单分子电导测量技术及其影响因素

Molecular electronics is an important field for the application of nanotechnologies with an ultimate goal of building functional devices using single molecules or molecular arrays to realize the same functionality as macroscopic devices. To attain this goal, reliable techniques for measuring and manipulating electron transfer processes through single molecules are essential. There are various techniques and many environmental factors influencing single-molecule electronic conductance measurements. In this review, we first provide a detailed introduction and classification of the current well-accepted techniques in this field for measuring single-molecule conductance. All available techniques are summarized into two categories: the fixed junction technique and break junction technique. The break junction technique involves repeatedly forming and breaking molecular junctions by mechanically controlling a pair of electrodes moving into and out of contact in the presence of target molecules. Single-molecule conductance can be determined from the conductance plateaus that appear in typical conductance decay traces when molecules bind two electrodes during their separation process. In contrast, the fixed junction technique is to fix the distance between a pair of electrodes and measure the conductance fluctuations when a single molecule binds the two electrodes stochastically. Both techniques comprise different application methods and have been employed preferentially by different groups. Specific features of both techniques and their intrinsic advantages are compared and summarized in Section 4.     

超重现毛细管电泳的理论与例证

毛细管电泳经常遭受结果不稳定、不重现的困扰。该文从理论上推导了一些新模式并以例证说明,这些模式能在一定条件下抵抗条件变化,获得超重现电泳谱图。它们是加权淌度谱、迁移电量谱、电荷密度谱、摩尔电荷密度谱、扩散系数谱、液相质量谱,以及它们各自的比例谱等,其中前4种为实时测量模式,其余的为实验后模式。这些模式需要发展新的仪器或算法,但都有发展潜力,值得深入研究。     

一种便携快速测量水中铅和镉含量的仪器-ANDalyze

快速测量污染水中重金属元素含量对于监测野外突发污染至关重要.建立了使用以生物酶（DNA酶）为原理的便捷仪器快速测定污染水中铅（Pb）和镉（Cd）元素含量的方法.使用生物酶传感器对标准溶液进行测量,根据溶液推荐和测量浓度之间的线性关系对仪器进行校准后,可测量的质量浓度范围:Pb为2~100 μg/L,Cd为0.1~1.0 mg/L.仪器可以在3~5 min内方便快速完成重金属的现场测量,使用DNA酶可以快速获得污染水中的微量金属元素含量,有利于野外重金属污染的即时测量.     

基于微波干涉测速技术的二级轻气炮/火炮内弹道参数诊断

测量二级轻气炮/火炮弹丸在内弹道的速度历程,对轻气炮/火炮的设计、内弹道计算、弹道异常现象诊断分析具有重要作用。因为不同波长微波的传输特性在不同炮管中不同,不同目标的反射特性也不同,为获得最佳的测试结果,设计了两个波长的微波干涉测速系统。对二级轻气炮和高速火炮的内弹道速度进行了连续测量,并利用短时傅里叶变换与相位计算相结合的方法进行了数据处理。实验成功获取了完整的内弹道数据,所测弹丸炮口速度与光束遮断测速装置测试结果差异小于0.5%。通过对内弹道实验数据的分析,证实了二级轻气炮在某些装填条件下易出现碎弹现象。此外,首次观测到二级炮内弹道内前冲气体速度历史,可为研究高速气体的温度、压力、电离等状态提供数据支撑。     

异地时钟同步与时间的度量

介绍了庞加莱等人关于"异地时钟同步"和"相继时间段(绵延)相等"的思考,介绍了爱因斯坦"约定"异地时钟"同时"的方案,以及朗道等人对该方案的发展.我们赞同庞加莱的设想,即对光速传播性质的约定是时间测量的基础,并指出对光速的约定相当于对时空对称性的约定.我们在"约定光速的基础上"给出了钟速同步具有传递性的条件,不仅解决了"异地坐标钟钟速同步"的定义问题,而且解决了"相继时间段相等"的定义问题,证实了庞加莱原初的猜想,简化了时间测量的理论基础.     

便携式633nm激光波长评价系统研究

利用光学拍频法可实现稳频He-Ne激光波长稳定度的测量以及波长不确定度的评定。报道了一种可应用于测量现场的便携式633nm激光波长评价系统,介绍了拍频测量技术原理、激光波长评价系统的基本构成以及与非便携式的传统拍频系统测量激光波长的比对结果。波长评价系统对传统光学拍频光路部分进行了改进并集成为一个便携测量系统,系统采用了全新设计的集成式光学拍频模块、小型化高精度频率计以及频谱监测仪器实现了高信噪比拍频信号的产生、计数与监测,并自主开发了拍频测量数据采集、处理与分析软件。实验结果表明该系统能够在测量现场实现激光波长的稳定度以及不确定度评价,提升了现场测量的便捷性以及测量效率。     

基于前向光散射的水体悬浮颗粒物粒度双CMOS测量技术研究

基于CMOS探测器的静态光散射法能够实现水体悬浮颗粒物粒度分布的快速检测,受探测器工作特性和面幅大小的限制,前向光散射的CMOS粒度测量范围和精度难以提高。提出了颗粒前向光散射的双CMOS测量技术,重点研究双CMOS散射信号拼接测量方法,设计消除背景干扰的CMOS探测器分环方式,实现宽粒径范围颗粒粒度的准确测量。实验结果表明：基于CMOS探测器的颗粒粒度测量上限提高到了1000μm, 1000μm、500μm标样的D₅₀测量相对误差分别为0.7%、0.1%,大粒径颗粒粒度测量准确度高;同时双CMOS探测的方式将单CMOS的粒度测量下限由5μm提高到了2μm, 5μm、2μm标样D₅₀相对误差分别由单CMOS的15.0%、51.1%下降至双CMOS的1.4%、2.6%。     

基于图像透光率的粉尘浓度测量算法研究

为了实时在线监测颗粒物料在装卸和运输过程中所产生粉尘的浓度,提高粉尘浓度测量结果的精确性与可靠性,提出了一种基于图像透光率特征值计算的粉尘浓度测量算法。通过搭建粉尘浓度视觉测量实验平台,采集粉尘图像,再提取粉尘图像的透光率特征,以暗通道理论为基础,结合图像饱和度与亮度信息对粉尘图像透光率值进行计算,并采用多项式拟合的方式建立了粉尘浓度与图像透光率之间的映射关系,实现了粉尘浓度的高效率、高精度测量。研究结果表明：该算法不仅能有效地测量出粉尘浓度,且平均相对误差仅为7.77%,精确度得到有效提高,测量范围更大。     

声速测量及声波的波动学规律研究

声速除了可利用共振干涉法和相位比较法测量外,还可以用干涉、衍射及“洛埃镜”反射等方法测量．声速实验的改进,不仅可扩展声速测量的方法,而且也可加深学生对波动学规律和本质的理解．     

探针移动速度对等离子体射流热流密度测量结果的影响

采用自行研制的中心嵌有铜柱感应件的小尺寸杆状热流探针,在低扰动条件下,对射入大气环境的纯氩层流等热离子体射流传向铜探头表面的热流密度进行了动态测量.结果表明,在射流最高温度16500 K、最大轴向速度850 m/s、探针垂直于射流流动方向的移动速度130～260 mm/s的实验参数范围内,随着探针移动速度的提高,测得的热流密度值减小;射流温度和速度越高,探针移动速度对热流密度测量值的影响越大.