高空核电磁脉冲模拟波形的双指数函数拟合法

 许多标准和公开出版物中都用双指数函数描述高空核电磁脉冲典型波形。通过数值方法，研究了双指数函数一项重要的性质。根据该性质，详细讨论了高空核电磁脉冲模拟波形数值拟合中，双指数函数特征参数与脉冲峰值、前沿、后沿以及半宽等物理参数的关系，从而提出一种简单有效的脉冲参数计算方法。通过IEC标准中规定的高空核电磁脉冲参数的估计与一个实测高空核电磁脉冲模拟波形的数值拟合，验证了该方法的有效性和可靠性。该方法能够适应多种峰值、前沿和半宽的高宽核电磁脉冲模拟波形的数值拟合。     

三重四极杆电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定氧化铕中13种稀土杂质元素

稀土杂质元素直接影响高纯单金属稀土材料的整体性能,是高科技领域许多材料的重要组成部分。通过考察最佳的消解酸量、温度、时间、氧气反应气流量、稀释气流量,建立了基于三重四极杆电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS/MS)直接测定氧化铕中13种稀土杂质元素分析方法。该方法采用0.1%基体直接进样,可以很大程度提高前处理分析效率。利用碰撞模式测定氧化铕稀土中的Y、La、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu元素,氧气质量转移模式测定氧化铕中的Tm,两种模式结合可以有效去除多原子干扰,实现氧化铕的稳定测试分析。通过对氧化铕标准物质（GBW02902）直接测定分析,结果表明,在碰撞和氧气质量转移模式下,各元素线性相关系数（r）均大于 0.9999,方法检出限为0.001~0.023 mg/kg,测试精密度优于1.99%,13种元素的测试值都在认定值的不确定度范围之内。该分析方法操作简单,测试稳定,效率高,为实验室进行氧化铕材料中REE杂质的准确测试分析提供思路和借鉴。     

原子荧光光谱法测定砷过程中还原反应条件的优化

自然界中砷和砷的化合物一般可通过水、大气和食物等途径进入人体,危害人体健康,原子荧光光谱法测定砷含量被广泛应用。为准确测定样品中砷的含量,以原子荧光光谱法(AFS)测定土壤中总砷含量为例,重点研究高价态砷(Ⅴ)还原为低价态砷(Ⅲ)的实验条件,采用正交实验进行条件优化,建立适合的实验方法。通过设计L9(34)正交实验,高价态砷的还原反应与四个因素有关,即与反应温度、反应时间、盐酸加入量和硫脲的用量呈一定的正相关,结果表明,四个因素中硫脲用量的影响最为显著,其次是盐酸加入量、反应时间和反应温度。通过对四个因素的多水平检验,优化后的实验条件为：硫脲用量2.0 mL、盐酸加入量10%、反应时间20 min、温度20～35 ℃(即普通室温)。采用土壤标准物质验证优化后条件的可行性,得出砷的测定值在标准值范围内,RSD在2.2%～4.2%,精密度和准确性均满足质控要求。优化后的实验条件使得操作简便易行,提高了工作效率。     

桑白皮中21种无机元素的测定及其质量评价

为准确了解不同产区桑白皮中多种元素分布及含量情况,用65%硝酸溶液对其样品进行微波消解处理,后采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS/MS）法测定桑白皮样品中21种元素的含量。得到21种元素的线性关系良好,R2 > 0.999,方法学考察试验的RSD均小于3%,加样回收率在91.32%~108.84%之间,RSD均小于4%;Al、Ga、Sr、Ba相比而言含量较大,且不同产区的特异性较明显;主成分分析中17批样品得到4个主成分,累计方差贡献率达 87.380%,确定V、Co、Al、Li、As、Se、Pb、U、Zn、Cr、Cd、Ga、Ba、Cs、Ni等15种元素为桑白皮药材的特征元素;相关性分析可知,元素间的相关性较强, P≤0.05的元素与主成分分析的特征元素基本一致。参照2020年版《中国药典》中对中药材中有害元素的限量规定,发现桑白皮样品中Pb、Cd、As、Cu有害元素的含量均未超过限量要求。ICP-MS/MS能准确快速测定桑白皮中21种元素含量情况,这对评价不同产区桑白皮质量,完善桑白皮质量标准具有一定参考价值。     

