First-Principles Based Model of Spin-state Phase Transition

The nature of spin-state phase transition is investigated with [Fe（C4H4N2）（Pt（CN）4}] that is＂ a novel 3D Hofmann-like compound. The bistability of this system is obtained by the first-principles calculation. It is demonstrated that thermal expansion is the intrinsic force involved in spin-state transition. Based on these results, we suggest a thermal exciting bistable model of spin-state transition with a temperature dependent crystal-field splitting （CFS）. Experimental evidence of spin-state phase transition coincides with our theoretical model. This model approaches something fundamental in the mechanism leading to the transition, and it is important in developing new and practical controllable quantum devices.     

位移加载条件下微小尺寸单晶金属的应变突变模型及其间歇性塑性变形行为研究

微压缩实验发现,微小尺度单晶金属柱体在塑性变形过程中会发生显著的应变突变,呈现出特殊的间歇性塑性流动特征。本文以数百纳米直径的单晶Au柱体为研究对象,探讨其在位移加载条件下的间歇性流动行为。首先根据位移加载条件下的塑性变形特征,提出了分析其应变突变的三阶段模型。进一步结合经典晶体塑性理论框架的有限元方法,建立了以二阶功参量为基础的连续塑性力学模型。通过与实验结果相对比发现,新模型能够较好地描述位移加载条件下微小尺度面心立方单晶金属材料的应变突变现象,能够合理预测单晶柱体的特殊变形行为。此外,二阶功准则作为位移加载条件下应变突变现象的判据是有效的。进而使用该理论模型,探讨了微小金属柱体应变突变随机性、尺寸相关性以及率敏感性等问题。     

平面行波场中多个粒子受到的声辐射力*

从粒子在行波场中的声散射出发,研究当声场中存在稀疏分布的多个粒子时粒子受到的声辐射力,并且给出了适用于声场中任意位置的粒子声辐射力计算公式。由于声辐射力为非线性力,当声场中存在多个粒子时,直接计算粒子受到的声辐射力非常复杂。结果表明,当声场中存在多个稀疏分布的粒子时,这一多粒子系统可以视为多个单独的双粒子系统的叠加,只需要分别计算各个双粒子系统的声辐射力就可以通过叠加得到声场中任意粒子的声辐射力。这一结果有助于利用声辐射力对微小粒子进行精细操控。     

非合作线谱声源分布式定位方法

非合作目标定位是水声定位领域的研究热点。为充分挖掘并利用各类可观测参数,提高非合作目标定位能力,本文提出一种基于目标频率变化信息的非合作目标定位方法。该方法针对匀速直线运动目标的定位问题,首先根据多普勒频移原理,建立观测频率与目标辐射频率、目标运动速度、位置之间的函数映射关系,利用最小均方准则建立目标函数,通过优化算法估计分布式定位系统中各个测量单元与目标运动轨迹的致近点距离,最后综合各观测节点的测距结果,构建几何定位模型,求得目标运动轨迹的解析解。本文通过仿真分析,证明了该方法的有效性,并指出了该方法需要目标通过与各测量单元的致近点才能获得较好的距离估计能力。文中分析了不同频率估计精度对定位精度的影响,结果表明,提出的定位方法对测频精度具有一定的容限,是一种高精度的非合作线谱声源定位方法。     

铅笔导线的电路特性浅析

纸基器件以其低成本、高便携性、安全环保和工艺简单等特点,逐渐成为研究的热点。本文选题来自于2020年国际青年物理学家锦标赛第十题,“Conducting Lines”。在本文中,我们设计实验方案,搭建了控制压力变量的画线实验装置,用铅笔制作了不同类型的电阻和电容型纸基器件。对铅笔画出的“导线”构建的纸基器件进行测试,并从等效电路原理出发分析,测量了相关电学参数并探究其直流和交流特性。实验结果与理论分析符合较好。本文工作提供了一种简单易行的基于纸基器件的电路特性的教学实验方法,适用于本科实验教学。     

基于几何约束的蛋白质-配体准确结合自由能计算

蛋白质-配体的结合过程伴随着复杂的结构变化,在分子模拟可及的时间尺度内难以完全捕获,这使得准确估计蛋白质-配体的结合自由能十分困难.一种有效的解决途径是采用几何约束减小需要采样的构象空间,再通过后处理方式扣除约束的影响.本文综述了三种几何约束策略——漏斗状约束、球形约束和七自由度约束与自由能计算算法结合准确计算结合自由能的原理和进展,重点概述理论严谨的七自由度约束的最新进展以及与Alchemistry或重要性采样方法的联用策略,最后,讨论了如何针对不同体系选择合适的计算策略以及蛋白质-配体准确结合自由能计算在药物设计等领域中的挑战和前景,并提出了将上述方法进一步运用于研究更复杂的蛋白质-蛋白质问题的可能性.     

