族性结构中包孕的确定结构的穷举生成

自Kekule以后,化学家就一直把分子的结构式作为描述化合物的重要手段.然而,族性结构的计算机处理问题,由于其自身的复杂性,至今未能完全解决.族性结构就是指用一个式子隐含多个化合物的一种化学结构表达方式.这一表达方式首先由美国人Markush在1925年向美国专利局申请专利时,为了不使竞争者用对发明作细微修改后就能避开专利保护而采用的.因此,族性结构有时也被称为Markush结构.由于在结构式中采用了一个或数个可变部分,而可变部分由一系列结构碎片(基团)所定义,因此族性结构能对应于一类物质.族性结构的这一特点决定了它的计算机处理系统不能采用对族性结构所代表的所有化学物质(确定结构)逐个都进行描述与存储,而只能存储能穷尽地产生所有这些确定结构所需要的信息.当需要知道族性结构所包含的确定结构时,再由这些信息来产生它们.本工作主要是介绍用于这一目的的从族性结构获得其所包含的确定结构的穷举生成.     

溅射法制备纳米Ti和Zr结构的X射线衍射研究

金属Ti和Zr因其优异的气体吸附特性而被广泛地用作超高真空获得的气体吸附剂.常温常压下,它们均为密排六方(h.c.p.)结构;当温度或压力增高时便发生相应的结构相变:Ti在温度高于882℃时,由h.c. p.结构变为体心立方(b.c.c.)结构,即高温相结构;而Zr则在 3.9 ×10~8 Pa以上的高压下,变为ω相结构,即高压相结构. 纳米材料的重要特征之一是具有较大的比表面积,比表面积增大必将增强其气体的吸附能力.因此,纳米Ti和Zr的制备及其气体吸附特性的研究对真空获得技术具有重要意义.就其结构而言,比表面积的增加导致能量升高将可能诱发其原结构的不稳定性,即可能发生因颗粒细化诱导的相变.这便为获得一些具有反常结构的新材料开辟新的途径.本文报道Ti和Zr这方面探索的结果,以及采用X射线衍射技术分析溅射法制备的纳米Ti和Zr的晶格结构特征.其结果表明:用溅射法制备的金属Ti和Zr纳米材料在常温常压下,Ti具有b.c.c.高温相结构;而Zr则具有只有在高压下才能形成的ω相结构.     

硅的新型亚稳金属性同素异形体

从理论上提出了硅的一种新型金属性亚稳相,并通过弹性常数和声子谱的计算验证了该结构在常压下的稳定性.该结构可以通过以?-La Si5为前驱物,将其中的La原子去除获得.该结构中隧道型空隙的存在使其密度低于金刚石型结构的Si-I相.在这种结构中,有40%的硅原子为5配位,其他硅原子为4配位.电子结构的计算表明该结构具有金属导电性.导电性主要由于5配位原子的存在导致价电子出现离域性.配位数的改变也使得硅原子之间发生了一定的电荷转移,出现离子性.该结构的化学键中同时存在共价性、金属性和离子性.     

基于四链DNA构建纳米结构的研究进展

除DNA双螺旋结构外,DNA分子还可以形成三链和四链等其他二级结构.近些年来人们更加关注四链DNA的研究,包括G-四链体和I-motif结构.一方面由于富G和富C序列存在于基因的重要区域并发挥重要作用;另一方面由于四链结构组装的特殊性和结构柔性,其也常用于构建DNA纳米结构.此前基于双链DNA已经构建出许多纳米结构和材料,并发展出模块组装和DNA折纸等成熟的DNA纳米结构组装方法.本文将重点介绍近些年来富G和富C长链形成的四链DNA纳米结构和以四链结构为基本组装单元构建DNA纳米结构的相关研究进展,并简要介绍四链DNA纳米结构的功能性应用及展望其未来发展方向.     

人类β珠蛋白基因HBB及其突变体的mRNA-蛋白质二级结构分析

SNPs能改变基因表达,导致编码氨基酸突变,影响蛋白质功能,这是目前被密切关注的问题.对此,普遍认为蛋白质结构的变化源自氨基酸取代,很少有人注意mRNA结构变化的影响.选取人类??珠蛋白基因HBB及其4个突变体样本,用动态延伸折叠方法构建mRNA二级结构,从有关数据库获得它们的表达产物的二级结构.分别对成熟mRNA和蛋白质做突变前后的结构对比,并进行mRNA-蛋白质相应结构变化的对照.结果发现,蛋白质中规则构象一般为mRNA中的稳定区域编码,而不规则构象(?/?转角、卷曲)为mRNA中的不稳定区域编码.不稳定区域内的碱基突变引起mRNA二级结构的变化,将会在蛋白质结构中留下"变化印迹".这种mRNA二级结构和编码蛋白质二级结构的相关性可能作为探寻蛋白质功能变化的一种谋略.     

Analysis of Response Spectrum on the Seismic Properties After Adding Light -weight Steel Storeys on the Concrete Structure

既有结构加轻钢会导致结构刚度、阻尼比和周期发生变化,因此,在对结构进行分析的时候,有必要对结构整体进行地震分析.文章利用有限元软件MIDAS分析结构整体的抗震性能,为实际加层结构的抗震设计提供理论参考.     

