Green synthesis of biogenic metal nanoparticles by terrestrial and aquatic phototrophic and heterotrophic eukaryotes and biocompatible agents

The size, shape and controlled dispersity of nanoparticles play a vital role in determining the physical, chemical, optical and electronic properties attributing its applications in environmental, biotechnological and biomedical fields. Various physical and chemical processes have been exploited in the synthesis of several inorganic metal nanoparticles by wet and dry approaches viz., ultraviolet irradiation, aerosol technologies, lithography, laser ablation, ultrasonic fields, and photochemical reduction techniques. However, these methodologies remain expensive and involve the use of hazardous chemicals. Therefore, there is a growing concern for the development of alternative environment friendly and sustainable methods. Increasing awareness towards green chemistry and biological processes has led to a necessity to develop simple, cost-effective and eco-friendly procedures. Phototrophic eukaryotes such as plants, algae, and diatoms and heterotrophic human cell lines and some biocompatible agents have been reported to synthesize greener nanoparticles like cobalt, copper, silver, gold, bimetallic alloys, silica, palladium, platinum, iridium, magnetite and quantum dots. Owing to the diversity and sustainability, the use of phototrophic and heterotrophic eukaryotes and biocompatible agents for the synthesis of nanomaterials is yet to be fully explored. This review describes the recent advancements in the green synthesis and applications of metal nanoparticles by plants, aquatic autotrophs, human cell lines, biocompatible agents and biomolecules.     

A collocation method of lines for two‐sided space‐fractional advection‐diffusion equations with variable coefficients

We present the method of lines (MOL), which is based on the spectral collocation method, to solve space‐fractional advection‐diffusion equations (SFADEs) on a finite domain with variable coefficients. We focus on the cases in which the SFADEs consist of both left‐ and right‐sided fractional derivatives. To do so, we begin by introducing a new set of basis functions with some interesting features. The MOL, together with the spectral collocation method based on the new basis functions, are successfully applied to the SFADEs. Finally, four numerical examples, including benchmark problems and a problem with discontinuous advection and diffusion coefficients, are provided to illustrate the efficiency and exponentially accuracy of the proposed method.     

薄宽带钢倾斜浪板形屈曲变形的解析研究

薄宽带钢的倾斜浪是一种产生机理与解决对策都未知的板形缺陷。本文通过有限元仿真结合现场实测分析提出了一种倾斜浪产生机理的新解释,并且基于艾利应力函数和S. Timoshenko最小功原理建立了倾斜浪前屈曲变形的力学模型和计算方法,获得了其前屈曲应力场分布的表达式;运用伽辽金虚位移原理解法获得了其临界屈曲载荷;推导建立了薄宽带钢倾斜浪的后屈曲摄动求解方法,计算获得的后屈曲模态和有限元计算获得的瓢曲模态符合良好。研究结果可为板带材轧制过程中倾斜浪及其倾斜角度的预测和控制提供理论依据。     

层叠Blumlein线产生电压波的解析解

采用Laplace变换的方法求解了无损耗情况下层叠Blumlein线输出电压的解析表达式。从传输线两端口网络模型出发,分别求出了负载端短路和开路时传输线特征阻抗的频域表达式。简化了单Blumlein线电路结构,并求出了其输出电压的解析表达式。在此基础上,结合电路叠加原理,求解出了典型的2级层叠Blumlein线输出电压的时域解析表达式。采用递推法,推广得到任意级数情况下的输出电压波解析解。     

单开关调制的PFN型层叠Blumlein线发生器

采用平板线加载的陶瓷电容型脉冲形成网络（PFN）构成了单开关调制的层叠Blumlein线发生器。采用传输线理论对短路寄生传输线的短路特性进行了理论分析,结果表明,短路寄生传输线的阻抗可以等效为耦合电感在主传输线的放电频率下产生的感抗。Pspice软件模拟表明,层叠线Blumlein线的电压叠加效率随耦合电感增加而增加。提出了一种磁环增感方法,在4级层叠Blumlein线上实现了3.1倍的脉冲电压叠加。     

平板型阶跃式变阻抗线特性

介绍了变阻抗线的工作原理,给出了类Blumlein线结构变阻抗线的倍压特性,变阻抗线能够实现能量的完全传输,输出电压为输入电压的(n+1)/2倍;以平板结构为例研究了变阻抗线中的阻抗偏差问题：传输线实际阻抗较理论设计值偏大,各级的偏差基本在20%以内;通过电磁仿真研究了三级类Blumlein线结构变阻抗线中各级阻抗偏差对于倍压系数的影响,在阻抗偏差范围内,倍压系数随着阻抗的增大而减小,倍压系数在1.9~2.1范围内,给出倍压系数受各级阻抗偏差的影响规律;设计了三级类Blumlein线结构平板传输线进行实验,输出电压为3833 V,与理论设计相符。     

