大学物理教学改革实践浅析——“问题导向”式学习的意义及应用

针对当前我国高校大学物理教学中存在诸多问题的现状,提出"问题导向"式教学的解决途径."问题导向"学习中"教"与"学"的方式有较大跨度的转变,它以学生为中心,以问题为导向,其中问题的设置环节对师生良好互动的实现至关重要.文章就振动内容问题的设计和提出进行简单应用尝试,以期为后续大学物理教学改革的持续进行提供帮助.     

六方氮化硼薄膜对石墨烯-碳化硅结构近场热辐射的增强

六方氮化硼(hBN)具有跟石墨烯类似的层状结构和晶格参数,研究发现hBN薄膜具有良好的热传导、电绝缘、光学和力学等性能。本文从理论上研究了hBN薄膜对石墨烯-碳化硅(G/S)结构的近场热辐射的影响。研究发现在红外频段.hBN薄膜在低频率区和高频率区会增强G/S结构的近场热辐射,经计算在G/S结构中加入厚度为10 nm的hBN薄膜时获得的辐射热流是同物理条件下G/S结构的1.5倍;而在中频率区hBN薄膜的厚度阻碍了石墨烯表面等离激元和碳化硅表面声子极化激元的耦合,使得近场热辐射热流随hBN薄膜厚度增加而逐渐减弱。本研究的结果可为下一步实验与应用中对hBN薄膜厚度的选择提供理论基础。     

六方氮化硼单层中一种(CN)3VB缺陷的第一性原理计算

二维六方氮化硼(hBN)的点缺陷最近被发现可以实现室温下的单光子发射,而成为近年的研究热点.尽管其具有重要的基础和应用研究意义,hBN中发光缺陷的原子结构起源仍然存在争议.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究hBN单层中一种B空位附近3个N原子被C替代的缺陷(CN)3VB.在hBN的B空位处,3个N原子各自带一个在平面内的悬挂键及相应的未配对电子,而通过C替换可以消除未配对的电子.系统研究了(CN)3VB缺陷的几何结构、电子结构以及光学性质,结果表明,缺陷可以由一个对称的亚稳态经过原子结构弛豫变成1个非对称的、3个C原子连在一起的基态结构.缺陷的形成在hBN中引入了一些由缺陷悬挂σ键及重构的π键贡献的局域缺陷态.这些缺陷态可以导致能量阈值在2.58 eV附近的可见光内部跃迁.本文的工作有助于进一步理解hBN中点缺陷的构成及光学性质,为实验上探讨发光点缺陷的原子结构起源及其性质提供理论依据.     

鸟嘌呤四链体中K+移动路径的预测

结合鸟嘌呤四链体(G4)的结构特点,取G4中的一个K+与一片g-tetrad(g-tetrad-K+)为研究对象,和一个K+与两片g-tetrad(1,2-g-tetrads-K+和2,3-g-tetrads-K+)为研究对象.为g-tetrad-K+,1,2-g-tetrads-K+和2,3-g-tetrads-K+三体系中的K+设计了几种移动路径,来探讨G4中K+与g-tetrad的作用.首先分别应用从头计算MP2/6-31G(d,p)和ABEEMσπ/MM(σπ水平的原子键电负性均衡原理融入到分子力学)方法,对g-tetrad-K+中K+移动过程中体系的结构和能量变化进行了详细研究.结果表明ABEEMσπ/MM方法能够准确地描述g-tetrad-K+体系的结构、结合能等性质.为了更接近实际体系,进而用ABEEMσπ/MM方法预测了更大的体系:一个K+和两片g-tetrad.由于体系较大,MP2方法无法计算其结合能.ABEEMσπ/MM方法对g-tetrad-K+,1,2-g-tetrads-K+和2,3-g-tetrads-K+体系中K+移动而产生的结合能变化表明:如果吸收足够的能量,G4中K+最容易沿α方向移出.     

鸟嘌呤四链体中K＋移动路径的预测

结合鸟嘌呤四链体(G4)的结构特点, 取G4中的一个K^＋与一片g-tetrad (g-tetrad-K^＋)为研究对象, 和一个K^＋与两片g-tetrad (1,2-g-tetrads-K^＋和2,3-g-tetrads-K^＋)为研究对象. 为g-tetrad-K^＋, 1,2-g-tetrads-K^＋和2,3-g-tetrads-K^＋三体系中的K^＋设计了几种移动路径, 来探讨G4中K^＋与g-tetrad的作用. 首先分别应用从头计算MP2/6-31G(d,p)和ABEEMσπ/MM(σπ水平的原子键电负性均衡原理融入到分子力学)方法, 对g-tetrad-K^＋中K^＋移动过程中体系的结构和能量变化进行了详细研究. 结果表明ABEEMσπ/MM方法能够准确地描述g-tetrad-K^＋体系的结构、结合能等性质. 为了更接近实际体系, 进而用ABEEMσπ/MM方法预测了更大的体系: 一个K^＋和两片g-tetrad. 由于体系较大, MP2方法无法计算其结合能. ABEEMσπ/MM方法对g-tetrad-K^＋, 1,2-g-tetrads-K^＋和2,3-g-tetrads-K^＋体系中K^＋移动而产生的结合能变化表明: 如果吸收足够的能量, G4中K^＋最容易沿α方向移出.     

