基于核酸的纸基荧光生物传感器的设计及应用

纸基生物传感器由于其具有成本低、操作方便、生物可降解、识别元件用量低等优点,近年来受到了广泛的关注。其中,以功能核酸作为识别元件的纸基荧光生物传感器具有较高的灵敏度、瞬时响应以及实时检测等特性,在便携式传感设备方面展现出巨大的潜力。此外,将核酸作为识别元件的纸基无细胞蛋白合成平台,通过条件合成的报告荧光蛋白可实现对病毒、重金属等目标物的特异性检测,具有良好的应用前景。首先,本文介绍了基于核酸的纸基荧光生物传感器的设计,特别是基于核酸的识别元件与纸基材料的结合方式。其次,总结了基于核酸的纸基荧光生物传感器在临床诊断、食品安全检测、环境污染物检测等不同领域的最新研究进展,讨论了其优势与局限性。最后,探讨了基于核酸的纸基荧光生物传感器的发展方向与应用前景,以期为相关领域的研究提供参考。     

Built-in piezoelectric field improved photocatalytic performance of nanoflower-like Bi2WO6 using low-power white LEDs

Photocatalysis technology has been proved to be a potential strategy for removal of organic dyes, however high-power light sources are generally necessary to initiate photocatalytic reaction. In this work, we employed an excellent photocatalyst of Bi₂WO₆ with visible light harvest and meanwhile an intrinsic ferroelectricity, which realized the efficient degradation of organic dye via the synergetic photopiezocatalysis. Through coupling the illumination by a low-power (9 W) LED and the ultrasonic vibration (120 W) by an ultrasonic cleaner, the nanoflower-like Bi₂WO₆ composed of ultrathin nanosheets showed a much more enhanced photopiezocatalysis performance for purification of organic dye than the individual photocatalysis and piezocatalysis. Furthermore, the high mineralization efficiency and the good durability of the Bi₂WO₆ catalyst were demonstrated. The possible mechanism of photopiezocatalysis was finally proposed, where the ultrasound-induced piezoelectric field in Bi₂WO₆ drove photo-generated electrons and holes to diffuse along opposite directions, consequently promoting the separation efficiency of charge carriers. This work indicates that the synergetic photopiezocatalysis by coupling irradiation and ultrasonic vibration is a promising strategy to purify organic pollutants in wastewater.     

无溶剂法大量制备高效红光碳点及其在白光器件中的应用

以邻苯二胺、 2,5-二氨基苯磺酸和三氯化铝为原料, 通过无溶剂法大量制备了高效的红色荧光碳点 (R-CDs). 制得的碳点尺寸大约为2.4 nm, 含有13%的氮元素, 主要由高度石墨化的碳核及覆盖在其表面的大量官能团构成. 在不同的波长光激发下, 碳点在乙醇溶液中表现出不依赖于激发的红光发射, 其荧光峰位于 704 nm, 最大量子产率达到22%. 由于R-CDs具有优异的光学性质, 利用其构筑了紫外光激发的碳基白色发光二极管, 其色坐标为(0.33, 0.33), 非常接近自然光. 该研究为高效红色荧光碳点的大量制备提供了一种新路径, 同时拓宽了其在白光器件中的应用.     

Agile Detection of Chemical Warfare Agents by Machine Vision: a Supramolecular Approach

The supramolecular detection by image analysis of a simulant chemical warfare agent on a solid device containing a selective molecular sensor based on a BODIPY scaffold is reported. The recognition properties were investigated in solution, demonstrating high affinity (log K 6.60) and sensitivity (LOD 10 ppt). A test strip also confirmed the sensing properties in gas phase. Image analysis of the solid device allows quantitative information about the simulant to be obtained, recovering the sensor almost 5 times and thus confirming the goal of the supramolecular approach.     

