太阳风暴能消除大气层部分电子

<正>在强烈的太阳风暴期间,太阳表面的高能粒子被抛射到太空中,当这些粒子与地球大气层顶端碰撞时,会导致极地上空区域获得过量的电荷。然而,新研究发现这些太阳风暴也能产生反效果,使特定区域的电荷流失,直到那里的带电粒子几乎完全被消除。而这种奇特的现象导致大气层上层出现一些电子“几乎被清扫干净”的区域。研究者表示,对     

配位化合物手性异构体绝对构型的命名

手性配合物是一类重要的配合物,它与生物化学和合成化学有着密切的联系。这类配合物的数量越来越多,也越来越多引起人们的重视。因而对这类化合物需要有一个统一的命名法。但由于手性配合物绝对构型的命名极为复杂,过去化学文献上对同种构型曾出现过多种命名,较为混乱,不同的命名法又各有其局限性。1970年国际纯化学与应用化学联合会(IUPAC)总结过去各法,提出一套新的命名法^〔1〕,用于表达八面体手性配合物的绝对构型和构象,作为国际通用命名法。由于它的重要性,美国化学教育杂志^〔2〕和日本化学教育杂志^〔3〕均对该命名法作了较详细的介绍,现该命名法已广泛用于化学文献和有关配位化学的教材中^〔4〕。1980年中国化学会公布的《无机化学命名原则》^〔5〕中,没有对配合物的绝对构型的命名加以规定,但我国仍可引用IUPAC命名法。本文对IUPAC命名法中关于手性配合物的绝对构型的命名加以介绍,对适用于三个二齿配体组成的配合物的“三叶螺旋桨法”也作简要的介绍。IUPAC 命名法1.基本原理 以含两个二齿配体的顺式八面体螯合物为例,图1表示由两个二齿配体AA、BB和两个单齿配体所组成的螯合物,图中二齿配体用粗线表示。其右边两条相交的线,表示互不正交的二齿配体AA和BB的相对位置,虚线表示AA在纸面下,实线表示BB在纸面上。因AA和BB为互不正交的两条斜线,可由AA和BB确定一个圆柱面,再由圆柱面与BB确定一螺旋线,由右手螺旋或左手螺旋决定螯合物的绝对构型为△或Λ。图1(a)表示右手螺旋△,(b)表示左手螺旋Λ。由AA和BB决定螺旋线的步骤可由图2说明。图1.确定含有两个二齿配体——手性配合物的绝对构型图2.(a)右手螺旋△或δ (b)左手螺旋Λ或λa.对于互不正交且不在同一平面的两条斜线AA和BB有一条唯一的公共法线NN′,以AA为轴,NN′为半径作一圆柱面,BB则为圆柱面上N点的切线。b.在圆柱面上确定一条螺旋线。使BB为螺旋线的切线,切点为N点。c.确定螺旋线是右手螺旋或是左手螺旋,可用AA的转向来确定。在图1(a)中,AA要向右转动一个角度才能与BB重合,图1(a)的配合物按以上步骤作图,得图2(a),故该配合物为右手螺旋式,同理,图1(b)按此法作图得图2(b),即为左手螺旋式。此外也可用手来确定,即用姆指与轴线AA平行,使四个指头顺着螺旋线上升的方向,如果右手能适合,则为右手螺旋,反之为左手螺旋。图3是确定绝对构型的例子,配体为氨基酸所形成的两种手性配合物,首先用粗线代替配体,定出AA和BB后,按上述的方法确定其螺旋线的取向。图3.决定二齿配体手性配合物绝对构型的例子2.用于含三个二齿配体的手性异构体 三个二齿配体组成的八面体螯合物具有三重轴,将其投影在与其三重轴正交的平面上,得图4(a)。图4(b)为另一种画法,更便于确定构型,将图4(b)中的三条粗线分别组合成含两条粗线的八面体,得图4(c)、(d)、(e)一组组合(也可以得到其它组合)。任取其中一个按上节所述的步骤处理,都得到其△构型,故决定三个二齿配体的八面体手性配合物的构型时,只要选其中一种组合来决定即可。图5是三个乙二胺与金属形成的配合物决定构型的例子。图4.3个二齿配体手性配合物的绝对构型 图5.三乙二胺的金属配合物的绝对构型3.用于含多齿配体的八面体螯合物具有三个二齿配体螯合物的命名原则可适用于此,即根据所有螯合环的相对位置,将代表螯合环的粗线组合成对,形成若干顺式螯合物,对每个“粗线对”组成的顺式螯合物按上述的方法命名,给予相应的符号△或Λ,多齿螯合物“粗线对”的△数若大于。