硼笼烯和硼笼烷的量子化学计算

碳笼烯C_(60)的发现,在国际上掀起了碳笼烯的多方面研究热潮,人们不仅去探索合成新的碳笼烯,并且试图合成其它元素的类似物,其中,对硼元素的类似物也进行过讨论,本文报道我们曾推测过的一系列高对称性的高硼笼烷和笼烯的量子化学计算结果,为相应的合成探索提供依据.     

硼化铝结构的从头计算分子轨道法

近年来,人们对元素簇在实验和理论研究方面做了大量工作。但对于铝硼簇AlB_n的研究,仅限于实验方面,理论研究未见报道。AlB_n簇合物具有特殊的电子结构和成键特征,表现出一些特有的理化性质。AlB_n可广泛地用于增强导体和半导体材料的机械性能,还可非常有效地调节半导体材料的导电性,特别是在高温半导体材料的研究中具有重要用途。本文用从头计算方法研究了AlB_n的结构和稳定性。     

多面体碳烷(CH)_n的结构与张力特性研究

每个次甲基CH占据多面休的一个顶角,即可构成一系列对称性很高的饱和碳烷(CH)_n。自1964年Eaton首次合成立方烷以来,一些有机化学家又先后合成了正四面体烷衍生物、棱晶烷、五棱晶烷,尤其是具有最高对称性(I_k)的正十二面体烷的合成,在结构、理论和合成艺术上都是一个颇引入注目的突破。本文试图通过从头算分子轨道理论和Hellmann-Feynman力分析,对这类引起化学家诸多重视的多面体碳烷(CH)_n(n=4,6,8,10,12,20)的结构与张力特性作出探讨。     

氨硼烷:一种高性能化学储氢材料

世界范围内能源危机,气候和环境问题日渐凸显,亟需寻找合适的可替代能源.在众多新型能源中,氢能作为一种储量丰富、燃烧无污染、能量密度高的绿色能源,可以为燃料电池提供高效稳定的动力来源而引起广泛关注,如何将其安全高效的储存是氢气应用于车载燃料电池的技术瓶颈.硼氮氢类化合物由于具有储氢密度高、释氢条件温和等优点成为学术界关注热点.氨硼烷(ammonia borane,AB)为代表性化合物,其含氢量高(19.6%,质量百分比)、热稳定性适中、释氢温度低,被认为是最具潜力的新型储氢材料之一.氨硼烷中的一个正氢被金属原子取代后形成的金属氨硼烷(metal amidoborane,MAB),可以有效抑制硼吖嗪的生成.研究者们对这类储氢化合物进行了大量的理论和实验研究,改进其性能,降低释氢温度,缩短诱导期,减少挥发性有害气体硼吖嗪、氨气、乙硼烷的生成.本文从氨硼烷结构中特殊的双氢键入手,总结了氨硼烷的合成方法,并详细综述了添加剂对氨硼烷和金属氨硼烷释氢性能的影响,介绍了氨硼烷的再生以及在其他方面的研究进展,最后展望了氨硼烷的研究前景.     

浅谈高压变频器的电路拓扑结构

文章基于高压变频器的发展,论述了高压变频器的电路拓扑结构的分类,比较了高压变频器两电平电路拓扑结构和三电平电路拓扑结构的优缺点,并对两种拓扑结构进行了分析比较.     

雕画迹的拓扑结构及其形态功能分析

一个树网电路结构,经过两种不同的部分拓扑等价变化,其电流或电压效应也随之发生变化,对应于拓扑同构部分的电流、电压效应则无变化(图1)。在对我国华南、新疆泥盆纪雕画迹的研究过程中,我们也发现了同样的规律。 雕画迹是一类具有装饰特征和复杂图案由高度组织行为形成的生物遗迹,通常发育于复理石相、深水或缺氧环境中。Seilacher等曾对雕画迹的分类、形态功能、行为习性和环境意义等方面进行过研究。这些研究均是以欧氏几何学为基础的,难以认清不同雕画迹之间的形态谱系、行为习性关系和生态环境意义。     

硼烷的结构规则

本文从硼烷原子簇化合物(Bn Hm)~(q-)的结构特点出发,定义了结构特征值为μ=m q-n。易知,其成键价电子数为4n μ。根据μ值,可以直接从硼烷的分子式来预测它的可能结构。可以把硼烷分成单纯型和双联型。前者指单个封闭型,巢型或网型结构的硼烷,后者指单纯型硼烷的各种可能组合,即包括封—封,巢—巢,网—网,封—巢,封—网,巢—网的各种连结方式。硼烷的结构可按结构特征值μ来分类。对于一种类型的硼烷,有一个相应于这种结构特征的μ值。对于单纯型硼     

