基于遗传算法的二维随机型稀疏阵列的优化研究

为了解决二维相控阵列及与之匹配的三维超声成像系统过于复杂的问题,提出了一种基于遗传算法的随机型稀疏阵列的优化设计方法。在这种方法中,首先根据横向分辨率的要求确定参考阵列的尺寸及加权分布,然后根据对比分辨率的要求确定稀疏阵列相对于参考阵列的稀疏率,最后利用遗传算法优化确定阵元的分布形式。通过连续波理论和基于空间冲激响应的脉冲场模型对这种稀疏阵列的声学特性进行了分析,分析结果表明,优化设计的随机型稀疏阵列具有良好的特性,它与参考阵列有几乎相等的主瓣宽度,而且不产生栅瓣,虽然其旁瓣高度与参考阵列相比略有提升,但经遗传算法优化后仍能满足高质量成像的要求。     

光束旋转90°多程放大系统的波前误差校正

 光束通过神光-Ⅲ原型装置四程放大系统发生了90°旋转和扩束。在四程放大系统腔镜处放置变形镜校正系统像差是一种新的自适应光学方案,推导出被校正像差与变形镜面形之间的数学关系。理论推导表明,在扩束比大于1的前提下,腔镜处变形镜可以校正系统输出的任意类型的像差,且变形镜对应的面形唯一。理论分析和计算仿真说明该方案的校正能力与像差类型和扩束比有关,扩束比增大将增强变形镜校正像散的能力,但系统旋光消像散的能力也将减弱。     

ICF系统全光路像差测量与校正方法

 介绍一种新的像差探测方法,该方法能够探测整个惯性约束聚变（ICF）光学系统的像差。驱动变形镜调制各种不同的像差加入ICF光学系统,从而导致远场的焦斑变化,此时将CCD放置到远场探测焦斑强度,同时采用哈特曼-夏克波前传感器在近场探测系统像差变化量。根据不同的系统像差变化量以及与其对应的远场强度,利用改进的相位反演算法可以计算出整个光学系统的像差。数值模拟表明,该方法可以测量并校正整个ICF系统的光学像差。     

氮掺杂和空位对石墨烯纳米带热导率影响的分子动力学模拟

石墨烯是近年纳米材料研究领域的一个热点,其独特的热学性质受到了广泛关注,为了实现对石墨烯传热特性的预期与可控,利用氮掺杂和空位缺陷对石墨烯进行改性.采用非平衡态分子动力学方法研究了扶手形石墨烯纳米带中氮掺杂浓度、位置及空位缺陷对热导率影响并从理论上分析了热导率变化原因.研究表明氮掺杂后石墨烯纳米带热导率急剧下降,氮浓度达到30%时,热导率下降了75.8%;氮掺杂位置从冷浴向热浴移动过程中,热导率先近似的呈线性下降后上升;同时发现单原子三角形氮掺杂结构比多原子平行氮掺杂结构对热传递抑制作用强;空位缺陷的存在降低了石墨烯纳米带热导率,空位缺陷位置从冷浴向热浴移动过程中,热导率先下降后上升,空位缺陷距离冷浴边缘长度相对于整个石墨烯纳米带长度的3/10时,热导率达到最小.石墨烯纳米带热导率降低的原因主要源于结构中声子平均自由程和声子移动速度随着氮掺杂浓度、位置及空位缺陷位置的改变发生了明显变化.这些结果有利于纳米尺度下对石墨烯传热过程进行调控及为新材料的合成应用提供了理论支持.     

吗啉磺酰胺化合物的设计、合成及其抑制大豆萌芽活性的研究

为了发现新型脱落酸功能类似物,采用活性亚结构拼接原理设计了含吗啉磺酰胺片段的目标分子.以吗啉-4-磺酰胺和氟代硝基苯为起始原料,经芳基亲核取代反应合成了14个目标化合物,该合成方法操作简单,底物适用范围广.种子萌芽实验结果表明,浓度为50μmol/L时4a～4d、4k、4m、4n等7个化合物处理后完全抑制萌芽, 25μmol/L时4a～4d、4k、4m、4n等7个化合物处理后抑制率仍高于95%.进一步降低至15μmol/L时,发现4m、4n的抑制活性高于ABA和先导化合物PM4.分子对接结果表明,引入吗啉促使小分子中磺酰基(SO2)与Ser98形成氢键,提高了结合受体的能力,所以4m和4n的打分函数高于ABA和PM4,活性也更高.该结果有利于发现新型脱落酸功能类似物.     

