水溶液势对丙氨酸电子结构影响的模拟

使用基于密度泛涵理论的第一性原理计算方法, 模拟了水溶液对丙氨酸电子结构的影响并构造了偶极子等效势. 计算过程分为三步: 首先用“自由团簇计算法”计算了丙氨酸和水分子系统总能量最低的几何位形; 然后基于这一位形, 再由“团簇埋入自洽计算法”得到了水分子外势下丙氨酸的电子结构; 最后用偶极子代替水分子, 并重新计算了丙氨酸的电子结构. 在第三步工作中通过调节偶极子使得丙氨酸电子结构与第二步中水分子外势下的电子结构尽可能地接近. 计算结果表明, 水溶液对丙氨酸电子结构的影响主要是使来自甲基的电子态升高了约0.14 Ry, 使其余各电子态升高了约0.059 Ry, 并使费米面上能隙变宽25%. 偶极子势较好地模拟了水溶液对丙氨酸电子结构的影响. 这将会有效地减少以后的计算量.     

原子-键电负性均衡方法融合进分子力场(ABEEM/MM)应用于蛋白质BPTI水溶液的分子动力学模拟

利用ABEEM/MM浮动电荷模型对蛋白质BPTI分子的水溶液进行了分子动力学模拟, 验证了模拟参数(包括ABEEM参数和力场参数)的正确性以及可转移性. 结果表明, 对蛋白质BPTI水溶液模拟所得的蛋白质中各类非氢原子的位置与实验晶体结构相比的均方根位移偏差较小, 即模拟所得的BPTI结构与实验晶体结构具有较好的一致性; 计算得到的径向分布函数表明, ABEEM/MM模型很好地体现了蛋白质和周围水分子的静电极化, 并且溶质与溶剂之间强烈的氢键作用使溶液中BPTI分子的体积变大.     

O_2-水溶液的分子动力学模拟

小的非极性分子在水溶液中的行为对非极性分子水溶液化学性质的研究十分重要,它们在涉及到蛋白质,胶束,及膜等复杂体系的疏水效应的研究中可作为简单而又方便的模型.N_2水溶液的Monte Carlo模拟和He,Ne,Xe等水溶液的分子动力学(MD)模拟研究都表明,小的非极性溶质对液态水有结构促进(Structure promoting)作用.另一方面,对柔性的水分子进行的液态水分子动力学模拟表明,周围环境对水分子本身结构有很大影响,这种影响反映了环境的作用.对非极性小分子水溶液的进一步研究应该在考虑溶质对液态结     

利用超导传输线谐振腔可获得量子点团簇态等......

基于量子力学的特性, 量子信息有望以崭新的原理和方法, 开拓出后摩尔时代的新一代信息技术, 成为国际上竞争激烈的研究领域. 中国科技大学量子信息重点实验室郭光灿研究小组提出一种有效的方法, 利用超导传输线腔产生空间分离双量子点团簇态. 当双量子点分子的能级与超导传输线腔的全波频率都满足特定条件时, 在量子点门电极施加交变电场脉冲可一步完成团簇态的制备. 另外, 他们发现即使考虑双量子点分子系统的主要噪声源, 仍然可以一步制备高保真度的团簇态. 相关研究论文发表在2008年12月5日Physical Review Letters, 101: 230501上. ......     

高氧化态钼簇合物的电子结构和化学键——多中心d-pπ键的存在和性质

本文通过对一系列二至六核高氧化态钼簇合物电子结构的计算和分子轨道分析,提出了该类型钼簇中存在多中心d-pπ这一新化学键形式的观点;导出了半定量计算d-pπ作用能的群轨道角重迭公式;讨论了该公式中的d_M~G轨道空穴数,桥原子能级(或电负性)和几何环境等因素与桥键强度、键长、键角及Mo-Mo'键强度的关系.     

新型聚苯胺团簇的飞秒非线性吸收

发展新型的光子开关在光计算和光通讯领域里具有重要的意义.团簇——作为空间尺度,是零点几到几十纳米的原子或分子的微观和亚微观聚集体显示出与通常固体材料不同的电子和光学性质.目前,无机纳米材料大的三阶非线性光学效应已引起了国内外的重视,深入的研究可望将团簇开发成一类具有特殊性能的非线性光学材料.本文报道一种嵌埋于有机玻璃(PMMA)中的聚苯胺(PAn)团簇的飞秒非线性光学特性.采用飞秒瞬态吸收激光光谱技术分别测量了近共振和非共振条件下的PAn团簇的光激发和弛豫过程,测量结果显示出PAn团簇的量子尺寸效应导致了其具有比纯聚苯胺固体薄膜更快的光学响应过程.     