拓扑分子格范畴中的极限结构

范畴极限的研究是范畴论中一个重要而基本的问题。对于一个有极限与上极限的具体范畴,如果搞清楚它的极限与上极限的结构,那么这个范畴的很多性质就变为直接推论了。我们知道,拓扑分子格范畴中的上极限的结构是容易描述的,特别是上积结构很容易给出。但是,要想给出拓扑分子格范畴中的极限结构,则是一个很困难的问题。本文将利用已经得到的分子格范畴中的极限结构,给出拓扑分子格范畴中的极限构造定理。作为推论,得到了拓扑分子格范畴中的乘积、多重等子及逆系统的逆极限等的具体结构,从而回答了上述的困难问题。     

含氮的氢键团簇(Me2NH)n的量子化学从头计算研究

选择氢键团簇（Ｍｅ２ＮＨ）ｎ作为模型研究体系,采用量子化学从头计算方法（ＨＦ／３－２１Ｇ）对（Ｍｅ２ＮＨ）ｎ（ｎ＝１￣４）体系进行了结构优化。（Ｍｅ２ＮＨ）ｎ团簇有链状和环状两种模型,环状构型由于多形成的一个氢键,能量更低,结果更为稳定。另外比较（ＭＥ２ＮＨ）ｎ与（ＮＨ３）ｎ团簇,两者结构相似,但由于甲基的给电子作用,使（Ｍｅ２ＮＨ）ｎ中的氢键增强。     

蛋白质在纳米拓扑结构材料表面的吸附

蛋白质在生物医用材料表面的吸附行为与材料的生物相容性密切相关. 长期以来, 大量的研究报道基本上都集中在生物医用材料表面化学组成对蛋白质吸附行为的影响, 而单独考察材料表面拓扑结构对蛋白质吸附行为影响的研究近年来才刚刚开始. 本文介绍了材料表面纳米拓扑结构对蛋白质吸附行为影响的研究进展. 所涉及的材料表面纳米尺度拓扑变量包括粗糙度、曲面曲率和特定几何形状 等, 而蛋白质的吸附行为则包括蛋白质吸附量、吸附后蛋白质的活性和吸附蛋白层的形貌等.     

线聚焦激光辐照栅状结构靶的发射特性

近年来,世界范围内X射线激光研究在多方面取得了较大进展,引起人们广泛的注意,特别是,其中有关提高具有潜在实用价值的复合泵浦X射线激光的增益长度积(GL值)的研究是最活跃的前沿课题之一.采用新的靶型以加速冷却是一种可能的有效途径.此外,对不同结构的靶型,等离子体不均匀性的平滑和增长是大家关注的焦点问题.本文报道了线聚焦1.05μm激光辐照具有空间周期刻槽结构的栅状靶所产生等离子体的发射特性的实验研究结果.文中从空间和时间分辨的线状等离子体轴向和侧向软X射线光谱测量,空间分辨的电子温度和电子密度诊断,以及等离子体二次谐波发射测量等角度研究了栅状结构靶与激光相互作用的物理过程.通过与平面靶比较,实验观察到若干可能的激光跃迁的轴向发射增强等重要现象,表明采用这种结构的靶将可能提高复合X射线激光的增益.     

三维声学超材料的高阶拓扑态

位于"边缘的边缘"上的高阶拓扑态的发现为限制和控制光波、声波以及弹性波的传输提供了一种新思路.目前,高阶拓扑态已在二维的机械、电磁、光学、声学和弹性系统中得以实现.然而,三维声学系统中对高阶拓扑态的研究却鲜有报道.本研究针对这一现象提出了一种具有一阶表面态和二阶铰链态的三维声学超材料.该三维声学超材料可以在其布里渊区的K-H方向上形成二重简并的交线.改变超材料单胞内外耦合强度的相对大小,线性简并交线打开形成完全带隙,生成平庸型和拓扑非平庸型声学超材料.能带结构、特征频率及传输效率的分析结果表明,当内耦合强度小于外耦合强度时,带隙范围内声学超材料具有拓扑非平庸的一阶表面态和二阶铰链态;当内耦合强度大于外耦合强度时,带隙范围内声波将无法在声学超材料的任何部位传播,该声学超材料是平庸的.三维声学超材料高阶拓扑态的实现突破了二维系统的局限,在声波能量回收和高精度声传感器方面具有潜在应用前景.     

