甲硫醇在Cu(111)表面的解离吸附: 密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法和平板模型研究了CH₃SH分子在Cu(111)表面的吸附反应.系统地计算了S原子在不同位置以不同方式吸附的一系列构型, 第一次得到未解离的CH₃SH分子在Cu(111)表面顶位上的稳定吸附构型,该构型吸附属于弱的化学吸附, 吸附能为0.39 eV. 计算同时发现在热力学上解离结构比未解离结构更加稳定. 解离的CH₃S吸附在桥位和中空位之间, 吸附能为0.75-0.77 eV. 计算分析了未解离吸附到解离吸附的两条反应路径, 最小能量路径的能垒为0.57 eV. 计算结果还表明S―H键断裂后的H原子并不是以H₂分子的形式从表面解吸附而是以与表面成键的形式存在. 通过比较S原子在独立的CH₃SH分子和吸附状态下的局域态密度, 发现S―H键断裂后S原子和表面的键合强于未断裂时S原子和表面的键合.     

基于分层的层内无线传感网络数据融合

无线传感网络数据融合能够有效减少传感节点的数据通信量,减少节点的能量消耗,延长了网络的寿命。本文提出了节点分层算法,在层内传感节点加入了具体的数据融合算法,利用拉依达准则对节点收到的数据进行异常数据检测,在上层节点利用主成分分析对剩余数据进行数据融合。通过仿真实验得出该算法数据融合结果准确率好。     

基于卷积神经网络的食物识别及实现

在超市无人结算服务中,使用电子标签对部分货物如水果、蔬菜等进行结算的成本过高、便捷性不高,至今依然采用人工结算的方式。针对这一问题,本文提出了基于卷积神经网络的食物识别方法。通过自建水果数据集来训练卷积神经网络分类模型;基于训练后的模型构建可视化平台进行食物识别。实验结果表明,利用卷积神经网络的食物识别的预测准确率为96.34%。     

基于规则与感知的水声网络MAC协议

针对水声网络(UAN)媒体访问控制(MAC)协议采用RTS/CTS握手机制,导致信道利用率和网络吞吐量较低的问题,提出一套信道访问规则,基于该规则设计了节点状态感知的水声网络MAC(RP-MAC)协议.当接收节点不在收发状态,并且其他邻居节点也都不在接收状态时,发送节点才会尝试发送一到多个报文给接收节点.节点通过侦听和...     

g-C3N4纳米带的电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用密度泛函理论的第一性原理方法研究了扶手椅型g-C₃N₄纳米带（AC-g-C₃N₄NRs）和锯齿型g-C₃N₄纳米带（ZZ-g-C₃N₄NRs）的电子结构和光学性质。结果表明：AC-g-C₃N₄NRs和ZZ-g-C₃N₄NRs的边缘H原子均能稳定存在。AC-g-C₃N₄NRs的价带顶主要由多数N原子贡献,而ZZ-g-C₃N₄NRs的价带顶主要由CH边缘附近的N原子贡献。AC-g-C₃N₄NRs的导带底主要属于纳米带一侧边缘或两侧边缘附近的C原子和N原子,而ZZ-g-C₃N₄NRs导带底主要属于ZZ-g-C₃N₄NRs的NH边缘附近的C原子和N原子。AC-g-C₃N₄NRs和ZZ-g-C₃N₄NRs的吸收系数和反射率都随纳米带宽度的增加而增加。随着AC-g-C₃N₄NR宽度的增加,吸收系数在低能区域产生明显的蓝移现象。     

Faceting transitions in crystal growth and heteroepitaxial growth in the anisotropic phase-field crystal model

We modify the anisotropic phase-field crystal model(APFC),and present a semi-implicit spectral method to numerically solve the dynamic equation of the APFC model.The process results in the acceleration of computations by orders of magnitude relative to the conventional explicit finite-difference scheme,thereby,allowing us to work on a large system and for a long time.The faceting transitions introduced by the increasing anisotropy in crystal growth are then discussed.In particular,we investigate the morphological evolution in heteroepitaxial growth of our model.A new formation mechanism of misfit dislocations caused by vacancy trapping is found.The regular array of misfit dislocations produces a small-angle grain boundary under the right conditions,and it could significantly change the growth orientation of epitaxial layers.     