Λ数,则表示为△,反之表示为Λ。“粗线对”的组合也可按下列方法进行。如图6(a)为四齿配合物,以依次相连的粗线表示,若将图中联结两条粗线间的中段去掉,则成为两条分离的斜线(图6(b)),则其绝对构型与图4(d)一致,故此螯合物为△,命名为“斜螯环对(Skew chelate pair)△”,如三乙基四胺的α异构体属此种构型。图6.四齿配体螯合物(b)属△型 (a)为“斜螯环对△”构型图7(a)是四齿配体的另一种构型,如果去掉中间的一段粗线后成为图7(b),它恰和图4(c)互为镜象(与图4(d)及(e)也是镜象关系),故为Λ型,该螯合物命名为“斜螯环对Λ”,如三乙基四胺的β异构体属此种构型。图7.四齿配合物的另一种构型(b)属Λ型 (a)为“斜螯环对Λ”构型图8(a)代表具有六齿配体的螯合物,如edta的螯合物,用五条相连的粗线表之,中间一条粗线两端各与另外两条相连,若去掉中间一段,则将其余四条两两组合成三组“斜线对”,得图(b),(c)、(d),图8(c)与4(d)一致,故为Λ构型,图6(b)和图4(c)互为镜象,图6(d)和图4(e)互为镜象,故其构型为Λ。对该六齿配体的螯合物命名为“斜螯环对Λ△Λ”,因为图6的(b),(c)、(d)出现的顺序是任意的,故表示为ΛΛ△或△ΛΛ均可。 图8.六齿配体的螯合物(b)、(c)、(d)为三组斜线对(a)为“斜螯环对Λ△Λ”构型图9(a)表示五齿配体的螯合物,可组成两组斜线对,二者互为镜象,分别为△和Λ构型,因而难以明确命名,故暂时命名为“螯环末端的斜螯环对Λ”。图9.五齿配体螯合物(a)为“螯合环末端的斜螯环对Λ”4.用于构象 除由于螯合环不对称分布,使配合物具有手性外,与中心原子相联的螯合环的构象也会产生手性异构现象,如乙二胺的两种交叉式δ或λ,键合到中心原子形成折叠的五员环,如以中心原子与C－C键的中点的联线为二重轴,则产生两种交叉式的配合物(如图10(a)和(b)),其螯合环的构象是σ还是λ,也可用类似方法来确定。与构型命名不同之处是用于构型时一个螯合环用一条粗线表示,而在确定螯合物构象时,一个螯合环要定出两条斜线来确定螺旋线。现在规定联接两个配位原子的联线为AA(如乙二胺的两个氮原子),图10为两个对映体在纸面上的投影,联线AA位于纸面,与两配位原子相邻的两个环上原子的联线为斜线BB,BB在纸面上,中心原子M在纸面下,位于两线的交点上,根据AA与BB的相对位置,即可决定构象是δ还是λ。图10(a)与图1(b)一致,构象为λ,图10(b)和图1(a)一致,构象为δ。 图10.决定螯合环构象的例子三叶螺旋桨命名法三叶螺旋桨法适用于三个二齿配体生成的八面体配合物,使用较为方便,但应用范围不广,而IUPAC规定的方法则可广泛的用于各种类型的配合物。首先规定三叶螺旋桨的手性,由图11可见当顺着螺旋桨主轴向下看时,叶片粗线的一边表示向着我们的方向,用四个指头握拳,姆指顺着主轴的方向,当叶片细线边向粗线边运动时,如果运动方向与左手的四个指头的指向一致,则为左手式,以△代表。即左手螺旋桨在顺着主轴向前方运动时,在叶片上任取一点,这一点画出的轨迹为左手螺旋线,右手螺旋叶片上任取一点画出的轨迹则为右手螺旋线。图11.三叶螺旋浆的手性图12是互为对映体的三个二齿配体所组成的配合物,并将它们绘成三叶桨螺旋式,叶片由离我们远的配位原子向离我们近的配位原子运动,即顺着箭头方向运动。用姆指沿着三重轴,其余四个指头沿着叶片转动的方向,则右手正好与图12(a)适合,而左手正好与图12(b)适合。根据图11的规定,图12(a)与图11(b)一致,故为△构型,图12(b)与图11(a)一致,故为Λ构型。图12.三个二齿配体的配合物与相应的三叶螺旋浆“三叶螺旋桨法”应用不广,IUPAC命名法可用于二齿和多齿配体组成的八面体配合物和多个螯合环的配合物的构象。但对非螺旋体系则不能适用。     

