扰动下CuCl2/DMF溶液的二维相关拉曼光谱分析

溶液的光谱研究一直受到化学工作者的关注,但大多研究是以一维光谱技术为主,存在分辨率低,误差较大,重叠峰难以分辨等诸多弊端,无法清晰地给出需要的信息。二维光谱通过对外部扰动下的动态光谱进行相关分析计算,从而得到光谱强度的整体变化信息,显著提高一维光谱的分辨率以及重叠峰的分离度。在判断特定外扰下不同官能团的响应次序以及研究分子间、分子内的弱相互作用上具有独特优势。采用二维相关拉曼光谱和理论计算相结合,对溶液内微观团簇及其变化进行了研究。利用显微共焦激光拉曼光谱仪对目标溶液(纯DMF与0.84 mol·L-1的CuCl₂/DMF溶液)进行了升温实验。结果发现在C-N键伸缩振动谱带范围内,由于CuCl₂的加入,特征峰强度整体大幅下降,峰宽变大,在1 115 cm-1有新峰产生,随温度升高,伸缩振动峰强度逐渐下降,峰形变缓。为了获得C-N键振动内各特征峰随温度的变化情况,采用移动窗口二维拉曼(MW2D Raman)光谱技术,对光谱数据进行分析。结果表明溶液内不同类别的微观团簇对温度的敏锐程度不同,随温度升高,它们之间存在相互转化,且变化速度不同。为了获取溶液内各微观团簇运动的实质,以温度为外扰,采用二维拉曼(2D Raman)光谱对目标溶液进行分析,通过对二维光谱中特征峰进行归属和变化次序判断,发现金属Cu2+的加入,使得溶液体系变得更加复杂,除存在原溶剂内所含的团簇构型,还存在与Cu2+发生溶剂化的团簇构型,它们之间存在着一定的相互转化。利用密度泛函理论对溶液中可能存在的团簇构型进行结构优化和热力学计算,结果证实了Cu2+与DMF存在相互作用,且由此产生的团簇构型[Cu(DMF)_n]2+(n=1~6)的稳定性随n的增大逐渐变差,进一步验证了二维相关光谱分析的可行性与正确性。     

基于循环生成对抗网络的大视场显微成像方法

提出了一种利用循环生成对抗网络实现由大视场、低分辨率染色图像生成与之相匹配的高分辨率虚拟染色图像的方法,在完成了对细胞虚拟染色的同时,解决了传统光学显微镜的大视场与高分辨率两个目标无法同时满足的问题。首先,进行了理论验证,通过对选定图像的分辨率分级缩放模拟实际分辨率变化,训练对应的算法模型并与真实图像相比较,结果在主观与客观上均符合设想预期。在完成理论验证的基础上,分别进行了由10倍、4倍低分辨率真实染色图像生成25倍高分辨率虚拟染色图像的实验。通过主观视觉与客观评价指标进行评价,得到结构相似性、峰值信噪比和归一化均方根误差三个指标的具体数据。结果显示,通过循环生成对抗网络生成的虚拟染色图像与真实染色图像间的相似度较高,虚拟生成效果很好。     

La(Ⅲ)-乙醇溶液微团簇理论和光谱研究

利用分子光谱和基于密度泛函理论的第一性原理,采用改进的TPSSTPSS泛函方法对C、H、O原子用6-31G基组并添加极化和弥散函数,对La原子选用Def2-SV(P)赝势基组,研究La3+/乙醇溶液微团簇构型。优化计算La3+在水溶液中的溶剂化结构,得出气相中的优化结果可以近似代替液相结果的结论;理论优化计算La3+/乙醇溶液可能存在的结构构型的结果表明,溶剂化数n=6时结构最稳定。采用荧光光谱和核磁共振实验对结果进行了验证,表明La3+的加入使荧光强度显著增强,在高浓度时生成的团簇构型比较稳定,且随着溶剂化数目的增加,O—H键长增大,La3+使其附近的质子产生强大的屏蔽效应,化学位移向高场移动,溶剂化数n=6时绝对误差最小,最稳定,与理论计算结论相吻合。     

基于动态光镊技术的卵巢癌SKOV3细胞凋亡检测

化学疗法治疗癌症的主要机制是通过药物调控使无限增殖的癌细胞恢复到正常凋亡,因而实时检测用药过程中癌细胞的凋亡情况对于临床治疗具有重要意义。以卵巢癌SKOV3细胞作为研究对象,针对治疗药物(顺铂)不同浓度培养液的条件下,利用搭建的动态光镊系统在微流控芯片上通过测量捕获效率参数对四组细胞的凋亡情况分别进行检测。实验结果表明,该系统对不同药物浓度培养下SKOV3细胞凋亡情况的检测具有良好效果。与传统的检测手段相比,该系统细胞用量小、耗时短、无需标记、并可实现活体细胞检测,因此为细胞凋亡的临床检测提供了重要指导意义。     

盐/甲醇体系荧光光谱的分析和指认

研究了CaCl2、LiCl和Ca(NO3)2在甲醇溶液中的荧光光谱,并对溶液中可能的团簇构型采用密度泛函理论和含时(TD)密度泛函理论中的B3LYP方法进行结构优化和激发能计算.实验结果表明CaCl2和LiCl与甲醇形成了具有荧光性质的簇合物,且随着CaCl2和LiCl浓度的增加溶液的荧光强度整体呈增强趋势,而Ca(NO3)2与甲醇相互作用使甲醇发生荧光猝灭.理论计算得到盐/甲醇溶液中可能存在多种簇合物,但能使甲醇溶液荧光增强的团簇构型主要为[CaCl(CH3OH)n]+和LiCl(CH3OH)n,而NO3-与甲醇通过氢键作用形成簇合物的振荡强度几乎为零,解释了NO3-使甲醇发生荧光猝灭的现象.     

飞秒激光加工红磷的实验研究

为了验证飞秒激光加工含能材料的安全性,本文 以红磷作为含能材料替代物,从理论和实验上说明飞 秒激光加工红磷“冷加工”和“热加工”的可控性。利用有限元软件分析了单脉冲飞秒激光 作用到红磷表 面后样品的径向和轴向温度分布,得到了红磷的热影响区域。通过实验结果验证了飞秒激光 加工红磷样品 时具有“冷加工”和“热加工”两个区域,分析了激光通量对“冷加工”和“热加工”的影 响,确定了加 工红磷样品的“冷加工”的激光通量范围,并计算得到了红磷样品的烧蚀阈值和脉冲累积因 子。     

基于周期调节的随机共振算法对化学弱信号的检测研究

提出了一种新的随机共振算法,通过对系统的周期进行调节以实现系统的共振.讨论了实现共振的系统参数,并对模拟信号和拉曼光谱实验信号进行了处理.结果表明,该方法不仅可方便地用于弱化学信号的处理,克服检出信号的滞后现象,而且对不同噪声水平的信号均有良好的适用性.     

拉曼光谱与理论计算研究金属离子Cu溶液弱相互作用力

采用理论计算和实验光谱对金属离子Cu~(2+)-丁基二硫代碳酸盐及水溶液中弱相互作用力进行了研究.通过拉曼光谱特征峰的位移、强度变化和温度变化对溶液中金属离子Cu~(2+)微团簇结构的影响进行了讨论,得到了伴生元素Fe存在下,丁基二硫代碳酸盐溶液中的微团簇结构、铜溶液(H_2O)_n(n=2～6)团簇和[Cu(H_2O)_n]~(2+)(n=2～6)团簇随着温度的变化和影响逐渐减小的规律,发现实验与理论计算的结果一致.