高分辨单颗粒分析在生物样品中的应用

冷冻电子显微学作为结构生物学主要工具之一,以解析承担生命活动中重要功能的各种蛋白质机器三维结构为手段,对其在生命活动中的功能机制进行研究。冷冻电子显微学的单颗粒分析法具有分辨率高、生物样品无需结晶、解析的结构接近生理状态等优点。近几年来,随着软、硬件的发展与革新,高分辨冷冻电镜单颗粒分析法在生物样品上的应用范围方面得到进一步扩展,囊括大至上百纳米的病毒颗粒,小至十纳米左右的蛋白质机器,同时单颗粒分析的分辨率也在稳步提高。目前,大量生物样品的结构解析能够常态地达到3~4 Å的准原子分辨率,足以阐明大部分生物问题。文章简要介绍了单颗粒分析的理论基础、发展过程、研究现状以及面临的更多挑战。     

随机相位扰动抑制激发介质中漂移的螺旋波

研究了一类二维变量描述的激发系统中漂移螺旋波的抑制问题.通过在整个系统中局部注入带随机相位的电信号，如在系统256×256格点的边界或中心区域中选取4×4或者5×5格点区域施加一个带随机相位的外部激励电信号，在系统内部产生一个持续的靶波信号，实现靶波对螺旋波的动态竞争.数值计算表明：该方法对于Barkley模型中螺旋波有很强的抑制作用，与简单的局部周期信号驱动比较，具有暂态过程比较短的特点，而且对于时空噪声具有一定的抗干扰性.在一定的噪声范围内，即使系统出现不均匀性，也可以观测到靶波，新出现的靶波对螺旋波有抑制作用. 关键词： 螺旋波 靶波 Barkley模型 随机相位     

非连续的线性耦合方法实现超混沌系统的同步

基于李亚普诺夫稳定性理论, 严格证明了一类超混沌系统在间歇线性单向耦合下可以实现完全同步. 线性控制器通过一个开关函数来调节来实现‘停’和‘控’. 第一类开关函数由一个等幅度矩形波来控制, 控制器的打开和关闭选取不同的间隔周期(T_a, T_b); 第二类开关函数由一个等幅度方波来控制, 方波间隔周期记为T₀; 首先通过构造指数类型的李亚普诺夫论证了两类开关函数调制下两个超混沌 系统在单向线性耦合下实现同步的可行性问题. 为了定量分析控制效果, 定义了一定周期内控制器的平均能耗. 在数值计算中, 对第一类矩形波函数情形则计算了二参数空间(T_a, T_b)下响应系统的最大李亚普诺夫指数分布, 同步区域/非同步区域分布, 控制器平均能耗分布, 确认在恰当的间隔周期(T_a, T_b)和耦合强度下,两个超混沌系统可以达到完全同步. 对第二类方波函数情形则计算了耦合强度和方波间隔周期T₀而参 数区域内响应系统最大条件李亚普诺夫指数分布, 给定耦合强度下选择不同间隔周期下误差函数演化和平均能耗, 研究结果表明: 在恰当的耦合强度和间隔周期T₀下两个超混沌系统可以达到完全同步. 同时发现, 在恰当的耦合强度下控制器的平均能耗最小, 数值计算结果验证了理论分析的可靠性. 关键词： 超混沌 脉冲函数 指数型李函数 线性耦合     

多波段高功率激光扩束系统设计

 对透射式和反射式扩束系统应用于高功率激光扩束的优缺点进行了对比研究。采用次镜为凸抛物面,主镜为凹抛物面的无焦卡塞格林系统,运用ZEMAX光学设计软件,按激光扩束系统的扩束倍率和系统的波像差要求,设计出多波段高功率激光扩束系统。对用于高功率激光反射镜的基底材料进行分析,选用无氧铜作为基底材料;采用金增强的膜系设计,膜系从近红外到远红外宽光谱波段激光的反射率均在98%以上。面形精度均方根值优于λ/40(λ=0.632 8 μm)的平面镜作为基准镜,采用光学干涉方法对设计的激光扩束系统进行检测实验,结果表明：该扩束系统的扩束倍率为3.53,波像差为0.206λ,满足多波段高功率激光光束发射要求。     

用磁开关产生重复频率多路同步高压脉冲

介绍一种重复频率多路同步高压脉冲产生装置。该装置利用一个高压脉冲变压器对并联的多根脉冲形成线谐振充电,每根脉冲形成线用一个磁开关作为它的脉冲形成开关,通过调整每个磁开关的伏 秒数并使其一致,从而获得同步输出的多路高压脉冲,整个系统的重复频率则由调控氢闸流管来控制。该装置具有kHz重复频率、同步精度小于2ns。     

流线迹线和脉线的区分及其科学计算可视化

分析了流体力学中常用的流线、迹线和脉线的概念和数学表达,并结合实例通过科学计算软件M athematica 将这3个概念及其区分形象地表现出来。     

Evolution of spiral wave and pattern formation in a vortical polarized electric field

In this paper, the evolution of the pattern transition induced by the vortical electric field （VEF） is investigated. Firstly, a scheme is suggested to generate the VEF by changing the spatial magnetic field. Secondly, the VEF is imposed on the whole medium, and the evolutions of the spiral wave and the spatiotemporal chaos are investigated by using the numerical simulation. The result confirms that the drift and the breakup of the spiral wave and the new net-like pattern are observed when different polarized fields are imposed on the whole medium respectively. Finally, the pattern transition induced by the polarized field is discussed theoretically.     

非均匀外力对粗粒化DNA穿孔行为影响的模拟研究

通过建立DNA高分子的粗粒化模型,采用分子动力学方法模拟其穿孔行为,研究了不同的孔内非均匀外力对DNA高分子穿孔的影响.外力及高分子链内部势能在分子水平下对单体的综合作用很复杂,某些条件穿孔过程会产生后面粒子超过前面粒子而使高分子链堵塞在孔内的情况.研究还发现,穿孔行为是否成功与孔口力的大小有关,在成功穿孔的情况下,非均匀外力相比于恒力情况穿孔时间至少减少了1/2.这些结果对理解DNA复杂的穿孔机理提供了新的视角.     

MgmBn(m=1,2;n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G基组水平上对Mg_mB_n(m=1,2;n=1-4)团簇各种可能的构型进行几何结构优化，预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、电离势、成键特性、极化率和超极化率等性质进行了理论研究.结果表明，团簇的最稳定结构大多是平面结构，团簇的稳定结构中通常是几个呈负电性的B原子形成一个负电中心，而其他B原子和Mg原子通常处在端位，且显正电性；团簇中通常是B-B键和B-Mg键共存，极少出现Mg-Mg键， 关键词： mB_n(m=1')" href="#">Mg_mB_n(m=1 n=1-4)团簇 密度泛函理论 结构与性质     

基于脉冲变压器和脉冲形成网络的高压脉冲源北大核心CSCD

为了满足在高电压状态下对氧化锌陶瓷（ZnO）元件的检测需要,研制了一种基于脉冲变压器和脉冲形成网络（PFN）的,输出电压范围10-80kV可调,波形为近方波的高压脉冲源。根据实际研制过程,分别介绍了高压脉冲源的设计、仿真及系统电路构建。测试了高压脉冲源在标准负载（匹配）和氧化锌陶瓷负载上的输出情况。结果显示：脉冲顶降小于3%,顶部波动小于1.5%,前后沿指标均满足要求。因而,高压脉冲源可以用于氧化锌陶瓷的性能检测。