脉冲功率传输线磁绝缘的建立与特性分析

 分析了脉冲功率传输线建立磁绝缘的暂态过程,对暂态过程中传输线的击穿与磁绝缘关系、电子的分布规律及其与建立磁绝缘的关系进行了阐述。分析了磁绝缘传输线电极间的电子分布改变传输线工作阻抗值的现象,给出了传输线稳态工作阻抗的求解方法和用稳态工作阻抗计算传输线暂态工作阻抗的方法。研究了截面尺寸变化时传输线中电子的分布和电磁波传播的折反射情况。结果表明:传输线在建立磁绝缘的过程中损失电子是必然的,损失电子是建立磁绝缘的必要条件。截面半径沿轴向变化时,其工作特性与极间距的变化有关。极间距增大时,后半段的电子电流增大,使其工作阻抗增大并与前半段相等,因而在尺寸变化处不产生反射波。极间距减小时,由于后半段提前产生损失电子,因而尺寸变化处产生反射波。     

非平坦样品激光诱导等离子体光谱特性研究

激光诱导击穿光谱（LIBS）作为一种快速、实时的元素分析技术,由于其在痕量元素探测、地质环境监测等领域有着广阔的应用前景,而受到人们极大的关注。在实际应用中,样品表面是影响等离子体产生及其特性的关键环境因素之一。在大气环境下,利用脉宽为8 ns、波长为1 064 nm的纳秒脉冲激光产生等离子体,对比研究了天然岩石样品在非平坦和平坦表面条件下等离子体的发射光谱。基于激光辅助辐射波模型,阐释了非平坦样品表面对其光谱特性的影响。通过对比等离子体时间积分光谱,发现非平坦样品的谱线强度相比于平坦样品的谱线强度减弱了近70%,该结果说明非平坦样品表面对LIBS真实测量数据的负面影响不可忽视。针对褐铁矿样品中的谱线Fe Ⅰ 404.58 nm和Fe Ⅰ 438.35 nm,研究了在平坦和非平坦样品表面下的峰值强度以及其衰减因子随激光能量的变化规律,结果表明非平坦样品表面条件下采集的光谱强度始终低于平坦样品表面的光谱强度。光谱强度的衰减因子先随激光能量增大而逐渐降低,并在激光能量33 mJ达到最小值,后随激光能量的进一步增大而增大。实验结果进一步表明在非平坦样品表面条件下产生了密度较低的等离子体,并且非平坦与平坦样品的电子密度的比值在激光能量33 mJ时达到最小,此结果与光谱强度的衰减因子随激光能量的变化趋势一致,这是源于非平坦样品表面会形成较大激光入射角度,使得激光等离子体能量吸收区厚度变薄,产生等离子体屏蔽效应所对应的激光能量阈值升高。此外,样品表面状态和激光能量对等离子体温度的影响甚微。阐述了非正入射时等离子体特征参数与正入射时等离子体特征参数的联系和差异,揭示了非平坦样品激光等离子体特征参量变化的内在物理机制,为室外LIBS探测技术在元素定性和定量分析中光谱强度的校正提供参考。     

一种计算多导体传输线电磁脉冲响应的时域方法

基于波形松弛技术, 提出一种计算外界电磁脉冲激励下理想大地上无损多导体传输线瞬态响应的时域迭代方法。首先利用波形松弛技术对复频域内多导体传输线的电报方程进行解耦, 其中相邻导线的耦合作用等效为线上的分布源, 从而使电报方程转换为一系列关于独立导线的解耦方程组; 然后将复频域内传输线的解耦方程转换到时域, 根据时域方程建立相应的等效电路; 最后利用电路仿真软件PSCAD计算电磁脉冲激励下多导体传输线的瞬态响应。本文时域方法的计算结果与时域有限差分(FDTD) 法计算的结果进行对比, 证实了该时域方法的有效性和准确性, 这为工程和科研人员快速评估、分析电磁脉冲激励下多导体传输线的瞬态响应问题提供了一种可靠方法。     

四种磁绝缘传输线的横向空间电荷流

根据电磁场基本理论及电子运动守恒方程,导出平板、圆柱、圆锥和圆盘这4种常用传输线的横向空间电荷流的数值模型和磁绝缘临界条件。通过数值模拟得到:传输线的电压越高,无磁场的横向空间电荷流越大,但是磁缘性能却越显著;若分别增大圆柱、圆锥的几何结构因子,既有助于减小它们的无磁场横向空间电荷流又有助于增强它们的磁绝缘性能;对于圆锥,若电极夹角较大,内电极的极角较小,则对减小无磁场空间电荷流和增强磁绝缘性也有一定好处。