量子化学从头计算法研究C70的分子静电势

C_(60)和C_(70)是富勒烯家族中最重要的两个成员,几种制备方法获得的富勒烯产物都是C_(60)和C_(70)的混合物.~(13)C-NMR谱观察到C_(70)有5个峰存在,单晶X射线衍射、中子衍射和从头计算研究都一致确认C_(70).是具有D_(5h)点群对称性的外形酷似橄榄球的分子.分子的许多物理化学性质都与其静电势密切相关,分子静电势对于研究分子与带电离子和极性分子的相互作用机制具有重要价值.目前用实验方法直接精确地测量富勒烯球内外的静电势尚十分困难,用非经验的量子化学从头计算法精确地计算富勒烯的静电势是一项十分有意义的课题.最近作者曾用Hartree-Fock/6-31G从头计算法获得了C_(60)的分子静电势,并解释了C_(60)的电子亲合势、低温堆积结构和碱金属掺杂化合物结构等实验事实.本文继续在Hartree-Fock/6-31G从头计算法水平研究C_(70)的分子静电势,并与C_(60)进行对比分析.     

VO3+团簇部分氧化乙烯的理论研究

提高催化剂的活性和效率是当代化学面临的三大挑战之一. 然而, 催化活性点的位置、反应机理和选择性, 以及在分子和电子结构水平上对异相催化的理解在大多数情况下依然不清楚. 气相团簇是研究固相催化剂活性位点的理想模型, 因为它们具有完整的结构和尺寸依赖性, 并且能够通过实验和理论进行研究. 对团簇反应的研究能够为相应的固相催化过程提供机理方面的深入理解. 由于钒的氧化物是一类在工业上被广泛应用的重要催化剂, 因此国际上进行了很多关于钒氧团簇的实验和理论研究, 以便能够在分子水平上加深对钒氧化合物催化活性的理解. 相对于实验, 团簇理论计算的优势在于能够详细给出反应路径和中间体, 从而明确阐述反应机理. 迄今为止, 研究人员已经从理论上详细研究了很多钒氧团簇和烃类的反应, 如: VO2+与乙烯、乙烷、丙烯、丙炔、丙烷; VO2与甲烷、乙炔; VO3与乙烯、丙烯的反应.     

用飞行时间质谱研究气相偏硼酸钠团簇的产生和结构

硼是元素周期表中ⅢA组元素,由于价电子的数目比价轨道的数目少,是一个典型的缺电子元素。B原子的缺电子性使得硼酸盐具有丰富、独特的几何和电子结构。硼酸盐是一类重要的光学材料和化工试剂,如硼砂是一种很好的高温溶剂,β-NaB_2_4(BBO)是近年发现的性能优良的紫外非线性光学材料。团簇是介于气相和凝聚相之间物质的一种新的存在状态,研究团簇的结构、形成和增长规律,有助于从分子层次上认识相变、结晶和晶体的生长等过程。我们用激光气化含水的硼氢化钠固体的方法,首次产生了3组分团簇NaBO_2团簇的正离子,并且,用飞行时间质谱研究了团簇离子的强度分布。     

甲醇为探针研究活性光系统Ⅱ次级电子给体TyrZ与底物水分子作用机制

光系统Ⅱ（PSⅡ）次级电子给体TyrZ担负调控原初电荷分离和水的催化氧化功能. 目前有两类TyrZ调控机理模型被提出: 一类是TyrZ通过与底物水分子直接作用调控水氧化; 另一类是TyrZ处于疏水环境中, 不与底物水分子直接作用, 而是借助与His190之间氢键强度的变化调控水氧化. 本文利用低温电子顺磁共振技术研究与水分子类似的甲醇分子对活性PSⅡ中TyrZ氧化还原特性的影响, 发现当Mn簇处于S2和S0态时, 甲醇分子的存在能够明显促进TyrZ的低温氧化和TyrZ•的低温还原. 理论计算显示: (1)当甲醇分子与Tyr直接作用时会导致Tyr氧化变难; (2)伴随环境极性降低, Tyr的氧化变得容易. 综合这些结果, 我们推测在活性PSⅡ中甲醇分子不与TyrZ直接作用, 甲醇对TyrZ的低温氧化及TyrZ•的低温还原的促进作用可能是由于甲醇分子替换PSⅡ内部的水分子, 降低了TyrZ-His190周围环境的极性, 使TyrZ与His190之间的氢键强度增加所致. 鉴于甲醇分子与水的类似性, 以上结果支持我们最近提出的活性PSⅡ中TyrZ不与水分子直接作用的观点.     