用钢筋网水泥砂浆面层方法对砌体结构墙体进行抗震加固

砌体结构墙体在地震中破坏严重,但部分结构经加固后仍可继续使用.采用钢筋网水泥砂浆面层方法对砌体结构墙体加固是一种有效的加固方式.文章结合汶川地震中出现裂缝的某教学楼,介绍砌体结构墙体采用钢筋网水泥砂浆面层方法进行加固设计的内容和施工方法,提高砌体结构抗震承载能力,保证结构加固后安全使用,为砌体结构墙体加固提供参考.     

双光束激光干涉制备布基石墨烯仿生表面

提出一种利用双光束激光干涉系统制备多级石墨烯仿生表面的方法.利用Nd:YAG激光的双光束干涉系统在不同织物基底上对石墨烯氧化物薄膜进行干涉烧蚀,激光脱氧还原的同时产生石墨烯微纳结构.基底织物表面粗糙结构增大了石墨烯仿生薄膜表面粗糙度.布基的粗糙基底、激光烧蚀石墨烯微纳结构的双重作用形成多级结构的石墨烯仿生表面.这种石墨烯仿生表面不仅具有超疏水润湿性,还由于石墨烯微纳结构周期性而展现一定彩虹结构色.     

蛋白质中频繁发生的超二级结构模式

近年来,高分辨X射线衍射的蛋白构象分析表明,超二级结构的构象类型是有限的.本文对240个分辨率在0.25nm以上的较高精度蛋白结构中的超二级结构进行了系统分析,识别出频繁发生的超二级结构模式.最普遍发生的共11种超二级结构.依其在蛋白结构中的作用,它们属于4类.研究表明超二级结构模式与α螺旋和β折叠之间的连接短肽(Loop)的长度、与连接短肽残基的构象、与连接短肽所连接的二级结构元件的类型有关;同时     

简单溶液法组装碳纳米管三维垂直网络构架

通过溶液法成功地组装了三维碳纳米管网络状结构, 这些纳米结构在局部范围内较有 序, 相互之间纵横交错且交叉角在90°附近. 其中, 三维碳纳米管网络状结构连接的节点稳定而且与各个连接的纳米管相通, 这将拓展碳纳米管网络状结构的应用, 如导电和物质输运等. 进一步的研究发现, 三维碳纳米管网络状结构和三维碳纳米管网络状结构/银复合材料可用作检测氨气的气敏性. 该溶液相组装碳纳米管的技术, 不仅仅突破了以往只有物理法组装碳纳米管网络状结构的限制, 而且为碳纳米管的下一代组装提供了一条新途径.     

螺旋结构日珥宁静和爆发的判据

不少作者从观测上或理论上研究过螺旋结构日珥的演化规律和特征.我们早先对几个螺旋结构宁静日珥和爆发日珥的分析,已确认Lundquist场是描述螺旋结构日珥内部磁场分布的合适位形.本文利用能量原理讨论Lundquist场的稳定性判据,并与28个螺旋结构日珥的观测资料进行比较.不仅进一步证实Lundquist场与螺旋结构日珥之间的密切关系;更重要的是找到了螺旋结构日珥宁静或爆发的判据,以及日珥爆发的物理原因.     

采用离散偶极子近似(DDA)方法研究渐变锥形金属纳米结构的超聚焦效应

利用离散偶极子近似(discrete dipole approximation, DDA)方法对渐变锥形金属纳米结构中的超聚焦效应进行了分析和讨论. 数值计算证明该结构能够较好地实现对入射光场能量的纳米尺度汇聚. 基于解析和数值模型进一步分析了超聚焦效应与入射光波长、结构角度、结构厚度以及材料损耗之间的关系. 计算结果表明, 通过合理设计参数, 结构尖端的场强可增至入射场强的几十到上百倍, 从而实现明显的光场超聚焦效果. 另外证明采用DDA方法建模金属纳米结构具有相当好的计算精度和速度.     

CALYPSO结构预测方法

凝聚态物质内部的原子排列方式,即结构,是深入理解其宏观物理和化学性质的重要信息.只根据物质的化学组分从理论上开展物质的结构预测是物理、化学和材料科学长期的期盼,但一直是个巨大挑战.基于结构对称性的分类检索思想,结合粒子群多目标优化算法,引入成键特征矩阵的结构表征方法,提出并发展了卡里普索(CALYPSO)结构预测方法,并在此基础上开发了拥有自主知识产权的同名结构预测软件包.该方法和软件只需给定材料的化学组分和外界条件(如压力),就可以预测材料的基态及亚稳态结构,并可以进行功能材料逆向设计.CALYPSO方法的高效可靠性已经在科研实践中得到了证实.目前该方法已经被广泛应用到三维晶体、二维层状材料和表面、零维的团簇等体系的结构研究领域,成为理论确定材料结构的有效手段.     

