第一性原理计算水对缬氨酸电子结构的等效势

用第一性原理、全电子、从头计算方法构造了水溶液对缬氨酸(Val)电子结构的等效势.首先用自由团簇计算法得到能量最低时水分子与缬氨酸的相对空间位形,然后用团簇埋入自洽计算(SCCE)方法计算缬氨酸在水分子势下的电子结构,最后用偶极子势代替水分子势.结果表明:由于水溶液的存在,缬氨酸费米面下八个能级每个能级平均上升了约0.775 5 eV;水溶液对缬氨酸电子结构的影响可以很好地被偶极子势模拟.因此,所得的偶极子势可以直接运用到水溶液中蛋白质电子结构的计算中.     

水溶液分子对赖氨酸电子结构的等效势

要可靠计算在水溶液中的蛋白质分子的电子结构, 需要构造水溶液分子对蛋白质分子电子结构的等效势. 赖氨酸属于亲水的氨基酸, 在中性水溶液中带正电荷(Lys⁺). 通过基于密度泛函理论的第一性原理、全电子、从头计算, 构造了水溶液分子对赖氨酸(Lys⁺)电子结构的等效势. 首先用“自由团簇计算法”计算了一个含赖氨酸和水分子系统的电子结构, 通过调节水分子的空间位置, 求得能量最低的赖氨酸与水分子的相对空间构型. 然后以此空间构型为基础, 用“团簇埋入自洽计算法”计算赖氨酸在以水分子为外势条件下的电子结构. 最后再用“团簇埋入自洽计算法”计算赖氨酸在用偶极子代替水分子时的电子结构, 调节偶极子的极矩和位置, 使得以偶极子为外势和以水分子为外势的赖氨酸的电子结构尽量接近, 即得到了用偶极子势模拟的水溶液分子对赖氨酸(Lys⁺)的等效势. 计算结果显示, 水溶液分子对赖氨酸电子结构的主要影响是使各能级整体上移了约0.5032 eV, 并使Fermi面上的能隙增大了89%. 简单的偶极子势可以模拟水溶液分子对赖氨酸电子结构的影响.     

基于面元法的吊舱推进器性能计算

为研究吊舱推进器性能,应用势流面元法开发了定常流中计入吊舱与螺旋桨桨叶相互作用的水动力性能计算方法.基于格林定理,考虑了分布在桨叶、桨毂、吊舱、支架的定常源和偶极子的联合作用,以及推进系统尾流场中偶极子代表的势流绕流的相互作用.对库塔条件进行设定,并基于三维问题的考虑,计算中引入了横向流的影响,保证随边单元上的压力相等.为满足推型吊舱螺旋桨设计的需要,给出了有关水动力和压力分布的数值模拟结果.计算结果与相应的试验数据的比较表明,计算误差在5%以内.     

带环形翼潜体水动力导数的数值计算

在定常、有势、不可压流的前提下,对由回转体、附体围壳、十字翼和环形翼组成的潜体的水动力导数,采用奇点分布法进行了计算.计算中在潜体表面布置源汇和偶极子以模拟厚度影响及升力效应,并探讨了封闭体奇导性问题的解决方法,计算值与试验结果符合良好.在展弦比相同时,环翼升力线斜率是平面无后掠翼的两倍.     

近自由面三维振动水翼的水动力分析

采用非定常面元法对近自由面三维振动水翼进行势流数值分析.在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形.在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上布置偶极子及采用尾涡存储效应以满足库塔条件.确定了数值计算模型和相关参数,对不同展长的水翼在不同浸深、不同航速和不同振动频率...     

电子与锂原子的弹性碰撞

采用处理慢电子被原子散射的等效势模型,计算能量在0.1～15eV范围内电子与锂原子系统的弹性散射总截面和微分截面,并把计算结果与一些实验和理论值进行对比,结果吻合较好.另讨论了Hammerling交换势中比例系数γ取不同数值时对结果的影响.     

低能电子与碳原子的碰撞

采用处理慢电子被原子散射的等效势模型,计算了能量在0.1～10 eV范围内电子与碳原子系统的弹性散射总截面和微分截面,讨论了 Hammerling交换势中比例系数γ取不同数值时对结果的影响.通过计算得出:γ取0.10时,所得结果和其他的理论结果吻合得最好.     