MOFs中Pd纳米粒子的微环境和电子结构调控增强双环戊二烯低温加氢活性

当今世界能源消费仍以化石能源为主导,导致其副产品供应量大幅增长.目前,C3,C4,C6,C7及C8等馏分都已得到充分利用,然而C5馏分利用率却相对较低.双环戊二烯(DCPD)作为C5馏分的重要组成部分,通过加氢制备四氢双环戊二烯(THDCPD)是合成高能量密度液体燃料的关键步骤.这一过程不仅能带来显著的经济利益和社会效益,还有助于提高资源利用率.本文选取不同金属节点(Zr6O6或Ce6O6)与有机配体(含氮基团或不含氮基团)进行组合,制备了一系列UiO-67 MOFs基体(UiO-67(Ce)-bpy,UiO-67(Ce),UiO-67(Zr)-bpy和UiO-67(Zr)),再利用双溶剂法引入了客体Pd NPs,并用于催化DCPD加氢反应.X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱和透射电镜等结果证明了系列UiO-67 MOFs基体的成功合成,且超小客体Pd NPs均匀地分散在UiO-67(Ce)-bpy,UiO-67(Ce)和UiO-67(Zr)-bpy上.X射线光电子能谱、氢气程序升温还原、拉曼光谱、CO漫反射傅里叶变换红外光谱等结果表明,联吡啶基团和Ce6O6有助于调节Pd的微环境和局部电子结构:(1)联吡啶基团不仅促进了Pd NPs的均匀分散,还通过形成Pd-N桥促进了Pd和UiO-67 MOFs之间的电子转移;(2)与Zr6团簇相比,具有4f电子结构的Ce6团簇中可通过构建Ce-O-Pd界面来调节Pd的电子结构.Pd/UiO-67(Ce)-bpy可在温和条件(50℃,10bar)下高效催化DCPD加氢反应,DCPD转化率大于99％,THDCPD选择性大于99％.基于系统对比实验和表征结果,推断了Pd/UiO-67(Ce)-bpy的催化机理.该机理中,高活性的Pdδ+物种与超小的Pd0物种紧密结合,这两种活性位点的协同效应促进了对DCPD的高效催化.具体而言,高活性的Pdδ+物种作为Lewis酸位点,能够接受来自富电子DCPD中C=C的π电子,从而形成活化中间体;同时,高度分散的超小Pd0物种具有较强的H2裂解能力,有助于产生大量的Pd-H.与传统的单金属中心位点相比,由于Pdδ+和Pd0紧密结合,Pd-H中的质子能够更快速地转移到相邻的C=C,显著缩短了质子的转移距离.这种双活性位点不仅进一步促进了DCPD的高效吸附,还提高了质子利用率.在DCPD加氢过程中,环戊烯环中的CP位C=C可以在降冰戊片烯环中NB位C=C键加氢后被迅速激活,从而大大缩短了DCPD加氢过程中降冰片烯吸附脱吸和环戊烯加氢的过程.综上,通过MOFs基体中金属节点和有机配体的匹配设计能够有效调节客体Pd物种的微环境和电子结构,为研究宿主-客体相互作用以及设计高效加氢催化剂提供可借鉴的方法路径.     

0.1~20Hz低失真度激光活塞发声器的设计与实现

为实现次声频段传声器的准确校准,研制了低失真、低泄漏的激光活塞发声器。激光活塞发声器采用具有空气轴承和位移反馈控制的超低频振动台驱动的活塞-腔体组合获得低失真度的声压信号;采用气浮自对中技术的小间隙缸塞配合以及大体积的腔体设计,获得了低泄漏的活塞发声器。在0.1~20 Hz,声压波形总谐波失真低于0.8%,实现高达50 s的腔体泄漏时间常数,使其适用于更低频段的传声器校准。在0.1~20 Hz频率范围内,激光活塞发声器的测量不确定度不超过0.58 dB (k=2)。与耦合腔互易法、关联传声器法的比较结果表明,激光活塞发声器法获得的传声器灵敏度与其他方法之间具有很好的一致性。     

pH值对硫醇修饰的金纳米粒子聚集态的影响

制备了3 巯基丙酸修饰的金纳米颗粒,溶胶的pH值变化导致颗粒表面的电荷发生变化.随着pH值的降低,颗粒的聚集体增大,在pH值小于4时颗粒下沉.加碱增大溶胶的pH值,聚集的颗粒会重新分散.     

卟啉纳米材料制备及在可视化传感器中的应用

在水/油体系中,利用表面活性剂辅助自组装制备出5,10,15,20-四苯基卟啉锌(ZnTPP)和5,10,15,20-四苯基卟啉钴(CoTPP)纳米材料,改变陈化时间制备多种形貌卟啉纳米材料,如纳米球、纳米棒和纳米片等。利用紫外-可见光谱和荧光光谱分析两种卟啉纳米材料的光学性质,ZnTPP纳米材料的荧光强度是其单体的4.5倍,具有良好光敏性。基于两种卟啉纳米材料构建可视化阵列芯片对挥发性气体己醛检测,卟啉纳米的响应度是它们单体的2倍。     

卟啉多枝分子合成与分子内能量转移、双光子吸收性能研究

以三苯胺或硝基苯为端基, 合成了三个卟啉多枝分子: 5-(4-硝基苯甲酰氧基)苯基-10,15,20-三-(4-溴苯基)卟啉(TPP-NO₂)、5-(4-硝基苯甲酰氧基)苯基-10,15,20-三-(4-二苯胺基-1-苯乙烯基)苯基卟啉(TPP-X₃)和5,10,15,20-四-(4-二苯胺基-1-苯乙烯基)苯基卟啉(TPP-X₄), 进行了红外光谱、核磁共振光谱和质谱表征. 比较研究了分子“枝”、“核”不同键合方式与不同对称结构对分子的线性光谱、非线性光谱以及分子内能量转移行为的影响. 在钛宝石激光器(800 nm)和Nd∶YAG倍频光(532 nm)泵浦下, 样品溶液均发出卟啉环特有的红色荧光——前者系双光子吸收机制“上转换”荧光, 后者则为双光子吸收与分子内能量转移机制“下转换”荧光. 飞秒Z-scan技术测得样品双光子吸收截面最大可达130 GM, 与四苯基卟啉(TPP)同等测试条件下的双光子吸收截面相比增大了两个数量级.