Ge在Si(100)-2×1表面化学吸附的第一性原理研究

应用密度泛函理论,构造了具有非对称二聚体结构的Si(100)-2×1重构表面,在系统研究了其表面结构及特性的基础上,计算了Ge在不同吸附位置的表面吸附能,以及吸附前后的表面投影态密度.计算结果表明:Ge原子在基位(pedestal)吸附最稳定.另外,在吸附Ge原子之后,我们得到了一个具有完整对称性的特殊Si原子二聚体结构.此结构中相邻的两个二聚体链互相平行且分别与Si表面平行,每对二聚体Si原子呈对称分布.     

苯嘧磺草胺的新合成方法

设计并完成苯嘧磺草胺及其关键中间体的合成工艺路线,使其具备工业化生产潜力。采用氯磺酰异氰酸酯、叔丁醇、N-甲基-N-异丙基胺等作为起始原料,制备了关键中间体N-甲基-N-异丙基氨基磺酰胺,3步反应总收率~75%;采用2-氯-4-氟苯甲酸为原料,经过硝化、酰氯化、缩合、催化氢化还原、氨酯交换、甲基化反应制备了苯嘧磺草胺。共计8步反应制备得到苯嘧磺草胺,总收率为48.6%,纯度98.6%,产物与中间体经NMR、MS等进行了表征。     

OmpT在Tween-20胶束中折叠的单分子研究

The cell envelope of gram-negative bacteria consists of the outer membrane (OM), inner membrane (IM), and periplasm. The β-barrel outer membrane proteins (OMPs) embedded in the OM perform diverse and significant functions such as signaling, transporting, and proteolysis. The OMPs of gram-negative bacteria share similar folding pathways with that of mitochondria and chloroplasts. Therefore, the study of the OMP folding mechanism not only provides insights into antimicrobial drug design but also helps elucidate mitochondrial and chloroplast biogenesis. Most knowledge about OMP folding was obtained from ensemble experiments where OMPs were usually at micromolar concentrations and prone to aggregate, which is different from the physiological environment in the cells. Unlike ensemble techniques, single-molecule detection (SMD) can measure OMPs from nano- to picomolar concentrations and prevent aggregation. In this work, we investigated the folding of OmpT, one of the OMPs, in Tween-20 and n-dodecyl β-d-maltopyranoside (DDM) micelles by SMD. We prepared monodisperse OmpT and observed both unfolded and folded OmpT in Tween-20 and DDM micelles under different urea concentrations by single-molecule fluorescence resonance energy transfer (FRET). The folded OmpT in Tween-20 is structurally similar to the native OmpT folded in DDM but exhibits weaker resistance to urea. In contrast, OmpA barely folds and OmpC hardly folds in Tween-20 micelles. We confirmed that folded OmpT forms complexes with detergent micelles and estimated the number of bound Tween-20 and DDM molecules per OmpT by fluorescence correlation spectroscopy. We compared the enzymatic activity of OmpT folded in two detergents with a fluorescent peptide as substrate, and found that the folded form of OmpT in Tween-20 possesses weaker enzymatic activity than that in DDM. We also investigated the folding properties of OmpT, OmpA, and OmpC in the presence of the β-barrel assembly machine (BAM) complex. OmpT folds efficiently in liposome even without the BAM complex; OmpA only folds with the help of the BAM complex; and OmpC does not fold with or without the BAM complex. Based on the comparison of the folding of OmpT, OmpA, and OmpC in detergent micelles and in the presence of the BAM complex, we propose that OmpT has stronger folding tendency than OmpA and OmpC, which supports the idea that the exact role of the BAM complex is dependent on the distinct folding properties of individual OMPs. Since Tween-20 is a widely used reagent to block nonspecific adsorption in SMD experiments, our results also remind people to exercise caution to prevent possible wrong interpretations caused by the interaction between proteins and Tween-20.     