动能歧视(KED)-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定贵州沉积型稀土矿中16种稀土元素

贵州沉积型稀土矿主要含有高岭土-锐钛矿石等矿物,存在高含量Si、Al、Fe、Ti、Zr等难溶基体元素,采用高压密闭微波消解法处理难以将其完全溶解,易使测定结果偏低,需再次消解或进一步电热板敞开酸溶处理,方法耗时长,不利于大批量样品检测需求。同时电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)在测定稀土元素时存在基体效应和质谱干扰,影响了检测数据的准确性。本文采用过氧化钠熔融分解样品,熔融物冷却后引入三乙醇胺溶液,在碱性溶液中,大量基体元素与三乙醇胺形成稳定配合物,并与大量溶剂钠盐存于溶液中,稀土元素与Ca、Mg、Sr、Ba等留存于沉淀,经过滤,实现稀土元素与大量基体元素分离,随后沉淀用(1+1)硝酸复溶,并以103Rh和185Re为在线注入内标协同降低基体干扰;启用动能歧视(KED)模式以降低测定过程中潜在的质谱干扰。实验结果表明:高压密闭微波消解法消解液浑浊有残渣,溶矿耗时长,测试结果偏低,碱溶法酸化后溶液清亮透明,稀土元素测定值准确性高;经条件试验,采用10%三乙醇胺溶液提取能较大降低基体干扰;启用KED模式可降低测定过程中的质谱干扰,且准确度优于STD模式;碱溶法方法检出限为0.008μg/g~0.049μg/g,测定下限为0.034μg/g~0.195μg/g,相对标准偏差RSD在0.78%～10.2%之间,相对误差RE在0.0225%~13.5%之间。经实际样品验证,碱熔法较适用于贵州沉积性稀土矿中16种稀土元素的测定。     

全自动高温水解-离子色谱法测定氧化镧铈中氟、氯

为探究稀土氧化物中氟(F)和氯(Cl)元素含量的快速检测方法,通过全自动高温水解仪对氧化镧铈样品进行前处理,并利用氢氧根体系离子色谱仪检测吸收液中F-、Cl-离子的含量,建立了基于全自动高温水解-离子色谱法测定氧化镧铈中的F、Cl元素含量的快速检测方法,该方法有效避免了传统前处理方法过程复杂、分析时间慢、极易受人为干扰的问题。称取0.3g氧化镧铈样品,在氧气流量为300 mL/min,1100 ℃高温下水解燃烧20 min,吸收定容为体积20mL的吸收液,以NAOH(15mmol/L)作为淋洗液,经色谱柱分离,测得F-与Cl-在质量浓度为1.00 mg/L-15.00 mg/L范围内,质量浓度与离子色谱峰面积呈线性关系,相关系数均为0.9999。检出限分别为0.003mg/L和0.12mg/L。全自动高温水解仪联用离子色谱仪检测系统对氧化镧铈中F-的平均加标回收率测定结果为98.4%,标准偏差RSD为0.94%;对Cl-的加标回收率测定结果为97.8%,RSD为2.86%。说明该方法较高准确度及精密度,测试结果准确可靠满足企业和检测机构的测试需求,为稀土氧化中氟、氯元素含量的研究及相关产品的开发提供了理论基础。     

Enhancing cell membrane phase separation for inhibiting cancer metastasis with a stimuli-responsive DNA nanodevice

Phase separation in cell membranes promotes the assembly of transmembrane receptors to initiate signal transduction in response to environmental cues. Many cellular behaviors are manipulated by promoting membrane phase separation through binding to multivalent extracellular ligands. However, available extracellular molecule tools that enable manipulating the clustering of transmembrane receptors in a controllable manner are rare. In the present study, we report a DNA nanodevice that enhances membrane phase separation through the clustering of dynamic lipid rafts. This DNA nanodevice is anchored in the lipid raft region of the cell membrane and initiated by ATP. In a tumor microenvironment, this device could be activated to form a long DNA duplex on the cell membrane, which not only enhances membrane phase separation, but also blocks the interaction between the transmembrane surface adhesion receptor and extracellular matrix, leading to reduced migration. We demonstrate that the ATP-activated DNA nanodevice could inhibit cancer cell migration both in vitro and in vivo. The concept of using DNA to regulate membrane phase separation provides new possibilities for manipulating versatile cell functions through rational design of functional DNA structures.

