Superchiral fields generated by nanostructures and their applications for chiral sensing

Chirality is ubiquitous in natural world. Although with similar physical and chemical properties, chiral enantiomers could play different roles in biochemical processes. Discrimination of chiral enantiomers is extremely important in biochemical, analytical chemistry, and pharmaceutical industries. Conventional chiroptical spectroscopic methods are disadvantageous at a limited detection sensitivity because of the weak signals of natural chiral molecules. Recently, superchiral fields were proposed to effectively enhance the interaction between light and molecules, allowing for ultrasensitive chiral detection. Intensive theoretical and experimental works have been devoted to generation of superchiral fields based on artificial nanostructures and their application in ultrasensitive chiral sensing. In this review, we present a survey on these works. We begin with the introduction of chiral properties of electromagnetic fields. Then, the optical chirality enhancement and ultrasensitive chiral detection based on chiral and achiral nanostructures are discussed respectively. Finally, we give a short summary and a perspective for the future ultrasensitive chiral sensing.     

催化反应制备碳化硅纳米粉体的密度泛函理论计算及实验研究

以Si_(55),Si_(43)M_(12)和Si_(37)M_(18)(M=Fe,Co或Ni)团簇为模型,采用密度泛函理论(DFT)研究了Fe,Co及Ni纳米团簇催化硅粉转化为SiC的机理.计算结果表明,Fe,Co及Ni纳米催化剂先与Si形成合金,拉长并弱化Si—Si键的强度,起到活化Si粉的作用;合金的形成有利于C原子的吸附及Si原子和C原子间的反应;Fe的催化能力强于Co和Ni.在此基础上,以Si粉和酚醛树脂为原料,以Fe,Co及Ni硝酸盐为催化剂前驱体,通过微波加热反应制备了3C-SiC纳米粉体.研究了催化剂种类、反应温度、催化剂用量和反应时间等对制备3C-SiC纳米粉体的影响.结果表明,催化剂Fe,Co和Ni的加入均可显著降低3C-SiC的合成温度.当以2.0%(质量分数)的Fe为催化剂时,Si粉在1100℃下反应30 min后即可全部转化为3C-SiC纳米粉体;而在相同条件下,无催化剂时Si粉的完全转化温度为1250℃;Fe的催化效果优于Co和Ni,与DFT计算结果吻合.     

基于有限元法的混凝土输水管内硫酸根离子扩散分析

暴露于硫酸盐环境中的混凝土输水管易遭受硫酸盐化学侵蚀,导致其耐久性退化、提前失效;而环境中硫酸根离子传输进入混凝土是其化学侵蚀的前提.为获得混凝土内硫酸根离子的扩散进程,首先基于Fick定律及质量守恒定律,建立饱和混凝土管内硫酸根离子的扩散-反应模型.其次,将扩散-反应模型的边界条件齐次化,建立其有限元控制方程.然后,开展硫酸钠溶液中水泥砂浆圆柱试件的腐蚀试验,测定试件不同深度处的硫酸根离子浓度,与模型计算结果对比,以验证模型.最后,开展数值模拟研究,分析混凝土输水管外表面、内外表面暴露于浓度恒定或振荡的硫酸盐溶液情况下管内硫酸根离子浓度的时空分布.     

横观各向同性广义热弹性扩散Rayleigh波在自由表面上的传播

基于广义热弹性扩散理论，边界无应力作用、绝热／恒温和化学势边界条件作用下，研究均匀、横观各向同性、热弹性扩散半空间Rayleigh波的传播．采用Green和kndsay（GL）理论，热扩散和热扩散．力学松弛条件采用4个不同的时间常数加以控制．导出了所研究介质中表面波传播的久期方程．为了说明和比较分析结果，用图形示出了各向异性和扩散对相速度、衰减系数的影响．同时，还推导了某些特殊情况下的频率方程．     