水合锰(Ⅱ)结构的量子化学和ABEEM/MM研究

应用新一代可极化分子力场——原子-键电负性均衡浮动电荷分子力场ABEEM/MM,结合精密量子化学方法, 构建了精确的Mn²⁺-H₂O 相互作用的势能函数, 确定了相关参数.将该势能函数用于计算[Mn(H₂O)_n]²⁺(n=1~12)的结构和结合能, 得到了与量子化学一致的结果. 进一步对Mn²⁺水溶液进行ABEEM/MM 动力学模拟, 得到的Mn²⁺–O 径向分布函数的第一和第二最高峰分别处于0.218 和0.435 nm 处, 积分得到第一和第二水合层的配位水分子数分别为7.03 和17.74; 对于O–Mn²⁺–O 角度分布函数, 其第一和第二最高峰分别位于80°和140°附近, 这些结果与实验和其他理论方法的结果有很好的一致性. Mn²⁺的极化作用使得第一水合层中水分子的键长明显增长, 键角明显减小; 而Mn²⁺对第二水合层及外层水分子的结构影响较小. 分析体系的电荷分布表明, 与ABEEM-7P 纯水相比, Mn²⁺水溶液中参与形成氢键的氢原子和孤对电子的电荷变化较大, 且Mn²⁺和其邻近的水分子间存在明显的电荷转移.     

空间微小碎片撞击对太阳电池表面损伤的评估方法

利用等离子体驱动微小碎片加速器, 开展空间微小碎片撞击对太阳电池表面损伤的地面模拟实验, 得到了微小碎片撞击对太阳电池表面损伤的平均表面损伤系数和撞击损伤方程, 并分别提出了利用平均表面损伤系数和撞击损伤方程评估空间微小碎片撞击对太阳电池表面损伤的评估方法. 结合master2005空间碎片分布模式计算得到的空间微小碎片分布规律, 采用这两种评估方法分别对800 km轨道高度航天器太阳电池遭受微小碎片撞击引起的表面损伤率进行了评估. 计算结果表明这两种方法能够相互验证, 并且发现空间微小碎片撞击对太阳电池的表面损伤主要由5~500 μm碎片撞击引起.     

论桥面防水设置的重要性

论述了桥面水对砼桥梁的危害,并对设置桥面防水系统的重要性进行分析,同时对桥面系构造必须注意的要点和部分桥梁防水实用技术及施工方法作了介绍。     

苏北浅滩波浪传播速度的高频地波雷达探测

应用雷达波Doppler正频移与负频移信号联解波速和径向流速方法, 在2011年7月苏北浅滩高频地波雷达观测试验中实现潮间浅滩海面波浪传播速度的观测. 基于频移与波速两级数据质量控制后统计的苏北浅滩平均波速平面分布图, 可分辨出与潮间浅滩、水下岸坡和潮汐水道等浅滩地貌单元相关的波速分区格局. 同步检验表明： 雷达观测波速与现场观测水深的关系统计意义上遵循微幅波理论, 径向流速较大条件下的波速观测质量较好, 复杂地形所致双向波速不等现象导致波速观测质量降低, 高频地波雷达是潮间浅滩动态遥感监测的潜在工具.     

砖混轻钢加层结构的非线形时程分析

轻型钢结构加层的优越性使其应用前景越来越广泛,然而由于鞭鞘效应,轻型钢结构自身的层间位移不能满足设计要求。目前,应用摩擦阻尼器对轻钢加层结构进行减震是经济有效的抗震措施。文中以常遇地震下的位移为控制目标,运用ANSYS通用有限元程序,采用非线性时程分析方法对安装有摩擦耗能支撑的轻钢加层结构进行内力和位移的计算。并根据摩擦阻尼器阻尼比的不同取值,建立计算模型,经过计算表明:安装有摩擦耗能支撑的轻型钢结构本身消耗了大部分的地震能量,减轻了主体结构的震害;轻钢加层结构的层间位移可以满足预期目标。     