慢电子与氖原子的弹性散射研究

采用处理慢电子被原子散射的等效势模型,计算了能量在0.1～80 eV范围内电子与氖原子系统的弹性散射总截面、动量转移截面和微分截面,并将其结果与已有的较为准确的理论和实验值进行了对比.还讨论了Hammetling交换势中比例系数取不同数值时对结果的影响.     

苯丙氨酸分子结构及其振动性质

运用Gaussian 03程序,通过分子模型模拟方法给出孤立的和水溶液中的苯丙氨酸分子的结构,并计算其振动谱,分析其63种振动模式,同时比较了孤立的和水溶液中的苯丙氨酸分子的振动模式、频率差异.计算结果能够很好地再现实验测量谱,对目前实验还未能给出的振动模式和频率做了补充.     

W原子链的结构稳定性和电子性质

使用基于密度泛函理论的第一原理平面波赝势法,研究了W原子链的结构稳定性和电子结构性质.计算表明:W原子可以形成线性链、平面之字型、二聚化以及梯子型等一系列的一维链式结构.之字型结构最稳定,其他结构为亚稳定.通过对计算所得的电子结构的讨论,发现这种现象与Peierls畸变有关,同时还讨论了这些结构的相对稳定性以及各链式结构的电子能带、态密度和电荷密度等.     

Effect of high salt concentrations on water structure

The characteristic tetrahedral structure of water is known to be disrupted by changes in pressure and temperature. It has been suggested that ions in solution may have a similar perturbing effect. Here we use neutron diffraction to compare the effects of applied pressure and high salt concentrations on the hydrogen-bonded network of water. We find that the ions induce a change in structure equivalent to the application of high pressures, and that the size of the effect is ion-specific. Ionic concentrations of a few moles per litre have equivalent pressures that can exceed a thousand atmospheres. We propose that these changes may be understood in terms of the partial molar volume of the ions, relative to those of water molecules. The equivalent induced pressure of a particular ion species is correlated with its efficacy in precipitating, or salting-out, proteins from solution.     

水液相下Phe分子与Na+配合物对映异构的DFT研究

该文采用DFT(密度泛函理论)的M06-2X、MN15方法和处理溶剂效应的SMD模型方法，研究了在水液相下苯丙氨酸与钠离子配合物(Phe·Na⁺)的对映异构.研究结果发现：手性Phe·Na⁺的对映异构可在质子只以氧为桥、以氧和氮联合为桥和只以氮为桥迁移的3个通道上实现.反应势能面计算结果表明：质子只以氮为桥迁移的反应通道最优势，其余2个反应通道处于劣势.在隐性水溶剂效应下优、劣通道的速度决定步骤的自由能垒分别为228.0和255.8 kJ·mol^-1,在显性水溶剂效应下优、劣通道的速度决定步骤的自由能垒分别降至111.7～122.0 kJ·mol^-1和142.2～145.8 kJ·mol^-1.研究结果表明：在水液相下手性Phe·Na⁺的消旋速度极慢，苯丙氨酸钠短期用于生命体同补苯丙氨酸和钠元素比较安全.     

Site-directed mutagenesis of cytochrome c shows that an invariant Phe is not essential for function

Phenylalanine 87 of yeast iso-1-cytochrome c (Phe 82 in horse heart and bonito) is phylogenetically conserved and occurs near the surface of the protein. It has been suggested that this residue is directly involved in electron transfer between cytochrome c and cytochrome c peroxidase (CCP) and may also control the polarity of the haem environment. Because Phe residues are not susceptible to chemical modification, no direct means of studying the functional role of Phe 87 has been available, so we have chosen Phe 87 as our initial target here to test the feasibility of using site-directed mutagenesis as a means of studying structure-function relationships in cytochrome c. We have changed the codon for Phe 87 to that of either a Ser, a Tyr or a Gly. The mutated genes have been introduced into a yeast strain lacking both isozymes of cytochrome c. Unlike the recipient strain, transformants grow on a non-fermentable carbon source, indicating that the mutant proteins can reduce cytochrome oxidase. The purified mutant proteins are similar to wild type with respect to their visible spectra, 20-70% as active as wild-type protein in the CCP assay, and their reduction potentials are lowered by as much as 50 mV. Thus Phe 87 is not essential for cytochrome c to transfer electrons but is involved in determining the reduction potential.     

