巨磁电阻效应——2007年诺贝尔物理学奖简介

瑞典皇家科学院宣布，法国科学家阿尔伯特·费尔（Albert Vert）和德国科学家彼得·格鲁伯格（Peter Grunberg），共同获得2007年诺贝尔物理学奖．获奖的原因是这两位科学家先后独立发现了“巨磁电阻”（giant magnetoresistance，GMR）效应．这个发现引发的技术进步极大地提高了计算机硬盘磁头的数据读取能力，使硬盘无论从容量还是体积上都产生了质的飞越．这个发现还导致了新一代磁传感器的出现，而且巨磁电阻被认为是纳米技术最重要的应用之一．     

基于倏逝波的光纤生物传感器研究

构建了一种以光纤束作为激发光信号和荧光信号传输通道的光纤生物传感器结构.根据光纤探针的倏逝波理论和模式匹配理论对光纤探针的几何形状进行了设计,制作了数组光纤探针并根据需要对其中一部分进行荧光标记.选择了光纤探针置于空气中和水溶液中两种情况,对光纤传感器系统进行了信号检测实验,对比标记了的和未标记的相同几何结构参数的光纤探针两者在系统中被探测的信号差异.从二者的差别区分出系统所探测的倏逝波激发的荧光信号,证明了该光纤传感器系统的可行性.     

少节点基因调控网络的控制

近年来,自组织振荡网络受到越来越多科学家的关注,对生物体的生长、发育起调控作用的基因调控网络即是其中的一种.本文研究了少节点基因调控网络的控制问题.运用多相位超前驱动方法对该种网络进行调控,可以有效地提高对网络的控制效率.通过数值模拟,发现对于少节点基因调控网络,当系统参数确定时,网络的有效控制率可以达到95％以上(10节点网络);当系统参数不确定时,控制的效率也非常高.     

复杂网络时空混沌同步的Backstepping设计

利用Backstepping设计进行了复杂网络时空混沌的同步研究.首先将实现两个混沌系统同步的Backstepping设计推广到由m个时空混沌系统构成任意结构的复杂网络的同步研究中.进一步依据稳定性理论确定了网络同步时配置系数和控制增益满足的关系.整个网络实现同步仅需要在网络中的一个节点施加控制输入即可.进一步通过仿真实验验证了同步机理的有效性.     

Erdös Rényi随机网络上爆炸渗流模型相变性质的数值模拟研究

基于改进的Newman和Ziff算法以及有限尺寸标度理论, 通过对表征渗流相变特征物理量的序参量、平均集团尺寸、二阶矩、标准偏差及尺寸不均匀性的数值模拟, 分析研究了Erdös Rényi随机网络上Achlioptas爆炸渗流模型的相变性质.研究表明: 尽管序参量表现出了不连续相变的特征, 但序参量以及其他特征物理量仍具有连续相变的幂律标度行为.因此严格地说, Erdös Rényi随机网络中的爆炸渗流相变是一种奇异相变, 它既不是标准的不连续相变, 又与常规随机渗流表现出的连续相变处于不同的普适类. 关键词： Erdös Rényi随机网络 爆炸渗流模型 相变 幂律标度行为     

季节因素对气候网络影响研究

气候网络在地球科学领域研究中是一个新的热点,对于分析和揭示气候场的特征及关联结构具有较强优势.已有气候网络的构建一般选取冬季月份的样本数据,而且在研究中忽略了其他季节月份对气候网络的影响.本文研究了季节因素对气候网络的影响,研究发现:气候网络在不同季节的整体特征参数基本保持稳定,但是网络社团结构以及局部节点拓扑连接随季节变化显著.可以利用这一结论来研究不同季节全球遥相关模态变化情况以及局部地区气候特征随季节变化情况.     

一种双段多层长周期光纤光栅光谱特性研究

长周期光纤光栅(LPFG)传感器具有非常广泛的应用价值,而有效解决物理量交叉敏感问题是其实用化的关键。基于LPFG对包层外介质折射率和厚度的敏感性,提出一种双段多层折射率横向分布结构的新型LPFG传感器的设计,并利用耦合模理论和传输矩阵方法分析了镀膜材料折射率、膜层厚度和镀层长度对新型LPFG传感器光谱特性的影响。软件仿真结果证明,这种LPFG由于结构设计上的特殊性,将使LPFG的谐振峰发生分裂,即一个透射峰分裂为两个。由于两个分裂峰对应力和温度的灵敏度不同,利用该结构的LPFG作为传感器,可以实现温度、应力等物理量的同步测量,从而解决LPFG传感器的交叉敏感问题。     

时间延迟积分型面阵CMOS图像传感器MTF速度失配模型研究

研究了时间延迟积分型面阵互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器调制传递函数(MTF)速度失配特性,在分析累加级数、像素尺寸、镜头放大倍数、行周期及电机运动速度失配等影响因素的基础上,建立了MTF速度失配模型。基于现场可编程门阵列(FPGA)开发板,搭建面阵CMOS图像传感器实现线阵时间延时积分(TDI)的CMOS测试系统。实验结果表明,在光强为3lx,速度失配M(ΔV/V)<2,8级时间延迟积分与面阵成像相比,MTF值提高50%;当累加级数为8级,速度失配满足M(ΔV/V)=2的速度失配容限时,奈奎斯特频率处的MTF值下降10%,当速度失配达到M(ΔV/V)=10时,MTF值下降35%。     

插入式永磁低速同步电机非奇异终端滑模观测器设计

提出一种以d-q同步旋转坐标系下, 电流为观测对象的插入式永磁同步电机的非奇异高阶终端滑模观测器, 用来获得高性能矢量控制系统所必需的电机转子位置及速度信息. 采用非奇异终端滑模控制, 提高了观测器的动态响应速度及鲁棒性, 利用高阶滑模控制技术的特性, 有效地抑制了传统滑模控制的抖振现象. 同时给出了转速环及电流环调节器的参数设计方法, 转速环调节器采用积分反馈算法, 电流环调节器使用前馈解耦内模控制技术 ,参数在线调整简单. 将该算法应用到2 MW永磁同步低速电机无传感器控制系统中, 实验结果表明, 该方法能够准确计算出电机的位置和速度, 使系统具有良好的稳态精度和动态性能.     

基于亚微米光栅透射共振蛋白质检测模型研究

建立了一种基于亚微米光栅透射共振理论的蛋白质检测模型,设计了一种金属光栅型蛋白质检测生物传感器,运用光栅耦合激发表面等离子体共振理论对提出的模型进行了理论分析,通过计算机计算模拟,分析了蛋白质样品折射率、厚度等对透射率的影响。结果表明:透射率与样品折射率、厚度呈二阶多项式关系,并且厚度、折射率都随灵敏度的增加而增加。这种检测模型可应用在蛋白质检测传感方面。基于此方法的蛋白质检测模型具有同时检测蛋白质种类和含量、灵敏度高、实时、无需标记,便于集成芯片化,适用于批量生产、成本低等优点,在蛋白质芯片、生物分析、环境监测、生物器件研发等方面具有广泛的应用前景。