高电荷态离子非平衡动力学时空演化研究

高电荷态离子及其在等离子体演化中涉及的能量交换和粒子交换过程,在核爆、可控核聚变、超新星爆炸和恒星吸积盘等极端环境中扮演着重要的角色。近年来,重离子加速器、冷却储存环和储存环精密谱学技术的新发展,推动了高电荷态离子物理的实验和理论研究,为研究极端条件下高电荷态离子结构和动力学,获得高精度原子物理参数、探索高电荷态离子在等离子体环境下的非早衡演化理论模型提供了前所未有的条件。依托兰州重离子加速器装置,通过研究高电荷态离子精密谱和碰撞反应过程,在原子层面理解高电荷态离子结构和动力学中的量子多体问题,阐明等离子体中的原子物理基元过程;基于获得的高精度原子谱和动力学参数,研究高电荷态离子与不同状态等离子体的相互作用,探索其非平衡演化的微观机制;为聚变能源等国家重大需求提供关键原子物理参数,深化对非平衡等离子体演化的物理认识。     

数据库语义学纲要

数据库语义学(Database Semantics,DBS)将自然语言交流的周期构建为从听觉过渡到思维再过渡到说话,然后从说话返回到听觉的模式(这是一个循环模式)。与真值条件语义学和短语结构语法使用的替换驱动和基于符号的方法不同,数据库语义学是数据驱动的和基于智能代理的。其目的是为具有语言能力的自主机器人提供一种语义学理论。在数据库语义学中,命题是表示内容的,而不是表示真值的(第1—3节)。内容由指称、属性和关系等语义类建立起来,它们由经典的结构语义关系,即函子论元和协调关系串联而成。为了使指称成为一个智能代理内部的认知过程,语言和非语言的内容都使用了相同的计算数据结构和操作种类,而它们之间的主要区别在于是否存在与语言相关的表面值。数据库语义学包括三部分:(i)一个交互界面,(ii)一个存储器,(iii)一个操作组件。交互界面部分在智能的认知与其外部和内部环境之间进行协调,表示为由传感器和激活器提供的原始数据(第4—7节)。智能代理每时每刻的监测数据都被存储在存储器的前端。作为智能代理控制单元的一部分,存储器的这个前端就是执行操作组件程序的位置所在,它是在内容中产生的。     

面向精细化工绿色过程的纳米界面化学研究

提高催化反应的选择性,是精细化工行业从源头上实现零排放的根本策略,也是提高产品竞争力,促进精细化工产业升级的重要推动力。然而,广泛应用于各类精细化工生产过程的金属纳米催化材料的表面结构特征丰富,表界面原子配位结构复杂,导致其表界面化学过程常存在着多个反应通道,易产生副产物。如何使金属纳米催化剂在具备高化学反应活性的同时拥有高的催化选择性,以确保其参与化工过程的原子经济性、减少污染和副产物,成为精细化工催化领域的关键问题。为了解决该问题,国家重点研发计划项目"面向精细化工绿色过程的纳米界面化学"提出在分子水平上解析纳米催化材料的活性基元结构(含几何和电子结构),并理解其参与界面化学过程。同时,在实际应用体系中,实现对复杂纳米催化材料的活性中心和性能的精准调控,从根源上减少其参与精细化工过程的污染排放。本文简要介绍了在重点研发计划的支持下,项目研究团队近两年来在纳米界面化学的分子催化机制和催化应用工业示范等方面取得的研究进展。     

单分子电子输运性质的设计与调控

本研究通过实验结合理论研究,展示了如何利用一系列巧妙的设计与精确的控制,实现对吸附在Cu(100)表面的单个三聚氰胺分子疏运性质的有效调控。室温下三聚氰胺分子吸附到Cu(100)表面时会与表面反应脱去两个氢原子,从而与表面铜原子成键形成与表面垂直的吸附构型。分子的输运曲线表现为正负电压下对称的特征。通过扫描探针对其操控诱导了三聚氰胺分子的异构化,其电子输运特性显示出明显的整流效应。扫描探针注入的非弹性隧穿电子可以进一步诱导其顶端N-H键的可逆转动,引起电流在低电导和高电导间转换,实现了单分子机械开关效应。从而在单个分子结构上既实现整流效应又实现机械开关效应,实现了在单个分子上的双功能集成。     

建议将"agostic bond"译为"抓氢键"

在近二十多年的化学文献中,经常出现agostic bond或agostic attraction等新词,并用化学式C-H→M(或X-H→M,X=C,B,N,Si)表示.这种用半个箭头"→"表示的化学键,是过渡金属原子(M)利用它的空轨道接受X-H共价σ键上的电子形成的一种弱的化学键.     

