全内反射瞬逝场照明高精度磁镊及其在DNA解旋酶研究中的应用

传统磁镊的测量精度受限于磁球的布朗涨落, 当磁力小于约10 pN时, 磁球的布朗涨落明显增大, 对应磁镊的空间分辨率显著下降. 为了提高传统磁镊在小力条件下的测量精度, 本文将全内反射荧光技术引入到磁镊技术中, 并建立相适应的“磁球-手柄-荧光微球-待测生物分子”单分子连接系统, 在小力条件下(小于10 pN)获得纳米量级的测量精度. 应用改进的磁镊对DNA发卡的折叠-去折叠态的转变过程进行了研究, 依据DNA发卡的折叠-去折叠态转变的性质对全内反射场的穿透深度进行了校正, 并结合实验结果对改进后的磁镊的测量精度进行分析. 观察了Bloom解旋酶的解旋动力学过程, 获得初步实验结果, 证实了改进的磁镊在单分子研究中的实用性. 关键词： 磁镊 全内反射荧光 DNA发卡 解旋酶     

量子阱数量变化对InGaN/AlGaN LED的影响

采用软件理论分析的方法分析了InGaN/AlGaN量子阱数量变化对发光二极管内量子效率、电子空穴浓度分布、载流子溢出产生的影响。分析结果表明:量子阱的个数不是越多越好,LED的光学性质和量子阱的个数并不成线性关系。量子阱个数太少时,电流溢出现象较明显;而当量子阱个数太多时,极化现象明显,且会造成材料浪费。因此应根据工作电流选择合适的量子阱个数。     

新型脱硅剂水合碳铁酸钙合成过程的光谱学研究

亚熔盐溶出一水硬铝石型铝土矿过程中需在高浓介质条件下脱除二氧化硅杂质,研究采用合成水合碳铁酸钙做为脱硅剂;因水合碳铁酸钙合成过程中会有碳酸钙、氢氧化钙、铁酸钙等副产物,故合成条件对水合碳铁酸钙含量及脱硅效果有重要影响。为了探讨反应机理并优化合成参数, 研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)分析对合成过程产物进行了物相分析和脱硅实验。FTIR和脱硅过程元素分析表明水合碳铁酸钙在水溶液中为介稳物质,反应温度和反应时间对水合碳铁酸钙的合成具有重要影响,随时间和温度增加水合碳铁酸钙含量先增加后减少;单因素条件下最优的合成条件为, 反应温度30 ℃,反应时间16 h,反应液固比20,搅拌强度500 r·min-1;对最优条件下合成水合碳铁酸钙的物相结构进行了研究,表明水合碳铁酸钙为斜方六面体晶体结构,其中存在结晶水、羟基、Fe—O特征峰。     

带初相位分布的径向基模激光束列阵在湍流大气中的传输特性研究

利用相干叠加原理和广义Huygens-Fresnel 衍射积分公式,理论上研究了具有确定初始相位排列的激光束列阵通过大气湍流的传播特性.发现在近距离的传输过程中,列阵光束的光强分布会出现螺旋状分布（即光学涡旋）.但由于大气湍流的影响,光束列阵远场涡旋特性随着传输距离的增加逐渐消失,成为无旋涡的实心光束;且当大气湍流变弱时,旋涡特性的有效传输距离逐渐变长. 关键词： 大气湍流 涡旋     

耦合混沌系统的相同步：从高维混沌到低维混沌

混沌系统的相同步现象是近几年混沌同步研究的热点,它反映了混沌运动中的有序行为.用分岔树来研究耦合系统相同步的进程,并用Lyapunov指数谱来探讨系统动力学在相同步时从高维混沌向低维混沌过渡的进程.发现了从多个有理同步的时间交替到完全相同步的道路.还 发现了相同步中的混沌抑制及通过倍周期分岔向混沌同步的恢复.此外,研究表明,非对称 耦合可以大大加强耦合系统的相同步,这对实际应用有重要的意义. 关键词： 相同步 分岔树 李指数     

Implementation of nonlocal quantum swap operation on two entangled pairs

We propose a scheme for the implementation of nonlocal quantum swap operation on two spatially separated entangled pairs and we show that the operation can swap two qubits of these entangled pairs.We discuss the resources of the entangled qubits and classical communication bits required for the optimal implementation of the nonlocal quantum swap operation.We also put forward a scheme for probabilistic implementation of nonlocal swap operation via a nonmaximally entangled quantum channel.The probability of a successful nonlocal swap operation is obtained by introducing a collective unitary transformation.     