Energetics and electronic structure of a single copper atomic chain wrapped in a carbon nanotube: a first-principles study

In the generalized gradient approximation, the energy and electronic structure are investigated for a single copper atomic chain wrapped in (4, 4), (5, 5) and (6, 6) armchair carbon nanotubes by using the first-principles projector-augmented wave potential within the framework of density functional theory. The results show that the (4, 4) and (5, 5) tubes are too narrow to wrap a Cu chain, but the (6, 6) tube is nearly ideal to wrap a Cu chain on its centre axis. Wider tubes are anticipated to wrap more than one Cu chain spontaneously with forces amounting to a fraction of a nanonewton. Although the tube--chain interaction decreases with the increase of the tube diameter of (4, 4), (5, 5) and (6, 6) successively, the charge density of the Cu@(6, 6) combined system still does not show complete superposition of that of the pristine (6, 6) tube and Cu chain. Successively reducing the restrictions of (4, 4), (5, 5) and (6, 6) tubes on the Cu chain leads to a reduction in shift of the highest peak of the Cu chain towards lower energies, that is from -0.5177~eV of the isolated Cu chain to -1.36785~eV, -0.668~eV and -0.588~eV for the Cu@(4, 4), Cu@(5, 5) and Cu@(6, 6) systems, respectively. In reverse, the strong metallic character of the Cu chain also enhances the metallic character of the combined systems so that the broader pseudogaps of the pristine carbon nanotubes around the Fermi level change into the narrow pseudogaps of the combined systems.     

高稳定性黑米碳点的绿色合成及其细胞成像应用

以绿色廉价的黑米为碳源,采用简单的水热法一步合成了碳点(carbon dots,CDs)。所合成的CDs不仅对pH、NaCl溶液和温度变化不敏感,并且不受多种金属离子的影响,表现出优异的稳定性。同时,CDs在较短波长范围(410~470 nm)表现出激发不依赖的发射行为,在较长波长范围(470~510 nm)又表现出弱激发依赖的发射行为。由于其优异的荧光特性、稳定性和低毒性,我们将其应用于人口腔角质形成细胞(Hok)、宫颈癌细胞(Hela)和骨髓间充质干细胞(MC3T3)的体外成像。     

高稳定性黑米碳点的绿色合成及其细胞成像应用

以绿色廉价的黑米为碳源,采用简单的水热法一步合成了碳点(carbon dots,CDs)。所合成的CDs不仅对pH、NaCl溶液和温度变化不敏感,并且不受多种金属离子的影响,表现出优异的稳定性。同时,CDs在较短波长范围(410~470 nm)表现出激发不依赖的发射行为,在较长波长范围(470~510 nm)又表现出弱激发依赖的发射行为。由于其优异的荧光特性、稳定性和低毒性,我们将其应用于人口腔角质形成细胞(Hok)、宫颈癌细胞(Hela)和骨髓间充质干细胞(MC3T3)的体外成像。     

pH响应型碳点的荧光机制和生物医学应用

碳点(CDs)作为一种新型的零维碳基纳米材料,由于其优异的荧光性质、良好的生物兼容性、低细胞毒性以及丰富的表面官能团等性质,在荧光传感和生物医学领域具有巨大的应用潜力。特别是针对肿瘤弱酸性的微环境特点,设计pH响应型碳点来实现对肿瘤的特异性治疗将尤为重要。本文对近年来基于pH响应型碳点的研究工作进行了系统的调研,综述了pH响应型碳点的荧光机制及其在pH传感、生物成像及癌症治疗等生物医学领域的应用,并对pH响应型碳点目前面临的主要挑战以及未来发展的方向进行了展望。