Estimation of biophysical properties of cell exposed to electric field

Excitable media,such as cells,can be polarized and magnetized in the presence of an external electromagnetic field.In fact,distinct geometric deformation can be induced by the external electromagnetic field,and also the capacitance of the membrane of cell can be changed to pump the field energy.Furthermore,the distribution of ion concentration inside and outside the cell can also be greatly adjusted.Based on the theory of bio-electromagnetism,the distribution of field energy and intracellular and extracellular ion concentrations in a single shell cell can be estimated in the case with or without external electric field.Also,the dependence of shape of cell on the applied electronic field is calculated.From the viewpoint of physics,the involvement of external electric field will change the gradient distribution of field energy blocked by the membrane.And the intracellular and extracellular ion concentration show a certain difference in generating timevarying membrane potential in the presence of electric field.When a constant electric field is applied to the cell,distinct geometric deformation is induced,and the cell triggers a transition from prolate to spherical and then to oblate ellipsoid shape.It is found that the critical frequency in the applied electric field for triggering the distinct transition from prolate to oblate ellipsoid shape obtains smaller value when larger dielectric constant of the cell membrane and intracellular medium,and smaller conductivity for the intracellular medium are used.Furthermore,the effect of cell deformation is estimated by analyzing the capacitance per unit area,the density of field energy,and the change of ion concentration on one side of cell membrane.The intensity of external applied electric field is further increased to detect the change of ion concentration.And the biophysical effect in the cell is discussed.So the deformation effect of cells in electric field should be considered when regulating and preventing harm to normal neural activities occurs in a nervous system.     

分数阶Oldroyd-B黏弹性Poiseuille流的Laplace数值反演分析

采用Laplace数值反演的Stehfest算法研究了分数阶Oldroyd-B粘弹性流体在两平板间非定常的Poiseuille流动问题.首先,通过数值解与近似解析解的比较验证了Stehfest算法的有效性.其次,运用Stehfest算法对平板Poiseuille流动进行了研究,揭示了分数阶黏弹性平板流的速度过冲和应力过冲现象,指出这些现象对分数导数的阶数存在明显的依赖性.同时,数值结果表明,整数阶本构方程仅仅是分数阶本构方程的特例,分数阶本构方程较整数阶本构方程具有更广泛的适用性。     

压力膨化处理对正极性聚丙烯蜂窝膜的驻极体性质的影响

压力膨化处理工艺能够显著改善聚丙烯蜂窝薄膜（cellular polypropylene） 驻极体的压 电活性.通过热脉冲技术、表面电位衰减测量及TSD 电流谱分析等研究了经恒压正电晕充电 的聚丙烯蜂窝膜的陷阱能级分布特征，讨论了压力膨化处理工艺对这类蜂窝膜驻极体电荷稳 定性及电荷输运特性的影响.结果说明，PP 蜂窝膜内存在着位于中能级区的能值各异的三种 分立陷阱，深能值陷阱和浅能值陷阱的大多数位于孔洞膜近表面的体层或体内，而中等能值 陷阱则主要位于自由面附近.压力膨化处理改变了PP 蜂窝膜的能阱状态并在一定程度上降低 了这类孔洞膜驻极体的电荷储存稳定性，但没有明显影响其由慢再俘获效应占主导地位的脱 阱电荷输运特性. 关键词： 压力膨化处理 聚丙烯蜂窝膜 驻极体 电荷储存与陷阱分布 电荷输运     

非完整映射理论与刚体定点转动的几何描述

利用非完整映射方法,从一个已知Riemann空间构造一个嵌入其中的Riemann-Cartan空间.作为特例,研究从Euclidean空间构造Weitzenbock空间的方法.基于dAlembert-Lagrange原理和非完整映射,将一个Riemann空间的测地线对应于另一个Riemann-Cartan空间的自平行线.把这种非完整映射理论应用到刚体定点转动问题上,得到了刚体运动的欧拉方程是欧拉角描述的Riemann位形空间的测地线方程,而在刚体角速度对应的准坐标空间上是常挠率Riemann-Cartan空间的自平行线方程的结论. 关键词： 欧拉角 非完整映射 Riemann-Cartan空间 自平行线     