Au@ZIF-8核壳结构中金纳米粒子分布的调控及其在荧光分子光致发光传感中的应用

控制金属@MOF核壳纳米结构中金属纳米粒子的分布不容易实现。我们应用了合成MOF胶体粒子所用到的配位调制方法来合成Au@ZIF-8核壳纳米结构。通过使用过量的2-甲基咪唑和不同用量的1-甲基咪唑可获得不同的Au@ZIF-8。该合成方法可在ZIF-8纳米晶体中灵活调整Au纳米粒子（Au NPs）的分布。此外,我们分别研究了2种不同尺寸的荧光分子与Au@ZIF-8结合后的光致发光光谱和寿命。ZIF-8的孔径可以决定这2种分子是否可通过多孔壳结构接近Au NPs。分子光学特性对Au NPs近场的发光增强和荧光猝灭的竞争非常敏感。     

两种发电机励磁系统远程监测与控制方法研究

同步发电机励磁控制系统的监控是保证发电机良好运行的重要部分,远程监控技术能够有效的对发电机励磁控制系统进行监控,并为励磁控制系统维护人员提供方便.因此针对同步发电机励磁控制系统的典型监测和控制功能,给出了两种发电机励磁系统远程监控方法,首先基于AJAX技术,给出了一种基于web的励磁控制系统远程监测方法,所设计的监测系统能够在局域网或internet网络环境下,使用计算机或智能手机的浏览器进行励磁控制系统的监测,实际测试表明该方法是可行的.之后,为能实现励磁控制系统的远程实时控制,并解决internet网络环境下实时数据传输不稳定的情况,给出了一种基于TCP/IP和VPN技术的励磁控制系统远程监控方法,测试表明该方法能够实现励磁控制系统的实时监测和控制.     

基于ARM和nRF905组网的智能家居系统设计

针对家居中电器种类和数目繁多且分散于各室造成控制不便,提出了一种利用nRF905射频模块实现无线通信的智能家居控制系统。系统对射频数据传输协议进行了设计,给出了室内多个微控制器的组网方案。用户通过手机短信或万能遥控器把对家电的控制信号发送至基于ARM平台搭建的主控中心,再由主控中心发送至若干个通信节点或智能插座,万能遥控器通过射频信号实现对家电的近距离遥控,手机通过GSM通信实现对家电的远程遥控。通信节点基于STC89C52RC单片机设计,能够实现对多种红外家电的控制并具备安防报警功能,智能插座则用于控制非遥控家电。实验表明,该系统可使网络中各节点、插座得到有效的控制,数据传输稳定、功能丰富、可扩展性强,具备较高的应用价值。     

基于Web的实时漆包线材生产设备监控平台设计

为了实现漆包机生产的远程监控,设计了一款基于Web的实时漆包机远程监控平台。该平台使用模块化,可扩展的设计方案,采用了Spring MVC的后台Web应用程序框架,基于Modbus协议的数据交互,Ajax方式的网络数据异步提交以及无刷新的图表显示技术。传统的监控平台只能通过以太网在企业内部访问,而该平台可接入互联网,可实现随时随地通过电脑及或者移动终端对生产设备各部分的温度点、电机风机转速、耗电量统计的实时监视,对温度的上下限及电机转速进行远程控制,接收设备状态异常的实时报警,数据存储分析。实验测试表明,该平台的实时性和稳定性均能达到车间生产的要求。     

基于大功率LED扩展光源的均匀光斑光辐射模拟器设计

基于边缘光线原理和光学扩展量守恒思想,结合复合抛物面聚光器和轴对称自由曲面透镜,设计并研制了大功率发光二极管扩展光源的反射/折射准直器.运用Tracepro软件对系统进行光束追迹模拟仿真和实验,研制出均匀光斑的光辐射模拟器.模拟器输出发散角为±12°光束,测量距离出射面50cm处光屏的光斑,在尺寸为14cm×14cm的光照范围内,测得光斑水平方向中心线上的光度均匀度优于4.1%,竖直方向中心线上的光度均匀度优于3.8%.     

空间遥感测绘光学系统研究综述

将遥感技术应用到测绘当中是现代地质测绘技术的发展趋势,随着光学载荷分辨率的不断提高,遥感测绘已经成为社会发展和国民经济发展的重要保障。光学载荷决定了测绘空间遥感器的分辨率、测绘精度、卫星平台体积与重量,是遥感器的核心部分。本文对高成像质量透射光学系统、同轴三反光学系统、离轴三反系统等常用的空间遥感测绘光学系统的结构形式和光学性能分别进行了介绍,并对处于研发阶段的新型空间反射光学系统的结构形式和光学性能进行了展望。分析认为,根据不同的应用环境和技术指标,合理选用不同种类的遥感测绘光学系统,可以最大程度利用平台资源,满足遥感测绘需求。