聚变堆遥操作上层协同控制系统设计和测试

为了解决聚变堆遥操作维护上层控制系统普遍存在的软件功能模块过于集中、拓展性差、不具备中层运动规划能力等问题,设计了一种基于机器人操作系统(ROS)的上层协同控制系统。该系统采用分布式架构,基于市场成熟的开发平台进行设计,集成了中层运动规划与动力学虚拟仿真功能。通过“轴销抓取”的实验场景测试的结果表明：该系统满足设计需求,运行稳定。     

基于特征分解的红外焦平面非均匀性校正算法

针对目前红外焦平面自适应场景校正算法工程应用的局限,提出了一种基于红外焦平面非均匀性特征分解的场景校正算法。分析了红外焦平面非性匀性构成因素,把其中的高频部分分解成盲点、斑块、行列非均匀性等,把缓慢变化的低频部分分解成梯度渐变非均匀性;分别对各类非均匀性采用不同的校正算法;合并校正结果,得到校正后的图像。实验结果表明,该算法校正精度高、收敛速度快、抑止目标退化能力强,适合工程应用。     

基于ZIF-8的新型复合吸附材料及从水中吸附孔雀石绿的应用

近年来,ZIFs型金属-有机骨架材料被发现可作为吸附剂应用于吸附分离水中有机污染物。但由于ZIFs的非球形型粉末形态及强的疏水性使其在水溶液中分散性差,不利于充分发挥吸附性能。针对这一不足,本文以聚丙烯酸酯羧基微球(PC-SMM)为载体,通过原位生长法在其表面生长一层ZIF-8纳米粒子外壳层,制备既具备ZIF-8粒子的结构特性又呈现出微球形态的ZIF-8/PC-SMM复合微球。以MG水溶液为分离体系来评价ZIF-8/PC-SMM复合微球的吸附分离性能,结果显示,ZIF-8/PC-SMM复合微球对MG的吸附量高达101.2mg/g,与ZIF-8及PC-SMM微球相比,其吸附性能得到明显提高。     

环境温度影响下基于LSTM神经网络识别结构损伤

环境温度的改变会引起模态参数的变化,其变化程度会掩盖或部分掩盖损伤引起的变化量,导致结构健康监测系统发出假阳性或假阴性的误判,因此,消除温度效应是提高损伤识别精度的关键。本文基于LSTM神经网络提出了一种环境温度影响下识别结构损伤的方法。充分利用LSTM神经网络的非线性映射优势,建立多元温度-模态频率的相关模型,在此基础上采用数据标准化方法消除温度效应,并结合控制图判断模态频率异常变化以确定损伤状况。最后将所提方法在数值模型和实际桥梁中加以应用,结果表明,方法能够有效消除温度效应;结合控制图能识别损伤时刻,并具有一定的抗噪性;在实桥数据分析中仍能表现出较好的损伤敏感性。     

Er/Yb:Gd0.5Lu0.5VO4多晶原料的合成及表征

Er/Yb: Gd05Lu0.5VO4晶体用于人眼安全和超快调Q脉冲激光领域中,而生长该类晶体的原料需纯度高、成分均匀、配比准确.以三种方法合成Er/Yb: Gd0.5Lu0.5VO4原料:(1)利用液相法合成的ErVO4、YbVO4、LuVO4、GdVO4以一定比例混合在高温下烧结(液相-固混法);(2)采用液相共沉淀法生成Er/Yb: Gd0.5Lu0.5VO4沉淀后在高温下烧结(液相-液混法);(3)以柠檬酸为络合剂,用溶胶-凝胶法合成前驱体,在高温下烧结.利用XRD、FTIR、SEM、ICP、EDS等分析方法对合成原料表征,探讨各种方法合成原料的最佳条件,从纯度、颗粒尺寸、均匀性、组分准确性等方面比较三种方法合成原料的优缺点,为合成优质钒酸盐混晶原料提供重要的实验依据.