能量存储:基于全新原理的“纳米弹簧”

许多机械装置如钟表、玩具等都采用弹簧来驱动,其能量的存储与释放是通过弹簧内部原子间距的变化来实现的。但是这种原子间距的变化(即弹性变形)所能存储的体能量密度相对很低,如何提高能量的转换效率以及材料存储的能量密度是当前材料科学理论和实验研究共同关注的一个问题。本研究利用金属钨单晶纳米线在加载时独特的孪晶变形行为,提出了一个可以在纳米尺度下高效存储与释放机械能的新原理,并据此设计了相应的纳米装置——纳米弹簧。与块体弹簧不同,本文提出的纳米弹簧通过表面原子的重构来实现能量的存储与释放。进一步的计算还表明,由于金属钨孪晶界面的移动阻力非常小,金属钨纳米弹簧的能量转换效率可以达到98%;同时该纳米弹簧存储的体能量密度可以超过钟表发条的1600倍,并具有30%的应变以及3GPa的驱动应力。     

常见的天气符号

天气预报天天在电视荧屏上与观众见面,成为广大群众极为关心的节目,深受好评。为了方便大众收看天气预报节目,更好地为公众服务,气象部门制定了“公众气象服务天气符号暂行标准(试行)”,作为全国统一的气象服务常用的天气符号已在使用。如图1所示：这些天气符号的含义是：晴 天空云量不足3成。多云 天空云量占3～8成。阴 天空云量占9成或以上。雾 近地面空中浮游大量微小的水滴或冰晶,水平能见度下降到1公里以内。小雨 日降雨量不足10毫米。中雨 日降雨量10.0～24.9毫米。大雨 降雨量25.0～49.9毫米。暴雨 日降雨量达到或超过50.0毫米。雷阵雨 忽下忽停并伴有电闪雷鸣的阵性降水。冰雹 小雹核随着积雨云中激烈的垂直运动,反复上升—凝结—下降—融化,成长为透明层和不透明层相间的小冰块(一般有4～5层)降落。冻雨 雨滴冻结在低于0℃的物体表面和地面上的现象。又称雨凇。由雾滴冻结的,称雾凇。雨夹雪 当近地面气温略高于0℃,湿雪,或雨和雪同时下降。小雪 日降雪量(融化成水)不足2.5毫米。中雪 日降雪量2.5～4.9毫米。大雪 日降雪量达到或超过5.0毫米。霜冻 温度低于0℃的地面和物体表面上有水汽凝结成白色结晶的称白霜;水汽含量少没结霜时称黑霜。白霜与黑霜对农作物都有冻害,统称霜冻。风力 用风级表示风的强度。大风用风矢表示。风矢由风矢杆和风速羽组成。6级风 7级风 8～12级风风矢杆 指出风的来向,有8个方位。图1 公众气象服务天气符号暂行标准(试行)风速羽 由3、4个短划和三角分别表示大风的风力。风速羽垂直在风矢杆末端右侧(北半球)。图2为风向与风速的表示方法。台风和热带风暴 在热带洋面上生成发展的低气压系统称为热带气旋。国际上以其中心附近的最大风力来确定强度并进行分类：12级及以上的称为台风10～11级的是强热带风暴8～9级的是热带风暴小于8级的是热带低压低压槽和高压脊 呈波动状的高空西风气流上,波谷对应着低压槽,槽前暖湿空气活跃,多雨雪天气,槽后冷空气控制,多大风降温天气;波峰与高压脊对应,天空晴朗。如图3所示：冷锋和暖锋 冷锋即冷空气的前锋,在冷、暖气团交界处,冷空气向暖空气推进。冷锋上多风雨激烈的天气,锋后多大风降温天气;反之为暖锋,锋上多阴雨天气,锋后转多云和晴天,气温回升。如图4所示：图2 风向与风速的表示方法图3 低压槽和高压脊图4 冷锋和暖锋     

关联电子材料的自旋态限域调控与自旋电子器件应用研究进展

关联电子材料具有丰富的自旋序,包括铁磁、反铁磁、亚铁磁、螺旋磁序等,这些自旋序与电子轨道态、电荷空间分布等其他量子态存在强烈耦合,因而可以通过外场来实现不同自旋序的时域和空域调控。相对于存在化学界面的传统异质结构,在关联电子材料中利用外场限域调控,可以实现无化学界面的不同自旋序结构的空间可控排列,从而构筑基于同一材料的新型自旋电子器件。本项目围绕关联电子体系多量子态的调控规律展开,通过自旋电子学与量子物理、表面物理以及电介质物理的交叉,探索具有多场(磁场、电场、光场、应变场)可控性的新型关联自旋电子材料,发展新型的多场调控技术,揭示自旋序与量子态耦合机理,设计新型自旋电子器件,进而实现在同一关联电子材料中集成非挥发性自旋存储与逻辑运算功能。