中药方剂化学成分液质联用分析中标准质谱库的建立和应用

利用电喷雾离子化四级杆飞行时间串联质谱(ESI-Q-TOF)技术,以四物汤类方为例,建立了类方成分的液质联用分析质谱库。利用Masslynx工作站的Chromalynx模块的检索和与质谱库比较的功能,可以快速鉴定色谱图中各个色谱峰。此方法可应用于液质联用检测系统的谱库检测,提高了对类方成分鉴定的效率和可靠性。本质谱库共收录了液质联用条件下57个四物汤类方标准品的质谱信息,包括正负离子模式下各成分的保留时间、准分子离子峰及其碎片离子的精确质量数。该质谱库支持标准NIST谱图检索及比对方法,可自动完成总离子流色谱图中各色谱峰的识别、质谱图提取及鉴定。     

合肥光源托歇克效应损失电子的探测

 束流寿命是衡量储存环性能的重要参数,直接影响着光源的正常运行。对于合肥光源（HLS）,托歇克（Touschek）寿命是影响束流寿命的重要因素。为了研究Touschek寿命,需要探测由于Touschek效应所损失的电子。介绍了束流寿命的概念,说明了Touschek效应的原理和机制,利用蒙特卡罗软件EGSnrc模拟计算了丢失电子与真空壁的相互作用,通过塑料闪烁体探测器和光电倍增管获得了由于Touschek效应丢失的电子所产生的信号,然后将信号经过放大甄别和符合处理后,用计数器测量了计数率。结果表明：由于Touschek效应而成对丢失的电子的确存在,且电子损失率随流强的降低而减小。这为下一步储存环的能量标定工作做好了前期准备。     

混响室的概率统计分析方法及其蒙特卡罗模拟

 提出了一种研究混响室问题的理论分析方法,从理想混响室的离散概率模型出发,采用蒙特卡罗模拟来获得室内电磁场量及其相关物理量的概率统计特性。运用该方法获得了混响室内若干场量（均为归一化值）的概率密度函数、室内一段均匀无耗单导体传输线的负载平均耦合截面及负载电流响应模值的概率分布,所得结果与已有文献给出的结果（包括由解析公式计算或测量所得的结果）吻合良好。由于蒙特卡罗方法的普适性,采用该方法可以获得任意待分析参量的全部概率统计特性（只要样本数足够大）。同时该方法无需针对具体混响室进行,只要在其测试区域能较好地与理想混响室的基本概率模型相吻合,就能给出较精确的计算结果,且其计算量远远小于基于全波分析的蒙特卡罗方法。     

Minimum mean square error method for stripe nonuniformity correction

Stripe nonuniformity is very typical in line infrared focal plane (IRFPA) and uncooled starring IRFPA. We develop the minimum mean square error (MMSE) method for stripe nonuniformity correction (NUC). The goal of the MMSE method is to determine the optimal NUC parameters for making the corrected image the closest to the ideal image. Moreover, this method can be achieved in one frame, making it more competitive than other scene-based NUC algorithms. We also demonstrate the calibration results of our algorithm using real and virtual infrared image sequences. The experiments verify the positive effect of our algorithm.     

接枝聚合物对小分子的选择性吸附研究

文章应用密度泛函理论研究接枝于壁面的方阱链对二元小分子混合物的选择性吸附特性. 系统的Helmholtz剩余自由能泛函被表示为硬球排斥和方阱吸引两部分贡献之和,分别由硬球链流体状态方程和变阱宽方阱链流体状态方程的简单加权密度近似来进行计算. 用此理论方法,分别考察了接枝聚合物的结构性质,以及不同温度下接枝分子层对二元方阱流体的选择性吸附性能. 结果表明:分子刷厚度随接枝密度线性增长而随温度非线性增加,并且在高温下趋于饱和;在较低温度下,接枝聚合物刷能表现出很好的选择性吸附能力,当聚合物刷被加热到高于饱和温度时,该能力将大幅度地减弱. 关键词： 密度泛函理论 接枝聚合物 选择性吸附 方阱链