氟利昂F113分子在飞秒激光作用下的多光子电离解离动力学

大气臭氧层因吸收太阳紫外光, 是人类必不可少的保护伞. 氟利昂在太阳光辐射下解离生成破坏臭氧的游离态氯原子, 是破坏大气臭氧层的主要元凶之一. 本文利用飞行时间质谱技术和离子速度成像技术研究了氟利昂F113(三氟三氯乙烷)分子在800 nm 飞秒光作用下的多光子电离解离动力学. 利用飞行时间质谱探测技术, 得到了三氟三氯乙烷在该波长飞秒激光作用下发生多光子电离解离产生的碎片质谱. 通过荷质比对碎片质谱进行了详细的标定和分析. 在质谱上未发现母体离子, 所有观察到的离子都是由于激光脉冲作用下产生的碎片. 三个最主要的碎片离子是CFCl₂⁺, CF₂Cl⁺, C₂F₃Cl₂⁺. 通过飞行时间质谱标定, 发现并归属了多个解离通道. 三个主要的解离机理分别为: 1) C-Cl键断裂直接生产氯自由基的通道C₂F₃Cl₃⁺→C₂F₃Cl₂⁺+Cl; 2) C--C键断裂C₂F₃Cl₃⁺→CFCl₂⁺+CF₂Cl; 3) C--C键断裂C₂F₃Cl₃⁺→CF₂Cl⁺+CFCl₂. 利用离子速度成像技术对这三个主要通道产生的碎片离子进行成像, 得到了C₂F₃Cl₂⁺, CFCl₂⁺和CF₂Cl⁺离子的速度影像. 由C--Cl键断裂产生的碎片离子C₂F₃Cl₂^{+}的速度分布由两个高斯分布曲线拟合, 而由C--C键断裂产生的碎片离子CFCl₂⁺和CF₂Cl⁺可以用一个高斯曲线拟合. 通过影像分析得到了解离碎片的平动能分布和角向分布各向异性参数等详尽的动力学信息. 结合高精度密度泛函理论计算对解离动力学进行了进一步的分析和讨论.深入认识氟利昂的解离动力学可为进一步控制破坏臭氧层提供理论参考和实验依据.     

光子回声量子存储器中非均匀展宽频谱对存储效率的影响

本文提出了一个利用光子回声技术探究非均匀展宽频谱线形(如高斯、洛伦兹分布)对存储效率影响的简捷方法。我们发现当信号光脉冲的持续时间与介质频谱线宽的乘积远大于1时,可将分布函数的傅里叶变换近似成狄拉克函数,使得研究非均匀展宽频谱对存储效率的影响变得非常容易;通过计算发现不同线形分布达到最佳存储效率的光学深度有所不同,频谱线形趋于均匀时达到最优存储效率的存储介质光学深度最小。该研究对实验上实现最优化光量子态存储具有指导意义。     

激光聚变靶设计中参数不确定性指标的线性近似法

激光聚变的点火对实验、器件、制靶及诊断等各方面的控制能力都有很高的要求。随着实验逐步趋近点火设计, 实验的精密化要求也逐步提高。精密化实验要求靶设计不仅给出激光能量、靶尺寸、气压等参数, 还需要给出这些关键参数的不确定性指标要求。因此, 获得这些不确定性指标也成为靶设计的主要内容之一。针对如何在实验设计中更为方便有效地获得参数的不确定性指标问题, 通过理论结合数值模拟研究给出了一种基于线性近似的方法。这一方法综合考虑各种关键参数变化对实验结果的影响, 平衡器件、制靶等对各种参数的控制能力, 来获得参数的不确定性指标。以一个气体靶设计为例, 通过数值模拟来展示这种方法的使用。结果表明, 这一方法可以在显著降低工作量的情况下有效地获得实验设计的参数不确定性指标。     

低温促进表面等离激元共振效应及肌酐的超灵敏表面增强拉曼散射探测

肌酐是肾脏疾病诊断和监测的关键生物标志物,因此,快速、灵敏的肌酐检测非常重要.本文提供了一种通过提高低温下的光子诱导电荷转移效率来促进表面增强拉曼散射光谱(SERS)活性的有效策略.采用种子生长法获得纳米金二十面体(Au₂₀),以此作为SERS活性基底.采用极低温(98 K)SERS检测技术实现对染料分子结晶紫(CV)和生理盐水中的肌酐含量的快速、灵敏检测.实验结果表明:常温296 K下, Au₂₀基底对CV分子的检测限(LOD)低至10^–12 mol/L,并且信号均匀;低温98 K时, CV分子的LOD可达10^–14 mol/L,比296 K时降低2个数量级.最后,使用Au₂₀基底对生理盐水中的肌酐进行无标记检测.结果表明,常温296 K时该SERS基底对肌酐的LOD为10^–6 mol/L, 1619 cm^–1峰的线性相关系数为0.9839.低温98 K时,肌酐的浓度探测极限低至10^–8 mol/L, 1619...