非平衡态统计物理原理新进展

提出了一个新的非平衡态统计物理基本方程以取代现有的Ｌｉｏｕｖｉｌｌｅ方程,这就是６Ｎ维相空间反常Ｌａｎｇｅｖｉｎ方程或其等价的Ｌｉｏｕｖｉｌｌｅ扩散方程。这个方程是时间反演不对称的。它表明,统计热力学系统内的粒子运动形式同时具有漂移扩散二重性,统计热力学的运动规律虽受动力学制约,却不遵守Ｎｅｗｔｏｎ动力学方程,而其本质则是随机性的。粒子的随机扩散运动虽是宏观不可逆性的微观起源。由这个基本方程出发,     

含多氢键给体的氨基-硫脲类有机小分子催化剂的设计、合成及应用

在过去的10年里, 有机小分子催化作为一门环境友好的有机合成方法学在不对称催化合成中的应用得到了重新发掘, 新颖的有机小分子催化剂和新型有机小分子催化的不对称反应受到广泛的关注. 含有氢键给体的手性有机小分子化合物通过分子间的氢键作用来活化反应底物中的羰基或硝基等官能团, 在很多的不对称催化反应中展示了优秀的手性诱导效果, 并获得了显著的进展. 其中, 具有双官能团氨基-硫脲类有机小分子催化剂在一系列的不对称迈克尔加成反应中获得了成功. 基于对现有的文献中关于双官能团氨基-硫脲类有机小分子催化剂分子的结构分析, 我们将“多氢键给体协同活化”策略成功应用于合成一类新型含多个氢键给体、具有多个手性中心、而且其空间位阻和电子效应等精细结构具有可调控性的手性氨基-硫脲类双官能团有机小分子催化剂Ⅰ和Ⅱ. 这类具有多氢键给体的氨基-硫脲类催化剂在乙酰丙酮、α-取代的β-酮酯、硝基烷烃等对各种取代的硝基烯烃类化合物的不对称迈克尔加成反应, 以及硝基烷烃对亚胺类化合物的不对称Nitro-Mannich反应中, 展现了非常优异的催化活性与底物适用范围.     

石墨烯的组装和织构调控:碳功能材料的液相制备方法

石墨烯是sp2杂化碳质材料的基本结构单元,为构筑具有特定结构和功能的碳质材料带来新的契机.通过石墨烯/氧化石墨烯的液相组装和组装体织构的二次调控可以实现新颖碳功能材料的可控制备,这种液相制备方法实现了碳结构单元在溶液相直接自组装构建固相碳质材料.相比较而言,碳功能材料制备的经典方法,如固相炭化方法侧重于材料宏观尺度的结构和形态调控(如炭纤维),气相沉积方法长于在微观层面实现材料结构控制(如碳纳米管);而这种基于石墨烯自组装的液相制备方法架起了从微观到宏观的桥梁,实现了材料介观织构的精确构建.结合本课题组近年来的研究工作,本文对与石墨烯相关的液相结构组装和组装体织构调控方面的研究进展进行了简要评述和前景展望,并着重介绍了几种新颖的石墨烯基多孔碳功能材料.     

有机硅改性丙烯酸酯涂层的微/纳凸柱状织构化及其防污性能

经过"硅片模板-PDMS模板-目标涂层"的制备过程,实现了具有规则微/纳凸柱状织构表面的有机硅改性丙烯酸酯涂层的制备.利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和接触角仪系统表征了所制备涂层的物理化学性能,并以绿藻门的丝藻和硅藻门的舟形藻作为研究对象,考察了涂层的防污性能.研究结果表明,织构化涂层表面的接触角随微/纳凸柱状织构的表面覆盖率增加而增加,而丝藻和舟形藻的附着量随着微/纳凸柱状织构化表面覆盖率的增加而减小.当微/纳凸柱状织构表面覆盖率为21%时,相对于无织构化涂层,丝藻的附着量降低了82%,舟形藻的附着量降低了73%.通过对比两种藻类与微/纳凸柱之间距离的大小并结合织构化涂层的润湿行为,分析了织构化涂层有效防除丝藻和舟形藻附着的原因和机理.     

不对称催化氢化的新进展——单齿磷配体的复兴

在过去近30年的研究工作中, 发展手性双磷配体主导了不对称催化氢化领域. 进入21世纪以来, 手性单磷配体特别是手性亚磷酸酯和亚磷酰胺类单磷配体的研究引起了国内外的关注, 其特点是这些单齿磷配体的合成比较简单, 原料价格低廉, 同时在烯烃的不对称氢化中具有高催化活性和高对映选择性, 其催化效率和对映选择性可以与目前最好的双膦手性配体形成的催化剂相媲美, 因此单齿亚磷酸酯、氨基亚磷酸酯类配体在工业化中有很广泛的应用前景. 另外从概念上也突破了传统的只有手性双齿磷配体容易获得高对映选择性的观念. 因此, 这是一个值得关注的研究方向. 本文简要回顾了不对称催化氢化研究中手性磷配体的发展过程, 比较系统地介绍了单齿磷配体的合成及其在不对称催化氢化反应中的应用.     