基于拉曼高光谱成像的乳粉真伪非定向筛查新方法研究

乳粉真伪问题是我国食品安全的突出问题之一,其非定向筛查是分析科学领域的前沿热点。该研究提出一种稳健建模驱动的拉曼高光谱成像方法(RMD-RHIM),借助其图谱合一的数据特征,将乳粉中未知掺杂物识别问题转化为奇异样本识别问题,有效解决了乳粉中掺杂物的不确定性问题。在RMD-RHIM中,首先采用自适应迭代重加权惩罚最小二乘算法(airPLS)扣除拉曼光谱的背景信息,再通过改进迭代自权重偏最小二乘法(mIRPLS)准确识别乳粉拉曼高光谱成像信号中的畸变像素点,并转化为可视化的二值图像,实现了乳粉真伪的非定向筛查。结果表明,RMD-RHIM方法对阳性和阴性样品的识别率分别达到了98.3%和93.3%,可满足乳粉工业快速筛查的需求,并为其它食品样本的非定向筛查提供了一种新手段。     

Geminiarene: A New Macrocyclic Arene with Dual/Gemini Molecular Conformation and Guest Selectivity in the Solid State

Prof.YANG Yingwei and his coworker from Jilin University reported an entirely new kind of macrocyclic arene, namely geminiarene, featuring two different but interconvertible molecular configurations. Taking advantage of the dual/gemini confonnational feature and the unique host-guest property of geminiarene, they developed unitary and dual guest selective adsorption/separation systems, in particular toward chlorobenzene and chlorocyc 1 ohexane.     

基于集成树的M型星光谱分类

在赫罗图中,M巨星位于红巨星的顶端,是由类太阳的主序星逐渐演化而成的最明亮的一类恒星。M巨星的研究对于理解银河系,特别是银河系晕的性质至关重要。中低分辨率的M巨星光谱,常因为特征不显著、噪声影响等因素而与M矮星的光谱混在一起,不易区分。现有研究一般利用CaH₂+CaH₃ vs. TiO₅分子谱指数初步筛选M巨星光谱候选体,再通过人眼检查确认。但这种方法仅利用了三个巨星相关的分子带指数,没有利用识别M巨星的其他光谱特征,可能会由于噪声对指数的污染而导致分类错误。而且,人眼检查数量众多的光谱不仅耗时而且检查质量依赖于人的经验,可靠性无法得到保证。LAMOST望远镜自2011年开始先导巡天到2017年6月,已经发布了900多万天体的光谱,最新释放的光谱数据DR5包含了52万的M型星光谱数据,需要采用自动、准确、有效的方法来区分其中不同光度级的M子样本。本研究利用集成树模型分类M巨星和M矮星光谱,分别采用随机森林、GBDT、XGBoost和LightGBM算法,构建区分M巨星和M矮星的光度分类器。四种分类器的测试准确率分别达到97.23%,98%,98.05%和98.32%。实验表明LightGBM模型比其他三种集成树模型准确率更高,训练时间更少,分类效率更高。对分类器模型获取到的重要特征分析的结果表明,集成树算法有效提取并表达了用于区分M巨星和M矮星的结构性特征,模型提取到的重要特征不仅包括原子线或分子带吸收的波长位置,还包含了它们相邻的伪连续谱,这与传统上计算指数所需要特征波长和伪连续谱是一致的。相比于传统M巨星和M矮星分类方法,集成树模型能够采用光谱中的多个重要特征组合进行分类,避免仅依赖某一种特征易受噪声影响而得出错误的分类结果。研究结果表明集成树算法在巨星识别过程中具有显著优势,完全可以替代传统上只利用CaH和TiO指数的巨星光谱判别方法。基于集成树模型对M型星光谱的分类研究,为LAMOST高效、准确地处理海量天体光谱提供了有效的方法。随着LAMOST巡天项目不断开展,积累的M巨星和M矮星样本将为研究银河系的结构和演化提供重要的数据基础。     