梯度结构多孔表面强化沸腾及其在相变器件中的应用

表面微/纳加工是强化沸腾传热的重要方法和研究热点.很多基于表面微/纳加工技术的梯度结构多孔表面也展现出了良好的强化沸腾能力,但不同的梯度结构多孔表面对沸腾传热的影响目前尚缺少系统性的研究.本文从几何尺寸梯度和润湿性梯度两个方面回顾了梯度结构多孔表面的沸腾强化进展以及对应的相变器件研究.几何尺寸梯度结构表面可分为单层几何梯度结构多孔表面、多层几何梯度结构多孔表面、覆盖微/纳米层的梯度结构多孔表面以及径向梯度孔径多孔表面.除几何尺寸上的梯度结构对强化沸腾有明显效果,润湿性梯度的改变也被证明可以大大提高沸腾换热效果.由于梯度结构多孔表面优异的沸腾传热性能,其在相变器件(如环路热管、平板热管等)方面得到了广泛应用,并有效提升了器件的传热性能.本文总结了部分梯度结构多孔表面在强化沸腾传热及提高相变器件性能方面的共同点,为后续的进一步研究奠定了基础.但是梯度结构多孔表面还有进一步优化的空间,对梯度结构多孔表面的进一步研究将有助于得到更高效的沸腾换热表面和相变传热器件.     

砂岩中准谢尔宾斯基海绵体的发现及其意义

沉积岩具有十分复杂的孔隙结构.80年代中期以来,对沉积岩孔隙结构的研究表明:沉积岩孔隙空间具有统计分形或自相似结构.1991年7月,我们用扫描电子显微镜分析吐-哈盆地七克台地区地面样品时,发现了普遍发育于砂岩胶结物中的规则多层嵌套三角形多孔团簇.这一发现不仅为砂岩孔隙空间的分形结构提供了直接的证据,而且揭示了砂岩中存在规则分形结构的事实.     

新疆细羊毛辐射效应的NMR研究

羊毛纤维主要是由α角蛋白组成的天然大分子纤维,含有较全的一般氨基酸.由于多肽链结构中富含许多二硫交联键的胱氨酸,因此难以溶解.多年来对羊毛蛋白质一级结构的研究一般需要对其进行化学降解和提纯后方可进行分析.这不但费工费时而且还破坏了羊毛纤维的聚集态结构和α螺旋结构.近年发展起来的固体高分辨NMR方法,则无需对试样进行溶解和破坏即可直接测试.这不但可方便省时地进行蛋白质序列结构的分析,而且可以提供一些有关蛋白质二级结构信息,因而引起了人们极大的兴趣.Asakura等曾用固体NMR方法对蚕丝蛋白进行了系列的研究,取得了很大的进展.我们用固体~(13)C CPMAS方法,对新疆细羊毛纤维角蛋白在~(60)Coγ射线辐照下的稳定性以及羊毛-丙烯腈,羊毛-丙烯酸辐射接枝共聚物的结构进行了初步的研究.     

合成压力对FeOOH纳米固体结构的影响研究

材料的性质是由材料的结构和内部的原子状态决定的.纳米固体也不例外,它的许多奇异性质就是由其内部独特的界面结构决定的.在纳米固体内部的界面上存在大量的不饱合配位原子,它们的键合形式多种多样,形成了独特的界面结构.由于压力作为纳米固体形成的必要手段能有效地改变其内部的界面结构,所以研究清楚压力对纳米固体结构的影响,无论是对它的基础研究还是具体应用都是很重要的.在本文中,我们用XRD和IR谱研究了成形压力对FeOOH纳米固体结构的影响.     

二维单层材料的结构搜索

石墨烯单层材料的出现引起了人们对于二维材料极大的研究兴趣.如何确定二维单层材料的稳定结构是一个基本的问题.近年来,基于势能面的全局结构搜索方法的发展为预测材料的稳定结构提供了一个十分有效的重要手段,在二维单层材料的结构搜索方面发现了许多新奇有趣的结构和性质,拓展人们对二维单层材料的认识.本文概述了近年来在二维单层材料全局结构搜索方面取得的一些研究进展,包括单质材料与二元化合物材料独特的结构与物性,以及它们潜在的应用前景.     

液态水的结构研究进展

液态水的结构是极其重要的科学难题,近年来对其微观结构提出了多种模型,在极端条件和其他环境下的液态水微观结构也得到了深入研究.本文对其中具有代表性的一些工作进行了评述,包括水中氢键本质、氢键个数、氢键形成动力学、水团簇以及特殊条件和特殊环境中水的结构等.在此基础上,作者也提出了对液态水的微观结构未来研究的展望.     

封面说明

<正>物质微观结构是凝聚态物质最基本、最重要的信息,是揭开凝聚态物质宏观物理和化学性质产生根源的关键.因此,发展结构的理论预测方法非常重要.但在只给定化学组分的条件下,从理论上进行结构预测一直是科学界长期的难题和挑战.为了解决以上的问题,吉林大学超硬材料国家重点实验室马琰铭课题组基于结构对称性分类检索思想,结合群智全局优化算法,引入量化表征结构的成键特征矩阵,提出并发展了CALYPSO结构预测