手性双氮氧配体及其金属配合物不对称催化

不对称催化是获得手性物质最高效的方法之一.针对效率和选择性的核心问题,发展高效高选择性的手性配体和催化剂是关键.不对称催化经过几十年的发展,其中手性金属配合物催化最受关注,应用也最广泛,但优势手性配体极其有限.因此,创制高效高选择性的优势手性配体是不对称催化领域最重要和最具挑战性的目标.在过去20年里,冯小明团队一直潜心催化不对称合成方面的研究,设计、合成了一类全新的具有柔性构象的手性双氮氧-酰胺化合物,被公认为一类优势手性配体和催化剂,打破了传统优势配体刚性构象的要求.建立了手性双氮氧-金属配合物催化剂库,高效高选择性实现了50多类重要的不对称反应,尤其是一些不对称催化新反应,为多个手性药物分子和天然产物的合成提供了简单、高效、精准、绿色途径.本文介绍了该类配体和催化剂的设计、合成以及手性双氮氧金属配合物催化的代表性不对称反应.这些原创性和系统性的研究工作,为手性科学的快速发展作出了重要贡献.     

构造有织构的金属显微组织

模拟金属显微组织形态是研究其变化的有效手段之一.模拟再结晶过程中的晶粒长大和织构变化需要构造再结晶转变前的初态显微组织;直接用 Monte-Caflo 方法产生随机晶粒取向能够模拟显微组织,但给出的是取向呈理想无规分布的情形,难于反映具有某种确定织构的分布.而有关材料初始的织构状态恰是再结晶或二次再结晶研究中不可忽视的重要方面之一.Tavernier 等在再结晶织构的模拟研究中引入了初始冷加工织构的主要取向,构造了含     

小麦与新麦草及高冰草属间不对称体细胞杂交的植株再生

在植物体细胞杂交研究中,供体-受体不对称融合方法近年来倍受重视。人们常用X-或γ-射线辐射一方亲本作融合供体,以获得胞质杂种或不对称核杂种。但至今紫外线在不对称融合中的应用还未见报道。禾谷类的体细胞杂交,在水稻上已有较大进展,但在小麦进展缓慢,仅有小麦与多年生黑麦草及小麦与裸燕麦的原生质体融合获杂种愈伤组织的报道。近年来,我们曾以小麦与~(60)Co-γ射线处理的簇毛进行体细胞杂交,首次获得小麦不对称体细胞杂种植株。现在我们报道小麦与紫外线照射的新麦草(Psathyrostachys juncea (Fisch) Nevski 2n=14)和高冰草(Agropyron elongatum (Host) Nevski 2n=70)的属间体细胞杂交也获得成功。     

数学、物理和生物学中的内随机性

本文探讨了数学、物理和生物学中各种形式的内在随机性。首先,阐述了数学中不含时的数学内随机性(如多解性、非循环性、不定性、任意性、不可判定性等)与含时的数学内随机性(如表现在确定的非线性常微分方程、迭代方程的解对初始条件和参数改变的敏感性上的内随机性)。接着,分析了物理学中宏观混沌、统计涨落、物质波、真空激发、量子起伏等内随机性和相互独立、均匀对称的内随机性。最后,介绍了生物学中的遗传、生灭、更新与进化过程以及生物功能方面的内随机性。     

非作功能和熵的宏观含义

熵是经典热力学中最重要、最基本的状态参数.虽然可以从微观方面用统计热力学的方法成功地阐述它的物理本质,但是最初由克劳修斯用宏观方法导出的熵,却很难从宏观方面解释它的宏观含义.G.N.Hatsopoulos 和J.     

有机酸催化不对称烷基化反应新进展

在有机分子催化的不对称合成领域,手性有机酸催化和有机胺催化是其中两个非常重要的研究方向.羰基化合物的-烷基化反应是形成碳碳键的重要合成策略.手性有机胺催化羰基化合物的不对称-烷基化反应已经有较多的研究报道,但是手性有机酸催化的该类反应还很少见.多     

小麦与新麦草及高冰草属间不对称体细胞杂交的植株再生

<正> 在植物体细胞杂交研究中,供体-受体不对称融合方法近年来倍受重视。人们常用X-或γ-射线辐射一方亲本作融合供体,以获得胞质杂种或不对称核杂种。但至今紫外线在不对称融合中的应用还未见报道。禾谷类的体细胞杂交,在水稻上已有较大进展,但在小麦进展缓慢,仅有小麦与多年生黑麦草及小麦与裸燕麦的原生质体融合获杂种愈伤组织的报道。近年来,我们曾以小麦与~(60)Co-γ射线处理的簇毛进行体细胞杂交,首次获得小麦不对称体细胞杂种植株。现在我们报道小麦与紫外线照射的新麦草(Psathyrostachys juncea (Fisch) Nevski 2n=14)和高冰草(Agropyron elongatum (Host) Nevski 2n=70)的属间体细胞杂交也获得成功。     