一杯咖啡背后的拓扑

日常喝咖啡,可以使我们感悟到奇妙的拓扑学原理。我们均匀搅拌咖啡,咖啡静止后会有一个分子回到初始位置,这是经典的布劳威尔不动点定理,我们用代数拓扑的方法加以证明;咖啡拉花经过搅拌后变得愈发复杂,但是咖啡拉花的抽象模式保持不变,这反映了曲面同胚映射的动力学特性,可以用泰希米勒空间和布劳威尔不动点定理加以证明。     

分子拓扑指数的理论和应用

分子拓扑学是图论、拓扑学、化学、计算机科学相互交叉的一门新学科,分子拓扑指数是分子拓扑学最重要的组成部分。本文在文献[1—16]的基础上纲要式地介绍了拓扑指数的理论和应用。包括结构式的图形化,分子图的矩阵化,矩阵的数值化,以及拓扑指数在分辨同分异构体的结构、研究结构与性质的定量关系、设计合成路线等方面的应用。     

云母和石墨表面结构的激光检测原子力显微镜研究

1986年,Binnig等人研制成功第一台原子力显微镜(AFM)。和STM不同,AFM不受样品导电性的限制,因而其应用领域更为广阔。1988年,国外开始对AFM进行改进,研制出激光检测原子力显微镜(Laser-AFM)。1989年,国外的Laser-AFM达到了原子级分辨率。目前,AFM已发展成为一种十分重要的表面分析仪器。我们在已有的STM和AFM基础上,又成功地研制出国内第一台全自动Laser-     

激光碳氮硼共渗对金属表面性能的影响

目前改变金属工件表面的化学、物理和机械性能的方法,通常采用使工件表层与介质起化学作用的常规化学热处理方法。这种方法的缺点是处理周期长、工件变形大、消耗合金元素多、能源消耗大、需要淬火介质、处理时还有污染。近年来人们采用大功率激光束作为热源,对金属材料表面作强化处理,如相变硬化、合金化、包覆和非晶化等研究已取得了显著的进     

阿秒激光脉冲的产生与操控

随着激光技术的发展,激光的脉宽不断减小.21世纪初,研究者首次突破飞秒的界限,在实验室产生了孤立的阿秒脉冲,由此打开了阿秒科学的大门.目前最短的激光脉宽达到了43 as,这为超快光学测量带来了前所未有的时间分辨率,阿秒科学也成为近20年来超快光学领域最重要的成就之一.虽然少周期驱动光、偏振选通、双色光等多种方案已经被用...     

相变储热单元内肋片结构的拓扑优化

以管壳式相变储热系统为研究对象,以强化储热系统的换热能力为目的,基于拓扑优化原理,建立了二维相变储热系统模型,对储热系统模型的传热能力进行了研究,讨论了不同的肋片设计对于传热能力的影响.研究结果表明:通过与传统肋片模型传热能力对比,验证了拓扑优化的优越性和可靠性;揭示了自然对流对于肋片优化和系统换热能力的影响规律;通过对肋片进行了几何重构并对重构模型进行数值模拟验证,证明了重构模型的准确性和可靠性,为实验验证打下基础.     

代谢网络进化过程中拓扑结构与功能之间的关联

代谢网络进化过程中酶的拓扑连接与它们的功能之间具有怎样的关联呢? 这种关联在亲缘关系较近的物种间是否具有一定的相似性呢? 以叶绿体和其内共生祖先蓝藻(Synechococcus sp. WH8102, syw)的代谢网络为对象, 以大肠杆菌、拟南芥和红藻的代谢网络作为对照,研究酶的连接度与其功能之间的关联. 结果表明, 各个物种中不同代谢通路和性质分类(EC)的酶都具有不同的平均连接度, 但是同一代谢通路或性质分类的酶在叶绿体和蓝藻syw中显示非常相似的连接度. 另外, 叶绿体与蓝藻syw之间的保守模块, 如氨基酸代谢等, 具有明显更高的平均连接度. 而且, 叶绿体和蓝藻中的同工酶都比其他酶具有更高的连接度, 对应基础类代谢通路, 并存于二者之间的保守模块中. 因此, 尽管内共生过程中叶绿体代谢组发生了较大的重组, 但是网络拓扑结构与功能间的关联仍然与其祖先细菌蓝藻非常相似, 说明这种关联可能用于衡量进化过程中物种间亲缘关系远近的程度.