半圆型量子线中的电子运动

在平面极坐标系下,导出电子在半圆型量子线中运动的等效薛定谔方程,与一维自由电子运动的不同之处,方程中含有一有效势Veff.讨论了有效势只与量子线的曲率有关,而不受外加限制势的影响.并说明了没有有效势时,电子的运动不符合物体运动的基本规律.     

伊乐藻对菲的去除作用及生理响应

本文以沉水植物伊乐藻为试验材料，通过模拟实验研究了伊乐藻对多环芳烃类化合物（菲）的去除作用并探讨了菲的长期暴露对水体水质、伊乐藻的丙二醛、可溶性和可溶性蛋白质含量等生理生化指标的影响．水体中菲的浓度影响水体的水质，在1mg／L菲暴露下低等藻类的生长情况受到严重抑制．两种浓度下因伊乐藻引起的对水中菲的去除率达到68．8％和71．7％．在两种浓度暴露下，伊乐藻体内的丙二醛和可溶性糖含量先降低，可溶性蛋白质含量先升高．但随着暴露时间的延长，都恢复到和初始值比较接近．伊乐藻对较低浓度的菲有很好的抗逆性，可以考虑作为水体菲污染修复的先锋物种．     

金属有机配合物晶体中倍频基团的结构优化

着重讨论该类晶体材料电子结构和分子结构的优化，发现由某些不同类型的配位键构成的八面体构型和四面体构型的配合物均有可能具有一定的倍频效应。     

机载设备电子芯片缓冲橡胶蜂窝夹层抗跌落冲击性能

 以飞机高速飞行环境下某机载设备电子芯片跌落为例,研究了电子芯片缓冲橡胶蜂窝夹层的抗冲击性能。对缓冲橡胶夹层采用不同的蜂窝构型,即分别纵向开孔、横向开孔和选择不同孔径,利用Abaqus 有限元分析软件进行仿真实验,研究蜂窝的开孔结构及孔径大小对缓冲橡胶夹层抗冲击性能的影响。结果表明,缓冲橡胶夹层的蜂窝结构相对于实体结构能显著提高其抗跌落冲击性能（提高22%~33%）,纵向开孔结构的抗冲击效果优于横向开孔结构（提高3%~6%）,而在设计范围内的孔径大小对抗冲击效果的影响不明显。     

柔性防护结构对爆炸冲击波衰减作用数值模拟1

为了应对小当量的爆炸物,减小爆炸冲击波对人员的伤害和财物的损害,研究了一种柔性防护结构。根据爆炸相似理论,对爆炸物TNT当量为3 kg的典型目标选择1∶50缩比模型,建立二维仿真简化模型。采用欧拉算法数值模拟圆柱形柔性防护结构对爆炸冲击波的衰减作用,对不同厚度柔性防护结构的防护效果进行对比研究。仿真结果表明,柔性防护结构能有效的减小冲击波超压峰值,增加正压作用时间;得到的柔性防护结构水介质防护层厚度优化值,能很好的满足防护效果与轻量便携的应用背景,对柔性防护结构设计具有参考作用。     

混合价化合物中桥配位体对其电子性质的影响

由桥配位体(bridged ligand)所联结的双金属离子所构成的混合价化合物如[(NH_3)_5Ru(Pyr)Ru(NH_3)_5]~(5+)近年来引起物理学家和化学家广泛的兴趣和重视.直至目前为止,对于该种混合价化合物的电子性质仍存很多争论,不同的理论只能解释某些特性.在所有的模型中都把桥配位体看作一个格点,而忽略了它的内部结构.本文第一次考虑了桥配位体的结构,在此基础上提出了一个6模模型,然后定义一组键合(B),非键合(N),反健合(A)基,把6模哈密顿(Hamiltonian)量变换到这个新的基中去,可得到一组三维势表面,而把所观察到的某些吸收谱和磁的圆振二色向性(MCD)谱解释为三维势表面问能级之间的跃迁,所得到的结果比不考虑桥配位体结构的结果都更符合实验事实.