A DNA nanodevice is developed to enhance the cell membrane phase separation in a tumor microenvironment to weaken the formation of focal adhesion. As a result, the migration of cancer cells is inhibited both in vitro and in vivo.     

Visible Light-Driven Alkyne-Grafted Ethylene-Bridged Azobenzene Chromophores for Photothermal Utilization

Molecular photoswitches are considered to be important candidates in the field of solar energy storage due to their sensitive and reversible bidirectional optical response. Nevertheless, it is still a daunting challenge to design a molecular photoswitch to improve the low solar spectrum utilization and quantum yields while achieving charging and discharging of heat without solvent assistance. Herein, a series of visible-light-driven ethylene-bridged azobenzene (b-Azo) chromophores with different alkyne substituents which can undergo isomerization reactions promoted in both directions by visible light are reported. Their visible light responsiveness improves their solar spectrum utilization while also having high quantum yields. In addition, as the compounds are liquids, there is no need to dissolve the compounds in order to exploit this switching. The photoisomerization of b-Azo can be adjusted by alkyne-related substituents, and hexyne-substituted b-Azo is able to store and release photothermal energy with a high density of 106.1 J·g⁻¹, and can achieve a temperature increase of 1.8 °C at a low temperature of −1 °C.     

蝙蝠喉部发声组织建模及发声机理*

建立蝙蝠发声组织模型对超声机理研究及在智能设备的应用具有重要意义。根据蝙蝠喉部发声组织结构特点,通过有限元方法构建了蝙蝠的3种不同发声组织模型,分析了尺寸、材料力学参数、组织结构和张力4个因素对发声组织特征频率的影响。结果表明,如果用人类声带,按比例缩小构建蝙蝠喉部组织模型,蝙蝠无法发出超声波。构建组织结构含甲状软骨和声带的半鼓状模型和只含声带的条状模型,两种模型的特征频率相近且在合理的参数域内均无法达到超声范围。而含膜条状模型的特征频率可以通过张力进行超声频率的调节,这与文献的实验结果一致。因此,可基于含膜条状模型对蝙蝠喉管发声组织进行建模及其发声机理研究。     

高频聚焦超声声场和温度场的仿真研究*

为探究临床常用的7 MHz高频聚焦超声在多层生物组织中的声传播以及毫秒级时间内的生物传热规律问题,基于Westervelt方程和Pennes传热方程,使用有限元方法建立高频聚焦超声辐照多层组织的非线性热黏性声传播及传热模型。首先分析了线性模型和非线性模型之间的差异,然后在非线性模型下探究换能器的参数对声场和温度场的影响。仿真结果显示：在7 MHz频率下,当换能器输出声功率超过5 W时,声波传播的非线性效应不可忽视(p <0.05);当声功率从5 W增大到15 W时,非线性模型与线性模型预测的温度偏差从20%增加到34.703%;高频聚焦超声波的非线性行为比低频更加显著,基频能量向高次谐波转移的程度增大,声功率为10 W和15 W时4次谐波与基波之比分别达到7.33%和12.12%;高频换能器参数的改变对组织中声场和温度场分布的影响较大,换能器焦距从12 mm减小到11.2 mm,焦点处最高温度增加了77%。结果表明,7 MHz聚焦超声的非线性声传播需要考虑到4次谐波的影响。该文提出的多层组织非线性仿真模型可为高频聚焦超声换能器参数优化及制定安全、有效的术前治疗方案提供理论参考。