近红外二区发光稀土纳米材料的设计及生物成像应用

近年来,近红外二区(NIR-II,1000~1700 nm)荧光成像因其较高的空间分辨率、较深的组织穿透能力,在分子影像领域引起了广泛的关注。常见的NIR-II发光材料(如有机小分子、共轭聚合物、量子点等)通常具有光稳定性差、荧光量子产率低、斯托克斯位移小、荧光峰宽等问题,限制了这一新型成像技术的进一步发展与应用。稀土纳米材料由于其独特的发光特性,能够较好地克服这些不足,近年来不同结构的稀土纳米材料也逐渐被设计开发并应用于近红外二区荧光成像与检测,展示出了巨大的应用潜力。本综述首先介绍了稀土纳米材料的光学特性,然后按敏化离子的不同(Yb³⁺、Nd³⁺、Er³⁺、Tm³⁺)详细介绍了近红外二区稀土纳米材料的设计方法及相关应用,最后对稀土纳米材料在近红外二区成像领域的进一步发展进行了展望。     

万有网的非标准特征及其应用

通过利用非标准分析中的扩大模型,对拓扑空间中的万有网进行了讨论,从而获得了万有网的非标准特征,并进一步利用这一性质对万有网及其相关的性质、定理做了证明.     

随机硅–锗超晶格高通量筛选和热导率优化

低维热电材料往往可以通过降低声子热导率实现其热电性能的提升。由两种材料交替生长获得的超晶格薄膜较单一材料薄膜具有更低的热导率,通过改变材料的厚度排布,随机排列的非周期性超晶格甚至可以实现更低的热导率。本文基于非平衡分子动力学模拟计算了硅和锗薄膜热导率和非对称界面热阻,构建了随机硅–锗超晶格热导率的数值拟合等效介质模型。引入邻间因子和修正函数后,获得了可以更为准确预测随机排列硅–锗超晶格热导率的修正等效介质模型。将此模型与遗传算法相结合,可以对大量随机超晶格结构进行高通量筛选,实现了热导率的快速优化。结果表明,即使总厚度大的超晶格最低热导率仍能维持在1.4～1.8 W·m^-1·K^-1,平均周期厚度稳定在2.0～2.5 nm。     

水溶性共轭聚电解质

水溶性共轭聚电解质主要是指含离子型官能团侧链的共轭聚合物,可在水或其它极性有机溶剂中能够溶解。这类化合物把传统共轭聚合物的光电性质和聚电解质的水溶性特点结合在一起,显示出的一些独特性质,可在新一代光电器件制作和化学生物荧光传感器中获得多样的应用。本文总结了近10年来报道的水溶性共轭聚电解质的结构特点和合成方法,以及对不同化学或物理条件下光物理性质的研究,归纳了它们在新一代光电器件制作和荧光传感中的应用,并在此基础上提出了水溶性共轭聚电解质研究中尚待解决的问题,并展望了水溶性共轭聚电解质的应用前景。     

舰船导航用星体自动识别技术研究

导航星星库的容量、存储内容是影响星图识别时间和识别率的关键因素。引入了动态星等阈值分布函数，将传统星等阈值过滤算法中的静态阈值用动态星等阈值代替，建立了一种新的动态星等阈值过滤选择模式。实验表明，用该算法所选取的导航星数量少，分布均匀性好，具有很强的通用性。在此基础上给出了基于主星的导航三角形星图构造方法，提高了星图识别敢率；提出了一种基于证据理论星图识别方法，可以解决传统三角形算法的冗余匹配问题，提高了星图识别的准确性。     

一种高强度准聚轮烷水凝胶的制备及性能研究

通过点击化学在聚乙二醇单甲醚(MPEG)端基分别修饰了葡萄糖(Glc)、甘露糖(Man)和半乳糖(Gal),制备了一系列端基为糖的聚乙二醇单甲醚(MPEG-Glc、MPEG-Man和MPEG-Gal),此类端基为糖的MPEG和α-环糊精(α-CD)混合后能够形成稳定的准聚轮烷(PPR)水凝胶,而端基没有修饰糖的MPEG和α-CD只能形成黏度较大的溶液而无法形成稳定存在的凝胶.通过流变仪测试可知水凝胶的弹性模量高达1.0×105 Pa,远大于文献中通过黏土等增强的PPR水凝胶的强度,我们认为该MPEG端基的糖之间能够形成新的"糖交联"点从而有效提高了凝胶的强度.通过向水凝胶中加入和MPEG端基的糖具有相互作用的苯硼酸半酯聚合物(PNIPAM-co-PBOB)或刀豆蛋白(Con A),发现在凝胶中加入PNIPAM-co-PBOB或Con A后可明显降低PPR水凝胶的强度.通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对水凝胶的形貌以及微观结构进行表征分析,发现此凝胶的微观结构和文献中报道的PPR水凝胶基本一致,进一步证明了上述结论.     

