深度神经网络和高光谱显微图像的二维材料纳米片识别

近年来,二维材料由于其独特的性质而受到了广泛关注。在制备二维层状晶体的各种方法中,机械剥离法获得的薄层二维材料晶体质量高,适用于基础研究及性能演示。然而用机械剥离法从衬底上获得的材料具有一定的随机性,可能包含了少许相对较厚的部分。实现对这些二维薄层材料有效、快速且智能化的表征有利于促进二维材料性能的进一步研究。提出了一种基于深度学习的表征方法,通过搭建的编解码结构的卷积神经网络语义分割算法,可以根据光学显微镜图像进行分割和快速识别二维材料纳米片。卷积神经网络作为深度学习在图像处理领域中的典型算法,能够对光学显微镜图像中的复杂信息进行特征提取。首先采用机械剥离制备MoS₂纳米片样本,通过光学显微镜采集高光谱图像并对样本进行标记,根据样本的厚度范围标记出不同的区域,对标记后的图像进一步处理,包括图像的颜色校准和剪切操作,得到用于网络训练和测试的数据集。针对光学图像中二维纳米薄片存在的低对比度、碎裂等特点,编码时加入残差结构和金字塔池化模型,有助于特征信息的提取;解码时融合编码路径中提取的浅层特征信息,以提高网络分割精度。实验中采用带权重的交叉熵损失函数解决类别数量不平衡问题和采用数据增强扩大数据集。对训练后的网络测试结果表明,模型像素精度为97.38%,平均像素精度为90.38%,均交并比为75.86%。之后通过迁移学习成功地对剥离的单层和双层石墨烯纳米片样本进行了识别,均交并比达到了81.63%,表明该方法具有普适性。通过MoS₂和石墨烯纳米片的识别演示,实现了深度学习在二维材料的光学显微镜图像中的成功应用。该方法有望在更多的二维材料上得到扩展并突破自动动态处理光学显微镜图像的问题,同时为其他纳米材料的高光谱图像处理提供参考。     

CO吸附和加氢反应过程的原位高压MAS NMR研究

应用原位变温高压MAS核磁共振技术,对比研究了CO在不同Rh基催化剂上的吸附和加氢反应过程. ²⁹Si MAS NMR研究结果表明：Rh基催化剂中加入金属助剂后,载体Silicate-1上的表面硅羟基减少,助剂金属与硅羟基作用锚锭在载体表面.¹³C MAS NMR研究结果表明：当引入CO/H2混合气后,在Rh/Silicate-1催化剂上只能观测到气相CO、线式吸附CO和孪式吸附CO的快速交换信号;而在Rh-Mn/Silicate-1和Rh-Mn-Li/Silicate-1催化剂上,还观测到了倾斜式吸附的CO共振信号,表明助剂Mn或Mn-Li的加入促进了CO的吸附. 随着反应温度升高,CO/H₂在Rh/Silicate-1催化剂上转化生成CO_²,进一步升高温度会有CH₄生成;而CO/H₂在RhMnLi/Silicate-1催化剂上反应活性更高,在较低的温度下就会转化生成CO₂,但未观测到甲烷的生成. ¹H MAS NMR 谱显示,反应后载体Silicate-1上硅羟基的量会减少,表明CO与载体部分表面硅羟基反应生成了CO₂.     

A Scheme for Information Erasure in a Double-Well Potential

We design an experimental scheme to realize one-bit information erasure and restoring processes by considering an overdamped colloidal particle in a double-well optical trap, which is added by a controllable laser tweezer. Using the Monte Carlo method, we simulate numerically the Langevin equation to calculate the mean work spent during the entire process and validate the entropy production fluctuation theory. Our result shows that the distribution of entropy production becomes narrow with increasing temperature and becomes stationary, represents the diminishing extent of irreversibility.     

1,10-邻菲咯啉-铜（Ⅱ）-L-瓜氨酸配合物的合成、表征及其与DNA作用的研究

合成了[Cu（ctl）phen]NO3.H2O固体配合物,phen为1,10-邻菲咯啉;ctl为瓜氨酸（L-Citrulline）,通过元素分析、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）测定对配合物的配位行为进行了表征;电子吸收光谱、粘度测定研究表明在pH=7.2的缓冲溶液中,配合物与小牛胸腺DNA（Calf thymus DNA,ctDNA）发生部分插入作用。     

不同形态MEH-PPV的构象及其光学特性

通过对在固溶体、稀溶液、薄膜和纳米孔中MEH—PPV的PL和PLE谱的测量分析,研究不同形态下MEH-PPV分子链的构象及其对电子能带和光学性质的影响。在THF稀溶液中,MEH—PPV分子链基本上皆为分立态;在MEH—PPV薄膜中,分子链基本上皆为聚集态;在MEH-PPV／PS固溶体中,MEH—PPV分子链为聚集态和分立态两构象并存,聚集态的比例随MEH-PPV浓度的增加而升高;在多孔氧化铝模板纳米孔中,MEH—PPV分子链形成链束。分立态、聚集态和链束这三种不同构象的分子链具有不同的电子能带结构和光学性质。     

肉豆蔻化学成分的GC-MS研究

用气相色谱-质谱联用技术对肉豆蔻的化学成分进行了研究。共鉴定出41种成分,占总分离成分的78.85%,其中4-甲氧基-6-(2-丙烯基)-1,3-苯并二恶茂含量最高,占总分离成分的20.72%。     

光谱法研究灿烂甲酚蓝与DNA的相互作用

利用紫外-可见(UV/Vis)光谱法研究了小分子染料灿烂甲酚蓝(BCB)与小牛胸腺DNA(ct DNA)的相互作用。实验表明,DNA在低浓度时,BCB能结合DNA形成1∶1的化合物,结合常数为4.3×104 L·mol-1,DNA与BCB的主要结合方式是“静电作用”方式;而在较高浓度时,则变成“嵌入作用”方式。为了进一步证明BCB分子嵌入到DNA, 利用了羟丙基-β环糊精(HP-β-CD)与BCB的包合行为来研究。实验证明,BCB分子能进入HP-β-CD的疏水性空腔形成包合物, 稳定常数为1.98×103 L·mol-1;高浓度DNA存在时,BCB分子从HP-β-CD空腔中离解而与DNA发生嵌入作用。据此可推断出BCB分子能嵌入到DNA的双螺旋沟槽中。BCB分子属经典的嵌入剂。     

Rijke-ZT型脉动燃烧器的频率特性研究

对基于Higgins-Rijke热声现象的Rijke-ZT型无阀自激脉动燃烧器计及工质温度分布的频率特性进行了实验研究,推导了计算频率的公式。研究表明,这种类型的脉动燃烧器的频率不仅与燃烧器的形状和尺寸有关,而且与燃烧器内热气体温度分布有关。     

激光诱导间质热疗中生物组织的温度场研究

激光诱导间质热疗疗效评估的前提是必须获得准确的激光在不同功率、不同照射时间的生物组织温度场分布.利用多物理场直接耦合分析软件COMSOL Multiphysics构建了在组织光学参量不变情况下的三维有限元传热模型.该模型基于Pennes生物传热方程和轴对称高斯形状的激光光束热源方程,参量针对离体猪肝组织,考虑到了生物组...     

半导体带电粒子探测器的研制及其在空间物理中的应用

阐述了空间辐射环境监测的意义,描述了半导体带电粒子探测器的研制及由其组成的望远镜系统在空间物理中的应用,并给出了用此探测器在卫星上进行地球辐射环境监测、太阳质子事件和地磁暴探测的部分结果.