海运服务链中的运力定价和空箱调运责任研究

本文研究了单个承运商和两个货运代理在双向港口间提供往返货运服务的航运服务链。由于港口间货运需求的内在不平衡,货运公司在多港口间的空箱调运会产生巨大的空箱调运费用。分别构建了承运商承担和承运商与货运代理共同承担空箱调运的数学模型,通过数学模型和数值算例分析了不同市场条件下的空箱调运责任和运力定价策略。研究发现承运商和货运代理是否采用定价策略来平衡需求取决于双向港口间货运市场的潜在需求差异。同时,承运商与货运代理的空箱调运分摊为非此即彼策略,当空箱调运成本大于某阈值时,承运商独自承担空箱调运责任;反之,货运代理承担空箱调运责任。而且货运代理承担模式增加整个海运链的利润,但进一步加剧空箱的不平衡状况。     

山东省野生及归化植物新记录

报道了3种山东野生植物新记录：单花鸢尾Iris uniflora Pall ex Link、烟管蓟Cirsium pendulum Fisch ex DC和蹄叶橐吾Ligularia fischeri (Ledeb) Turcz。3种山东外来归化植物新记录：铺地藜Chenopodium pumilio R Br、毛龙葵Solanum sarrachoides Sendtn和霜毛婆罗门参Tragopogon dubius Scop。     

PVP对碳热还原氮化法制备TiN薄膜的影响

采用四氯化钛的无水乙醇溶液为钛源,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为成膜助剂及还原助剂,利用碳热还原氮化技术,在N2气氛下经1300℃进行还原氮化5h制备出TiN薄膜.采用XRD和SEM研究了PVP分子量及其用量对TiN薄膜微观结构的影响.结果发现,随着PVP分子量增大,薄膜中TiN晶体沿(111)面择优生长趋势减小,PVP分子量为1300000时薄膜中TiN晶粒尺寸较大,晶界减少.当PVP用量由钛/碳摩尔比为1∶10增加到1∶12时,TiN薄膜裂纹减少,而增至1∶14时,TiN薄膜中气孔增多.TiN薄膜的生长过程为:TiN颗粒状晶核逐渐生长成棒状,然后继续生长形成片状三角形或六边形,最后呈现出三角锥或六棱台形.     

基于OCT技术对古瓷釉气泡特征的初步研究

气泡是古代瓷釉中最常见的一种现象,气泡的大小与分布与胎体和釉层的配方及制作工艺密切相关。气泡表征对研究陶瓷的制作工艺、产地和时代特征等具有重要的意义。为了探讨利用光学相干层析成像技术（OCT）表征古代瓷釉中气泡及其分布特征的可行性,实验采用扫频OCT成像系统对五件不同类型的瓷釉样品进行了测试。根据实验所获得的透明釉层及胎釉结合部位的二维断面图像和三维层析图像,分别进行了瓷釉气泡二维断面和三维切片的特征研究,综合分析了釉层中的气泡特征及其可能产生的原因,认为釉层中的气泡主要是由于胎体中的气体在烧制过程中向釉层溢出所致;同时基于像素点计算了气泡的大小, 并与传统光学显微镜观测到的结果进行了比较;实验还针对不透明釉层中的气泡进行了大小计算、二维断面及三维切片的特征研究。实验结果表明,不同类型的古代瓷釉釉层中的气泡特征差异明显;基于像素点计算的气泡大小与传统光学显微镜测试的结果吻合, 近胎釉结合面的胎体切片能很好的反映瓷釉的气泡特征。本研究提出并验证了利用OCT技术表征瓷釉气泡特征的可行性与有效性,实现了釉层气泡特征的无损检测,特别是对不透明釉层气泡的分析,克服了以往利用传统显微镜技术对釉层气泡分布研究的局限,为古代陶瓷瓷釉的气泡特征分析提供了一种新型的、可靠的分析手段。