基于水溶性共轭聚合物分子刷的肿瘤标志物快速检测

以水溶性聚对苯撑乙炔分子刷(PPEB)为传感材料,荧光素标记的多肽为识别探针,设计了一种可实现肿瘤标志物快速、灵敏检测的蛋白质传感器。PPEB的刷状结构带有大量正电荷,与带负电荷的多肽形成静电复合物,使能量供体(PPEB)与受体(荧光素)之间的距离较近,发生高效荧光共振能量转移(FRET)。当多肽探针被前列腺特异性抗原(PSA)识别并切割为更小的寡肽片段时,由于肽段所带电荷量和等电点的变化,其与PPEB之间的静电作用减弱,能量供体和受体之间的距离增大,FRET效率降低。该传感器对PSA的检测可在40min内完成,具有良好的特异性和灵敏度。     

层合厚板混合状态Hamiltonian动力元及其半解析解

文中在时间方向采用Ｌａｐｌａｃｅ变换，给出了层合厚板动力学问题混合状态Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程及其半解析法．该方法在层板平面内采用通常的有限元离散，而沿板厚方向采用状态控制方程给出解析解答．在层与层之间采用迁移矩阵法，给出层合板上下表面力学量之间的关系式．利用打靶法得到响应在象空间的一般解，然后再利用拉氏逆变换的数值解求出层合板的瞬时位移场和应力场．     

基于MEPE和EHL理论的渐开线斜齿轮啮合特性分析

以斜齿轮为研究对象,应用最小弹性势能原理(MEPE)和弹性流体动力润滑理论(EHL),采用多重网格数值求解法获得了斜齿轮在不同啮合位置及沿接触线方向的载荷分布,压力与膜厚分布,并对比分析了不同螺旋角下基于MEPE理论和基于接触线长比例理论的载荷分布模型及数值仿真结果.结果表明:沿啮合线方向,载荷在啮合中间段达到最大值,螺旋角越大,载荷分布趋于平均;受综合曲率半径和载荷分布的影响,压力分布在啮合中间段较高,膜厚沿啮合线缓慢变化,节点处稍有下降;沿接触线方向,载荷变化平缓,近似呈抛物线,最小膜厚单向线性变化,而压力则在两端具有较大值.     

Fe掺杂CuS纳米颗粒的合成及其在光热/化学动力学联合治疗中的应用

以乙酰丙酮铜和硫粉为铜源和硫源,在油酸(OA)-油胺(OM)-十八烯(ODE)体系中合成了近红外吸收的硫化铜(CuS)纳米颗粒,并通过改变硫元素活化状态的方式调节其吸收峰到适合光热治疗的1 064 nm附近。通过阳离子交换法进一步制备了Fe、Mn等元素掺杂的CuS纳米颗粒,并保持其吸收峰位置几乎不变。使用微乳法进行聚乙二醇(PEG)化修饰后,这些纳米颗粒在水溶液中表现出良好的分散性和稳定性。分别测试了CuS纳米颗粒在Fe³⁺掺杂前后的光热性能及羟基自由基(·OH)生成能力。结果表明,PEG修饰后Fe³⁺掺杂的CuS纳米颗粒(CuS∶Fe-PEG)在1 064 nm处的质量消光系数为37.5 L·g^-1·cm^-1,光热转换效率可达43.7%。虽然光热性能略低于未掺杂的CuS-PEG,但其·OH生成能力有大幅提升。细胞实验也表明,在弱酸性条件下,CuS∶Fe-PEG具有更好的肿瘤细胞抑制能力,在1 064 nm激光照射下能够有效杀死肿瘤细胞,可用于光热/化学动力学联合治疗。