切伦柯夫线谱辐射的进一步验证

自从尤峻汉等提出切伦柯夫线状发射理论以来,我们在实验和理论上研究了此种辐射。利用准直β射线作为电子束穿过空气中测量,发现这种辐射的发射角分布不对称,在30°附近有最大辐射强度;确定了造成不对称的光子波长在2035附近。并在溴蒸汽和钠蒸汽中     

双金属协同催化立体发散性合成手性非天然α-氨基酸

手性非天然α-氨基酸是一类重要的化合物,在合成化学和生物医药领域都有十分广泛的应用.通过不对称催化合成高效构建手性非天然α-氨基酸,一直以来都是有机合成化学的研究热点之一,并且已经发展出多种较为成熟的合成途径.其中,最近几年兴起的双金属协同催化策略在该领域取得了巨大的成功.双金属协同催化在很多反应中表现出更高的催化活性,特别是可以通过催化剂的合理组合实现目标产物各种光学异构体的立体发散性精准合成,极大提升了该合成方法的高效与实用性,同时也为相关手性非天然α-氨基酸衍生物及其光学异构体的构效关系研究提供了便捷途径.本文对近年来双金属协同催化的立体发散性合成非天然氨基酸的研究进展进行了归纳,主要介绍该策略在亚甲胺叶立德参与的不对称烯丙基化和不对称炔丙基化反应中的应用,并讨论了相关局限性和发展前景.     

棉花原生质体“供-受体”双失活融合产生种间杂种植株及其鉴定

采用“供-受体”双失活融合模式, 以陆地棉品系YZ-1原生质体为受体, 以野生棉G. davidsonii原生质体为供体, 开展不对称融合. 融合前, 陆地棉品系YZ-1原生质体经过0.5 mmol/L碘乙酰胺(IOA)室温下处理20 min, 野生棉G. davidsonii原生质体经过38.7 J/cm2的紫外线(UV)处理30?s, 能有效地抑制亲本原生质体的生长. 将上述条件下分别钝化处理的双亲原生质体采用电诱导融合后进行培养, 获得再生植株. 对获得的杂种植株进行形态学、细胞学及分子标记检测. 大部分再生植株表现出新形态, 部分表现亲本中间型, 少数偏向受体亲本. 融合植株的染色体数目在40~73之间. 随机扩增多态性DNA标记(RAPD)和简单重复序列(SSR)分析证实了再生植株的杂种真实性. 而细胞质基因组的酶切扩增多态性序列(CAPS)和叶绿体SSR(cpSSR)分析结果显示, 杂种的线粒体和叶绿体发生了重组. 本研究是棉花中开展“供-受体”双失活融合模式的首次报道, 是继对称融合和基于紫外线处理的不对称融合之后在棉花原生质体融合方面又一新的进展.     

陆-气耦合增加中国的高温热浪

极端气候, 例如高温热浪, 对社会、经济和生态系统有着重要的影响. 在过去的几十年间, 中国的高温热浪已经发生了显著的年际和年代际尺度上的变化. 然而, 目前对引起中国高温热浪变化的物理机制尚不清楚. 本文利用2 个长期的含有和没有土壤湿度-大气相互作用的WRF 区域气候模式模拟评估了陆-气耦合对中国夏季高温热浪的影响. 结果表明陆-气耦合增加了中国的高温热浪. 尤其是, 在中国东部和西南的大部分地区, 高温热浪的增加都有统计上的显著性. 在这些地区, 陆-气耦合能够贡献30%～70%的高温热浪. 研究结果表明, 陆-气相互作用对中国高温热浪的发生起到重要作用.     

自旋为1的玻色-爱因斯凝聚态在空腔中表现出强的物质-波动双稳态

华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室张卫平研究组与合作者,研究了弥散于单向环形空腔中自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚态物质的物质-光双稳态特性.他们发现,     

织构化表面轮廓与温度对液滴状态控制的研究

目前,织构化表面与液体流动行为间相互关系已成为摩擦减阻、微反应器等交叉研究领域热点,如何预测并主动控制液滴运动行为是设计与构建低摩擦表面与高效微反应器的首要问题.采用光刻法制备了织构化表面,并以动态接触角法表征了热织构化表面上单相态液滴的界面润湿性与表面温度之间关系,探索了织构化表面轮廓与温度对液滴润湿状态的控制方式....     

蜜蜂高明的"建筑大师"

蜜蜂,不但为人们酿造了甜美的蜂蜜,它那卓越的建筑技巧,也给了人们很大的启发. 18世纪初,一个名叫马拉尔奇的法国人,精确测算了蜜蜂蜂窝的大小.他发现,构成每个蜂窝底的三个菱形面的角度大小是一样的:锐角为70°32′,钝角为109°28′.马拉尔奇把这些测算的数据公布了出来.     

丰度的稳健分析

地球化学样本所服从的统计分布很少是对称的,有的甚至严重偏离对称分布,如微量元素所服从的“单边长尾巴分布”和“对数正态分布”。也就是说,分析数据中包括了偏对称的离群数据。在这种情况下,分布的数学期望与中位数将存在偏离,且由于离群数据的强影响,算术均值估计是不稳健的,如果用它作为丰度值,可能会偏离真实情况的,有时候这种偏离是灾难性的。