Effects of charge on the structures and spin moments of Nil3 cluster

The structural stability and magnetic properties of the icosahedral Ni13, Ni13^＋1 and Ni13^-1 clusters have been obtained by utilizing all-electron density functional theory with the generalized gradient approximations for the exchange-correlation energy. The calculated results show that the ground states of neutral and charged clusters all favour a D3d structure, a distorted icosahedron, due to the Jahn-Teller effect. The radial distortions caused by doping one electron and by doping one hole are opposite to each other. Doping one electron will result in a 1/2 decrease and doping one hole will result in a 1/2 increase of the total spin. Both increasing interatomic spacing and decreasing coordination will lead to an enhancement of the spin magnetic moments for Nil3 clusters.     

二维正方格子磁性光子晶体的界面传导模

采用平面波展开加超元胞方法计算了二维正方格子磁性光子晶体的光子带隙结构，其中散射子的形状分别为长方形，正方形，六角形和圆形.结果表明绝对带隙宽度和其宽高比远大于同种结构的非磁性光子晶体.在此基础上，构成了混合型异质结，并计算了相应的传导模，发现了理想的界面传导模，而且当磁性散射子为长方形、圆形、六角形散射子时产生传导模都不需要晶格畸变，这也是磁性光子晶体异质结所具备的优点. 关键词： 光子晶体 光子带隙结构 传导模     

13CH4分子v3振动带空气和氮气加宽系数温度依赖性研究

采用中红外波段连续可调谐二极管激光器和自行研制的低温吸收池, 测量了温度为296 K, 252 K, 213 K, 173 K时, 3.38 μm附近¹³CH₄分子的四条跃迁谱线的氮气和空气加宽光谱; 首次通过实验获得空气和氮气对¹³CH₄分子的碰撞加宽系数, 以及谱线加宽系数的温度依赖系数. 实验过程中, 利用Voigt线型对所测量的光谱进行拟合. 实验结果表明, 氮气和空气对¹³CH₄分子的碰撞诱导加宽系数随温度的降低而增大; 相同温度下, 氮气对¹³CH₄分子的碰撞加宽系数普遍大于空气加宽系数. 实验数据为地球和外星体大气遥感探测提供了依据.     

N掺杂SnO2材料光电性质的第一性原理研究

采用全电势线性缀加平面波(full potential linearized augmented plane wave method,简记为FP-LAPW)方法,基于密度泛函理论第一性原理计算分析N掺杂SnO₂材料,研究了在N替代O原子和N替代Sn原子情况下的电子态密度、电荷密度分布以及光学性质.研究表明N掺杂替代Sn较之N掺杂替代O原子的带隙要宽,都宽于SnO₂的本征带隙,且两种情况下N分别处于负氧化态和正氧化态,其介电函数谱也与带隙对应发生蓝移,从理论上指出     

微粗糙结构表面液滴浸润特性的多体耗散粒子动力学研究

超疏水表面因其优异的自洁作用一直是表面科学领域关注的重点.本文使用多体耗散粒子动力学(many-body dissipative particle dynamics, MDPD)方法模拟研究了不同粗糙结构下液滴的浸润特性, 并与Cassie-Baxter理论进行了对比. 研究使用了一种具有长吸短斥作用的流固作用函数来获得不同的液滴浸润性, 并利用一种简洁的数值方法来测量接触角. 模拟结果表明本研究方法能够稳定地捕捉到液滴在粗糙表面的静态和动态特性. 模拟了粗糙结构对三相接触线运动的黏滞作用, 与物理实验结果相符合, 表明Cassie-Baxter理论在实际应用中尚存在一定局限性. 研究分析了在动态铺展过程中的能量转化关系, 并指出在低值表面容易引起液滴反弹.     

部分相干光束经过湍流大气传输研究进展

相较于相干光束,部分相干光束经过湍流大气传输能够有效地抑制湍流引起的光束展宽、光斑漂移及光强闪烁等扰动效应,在自由空间光通信、激光雷达和激光遥感等方面有重要的应用前景.近年来,部分相干光束湍流大气传输研究受到越来越多学者的关注.本文回顾了部分相干光束在湍流大气中传输特性研究的发展历程、理论基础及常用的理论方法,介绍了处理光束经过湍流大气传输的相位屏数值模拟方法,以及如何把该方法运用到处理部分相干光束传输.