蚊子腿表面多级微纳结构的超疏水特性

蚊子是一种能够在水面自由起落、行走、产卵而从不溺水的两栖昆虫.报道了蚊子腿表面的超疏水机理.单根蚊子后腿在水面上的静态承载力平均可达600μN,是整个蚊子体重的20多倍,而利用柔软细钢丝做成的外观形状、结构和尺寸与蚊子腿几乎一致的"钢丝腿",其水面承载力仅为85μN.扫描电子显微镜观察发现,蚊子腿表面被大量有序排列的、瓦片状的、尺寸在十微米级的空心鳞片覆盖,鳞片表面整齐排列了亚微米级的纵肋和纳米级的横筋结构蚊子腿部表面具有很强的疏水性,静态接触角约为153°.理论分析表明,蚊子腿表面上的微纳多级结构是其具有超疏水性和高可靠性表面承载力的根本原因.     

盐度影响全氟辛烷磺酸对海水青鳉(Oryzias melastigma)的毒性

全氟辛烷磺酸(PFOS)是广受关注的持久性有机污染物之一. PFOS广泛存在于河口和近海岸等复杂盐度区, 然而目前对不同盐度影响下的PFOS毒理行为研究较少. 本文以海水青鳉(Oryzias melastigma)鱼为模型, 比较不同盐度条件下, PFOS暴露对鱼卵孵化和发育的影响. 结果表明, PFOS在鱼卵内的蓄积量随着盐度升高而呈现上升的趋势. 在低盐度和高盐度下, PFOS暴露均提高鱼卵孵化率, 而低盐度下的两周孵化率比高盐度高. 进一步比较了3种盐度下(30‰,15‰和5‰)PFOS对鱼卵心脏发育相关基因表达影响的差异. PFOS对过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)的调节受盐度的影响, PPARa和PPARb的表达量在低盐度下相对高盐度下高. 盐度对PFOS调节环加氧酶(COX-2)和心脏相关蛋白(SMYD1)的作用效果与PPAR相似. 而盐度不影响PFOS对心脏发育特异性转录因子(GATA4和BMP4)和钠钾离子ATP酶(ATPase)的调节作用. 研究结果揭示了盐度是全氟类化合物毒性的一个影响因素, 有助于广盐度地区PFCs化合物的毒性评估.     

遮阳网棚滴灌西红柿需水量在尼日利亚试验研究

通过对遮阳网棚西红柿滴灌条件下棚内外气温、地温、蒸发量和土壤含水量等进行试验研究取得的大量现场观测数据分析,结果表明：网棚不仅具有良好的遮阳降温效果并能保证作物在旱季的正常生长;而且网棚内旬平均气温值与作物需水量存在密切的（量比）关系,可作为指导尼国反季节大力发展遮阳网棚滴灌种植诸如茄子、黄瓜、豆角等蔬菜的依据。     

后处理条件对Ru(核)-RuO2(壳) 纳米颗粒结构和形貌的影响

利用光电子能谱仪(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱(EDS)研究了后处理条件(不同酸度的洗液及基底)对电化学合成的Ru(核)-RuO₂(壳) (RNCO)纳米颗粒的结构和形貌的影响. 结果发现, 直接用水洗的RNCO纳米颗粒会在铜基底上组装成线或棒, 而在单晶硅基底上没有发生明显的组装行为. 在稀盐酸洗涤过程中, RNCO的核壳结构被破坏, 并且各自发生聚集和生长, 当产物置于硅片上时, RNCO明显分离为RuO₂膜和金属Ru颗粒; 当产物置于Cu片上时, Ru生长成为方形颗粒, RuO₂颗粒黏附其上. 在浓盐酸中, RNCO的核壳发生化学反应生成新的钌氧化物相, 新物相以膜的形式铺展在硅片上, 而在Cu片上呈现角状结晶.     

水旱稻分化与节水抗旱稻

 普通野生稻在向栽培稻演化的过程中,形成旱稻和水稻两类适应不同土壤水分条件的生态类型,其中旱稻先于水稻驯化且长期受到“产量-抗旱性”的“双向选择”。采用“双向选择”策略,可将水稻的高产优质特性与旱稻的节水抗旱特性整合,育成节水抗旱稻。节水抗旱稻的水分利用效率高、抗旱性强,适合于“旱直播旱管”的绿色栽培模式,既可在水田不淹水栽培,又可在旱地或山坡地直播种植,拓展了栽培稻的种植空间。节水抗旱稻生产过程中可大幅度节约灌溉用水、减少面源污染和甲烷排放,降低劳动成本。