埃可病毒18型构象表位的生物信息学研究

埃可病毒18型(Echovirus 18,E18)可引起手足口病、病毒性脑膜炎和急性胃肠炎等疾病,近20年来开始在全球流行.本文首先使用前期研发的人肠道病毒构象表位的生物信息学预测算法,对肠道病毒B种的E18构象表位进行系统性预测,发现其表位分布模式呈三簇分布,其中VP1 BC环和C-端、VP2 EF环是E18表位的主要构成区域;其次基于E18的VP1和基因组序列的分子进化分析发现,进化分支的形成伴随表位处氨基酸突变,而VP1 C-端和VP2 EF环是突变热点区域;最后通过足迹图发现,大多数E18衣壳表面的分支突变都位于表位上或附近,受体结合位置处的突变罕见,提示表位处的突变产生了新的进化分支,但分支突变尽量避开受体结合位置,以免影响病毒与宿主细胞的结合能力.E18构象表位的生物信息学研究,为进一步通过实验鉴定表位、病毒的监测和预警以及抗病毒药物和疫苗的研发提供了重要支持.     

添加铈对Fe-15Mn-0.6C合金中夹杂物的影响

针对能够将初生γ-奥氏体保留到室温的Fe-15Mn-0.6C合金，采用扫描电镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)系统，对添加Ce的合金中的夹杂物进行形貌观察、成分分析和相鉴定，采用FactSage软件系统的Phase Diagram和Equilib模块对添加Ce的合金中的夹杂物行为进行热力学计算。结果表明，添加含Ce夹杂物的类型和数量影响取决于O, S, Ce的相对含量，在0.0006%O-0.0020%S-0.016%Ce和0.0006%O-0.0051%S-0.025%Ce条件下，合金中主要形成CeS夹杂，在0.0015%O-0.0045%S-0.025%Ce条件下，合金中主要形成Ce₂O₂S和CeS夹杂，夹杂物形状圆整，尺寸多数约1～2μm。热力学计算为添加Ce对Fe-15Mn-0.6C合金中夹杂物的影响提供了理论依据。研究结果能够为进一步搞清添加Ce细化初生γ-奥氏体的异质形核作用提供扎实的研究基础。     

国内外代表性有机化学教材知识体系与教学内容比较

对国内外14本具有代表性的有机化学教材进行了对比研究，对教材的主要教学内容、内容编排、信息化建设、教学目标和出版情况等方面进行了对比，分析了我国有机化学教材建设的优势与不足，为未来有机化学教材建设提出了一些建议。     

光系统Ⅱ光驱动CO2同化的光合作用(英文)

光合作用作为地球上最重要的化学反应,是一切生命活动赖以生存的基础.光合作用分为光反应和暗反应两个阶段.通常认为,光反应阶段产生O₂,暗反应阶段CO₂被还原(也称“CO₂同化”).尽管这一观点已被公众所熟知,但也存在诸多疑点,一些科学家(包括1931年的诺贝尔生理学或医学奖得主OttoWarburg)认为, CO₂也可能在光反应阶段作为反应底物参与了产氧并被还原.然而,该观点至今没有在实验上获得充足的证据支持.那么,在光反应阶段是否能够进行CO₂同化？如果能够发生,产物和机理是什么？毫无疑问,这些科学问题具有十分重要的研究价值,对这些问题的探索能帮助我们更加充分认识光合作用机制.然而,自上世纪十年代以来,相关研究已陷入停滞状态.为了解开光合作用领域的这个重要科学谜团,即在光合作用中CO₂是否能通过光反应被还原,本文选取三类不同层次的光合作用体系(小球藻、叶绿体、PSII中心复合体)为研究对象,结合原位质谱、气相色谱和同位素标记等手段,设计了一系列实验,排除了...