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螺吡喃类固态荧光光开关的设计及性质研究

螺吡喃类固态荧光光开关的设计及性质研究

作者：王鑫吉林大学

学位级别：硕士

光开关分子是在某种波长的光照射下使其状态和结构发生可逆变化,并且这两种异构体可以长时间保持稳定。荧光光开关分子不但具有光开关特性,还伴随荧光的出现和消失。荧光光开关分子无论是在“开”还是“关”的状态下都展示出不同的颜色... 详细信息

光开关分子是在某种波长的光照射下使其状态和结构发生可逆变化,并且这两种异构体可以长时间保持稳定。荧光光开关分子不但具有光开关特性,还伴随荧光的出现和消失。荧光光开关分子无论是在“开”还是“关”的状态下都展示出不同的颜色和光谱的区别。因此在众多领域中表现出非常出色的应用价值,例如光电器件、超分辨成像、防伪和生物成像等。在传统的光开关分子中,螺吡喃(spiropyran,SP)材料属于研究较早的一类光开关,并且其相关报道文献也是最多的。一般情况下,螺吡喃在外界刺激下由无色变为蓝紫色,并伴随明亮的红色荧光出现,在光谱中也表现出明显变化。然而早期螺吡喃在紫外光刺激后,只在单分子状态(溶液状态)展现出红色荧光。因为螺吡喃在紫外光照射下转变为有荧光的部花菁异构体时分子结构发生翻转,这需要非常大的异构空间。溶液状态下较远的分子间距离满足其实现光致异构的条件。但是螺吡喃在聚集的固体状态下,分子之间紧密堆积,无法发生异构反应,因此很难在固体状态下实现其荧光光开关的性质,这对螺吡喃固态光刺激响应性质的研究产生了很大的阻碍。为了解决螺吡喃无法实现固态荧光光开关的难题并拓展更多体系的螺吡喃光开关材料,本论文主要研究内容主要如下:1.基于柔性链调控策略探究螺吡喃固态光致异构我们通过分子设计来解决螺吡喃无法实现固态光致异构的难题,使柔性基团取代螺吡喃衍生物,并命名为SP1。与此同时我们对SP1的光物理特征进行探究,发现SP1在聚集态拥有螺吡喃典型的光致变色和荧光切换的功能。为了探究SP1在聚集态下的堆积状态和结构,我们通过溶剂蒸发法生长出了SP1的晶体,得到的晶体也同样能实现荧光光开关功能。为了揭示SP1晶体能够实现光开关性质的原因,我们对无法实现固态光致异构的SP-COOH和SP1晶体结构和分子间相互作用量子化学计算的结果进行分析。由于SP-COOH分子中存在羧基,使分子内和分子间有较强的相互作用,限制分子的异构化行为。SP1分子的酯基替代羧基后,酯基增大分子间距离,减弱分子间相互作用力,使聚集态的分子堆积松散,这为SP1的固态光致异构过程提供更大的自由空间。2.螺吡喃固态可逆双荧光光开关的设计及研究基于前一章工作中的SP1分子,设计了本章工作中的SP-AQ分子。我们利用酯链把SP分子和蒽醌(Anthraquinone,AQ)分子连接在一起,在固态的情况下实现了光诱导可逆双色荧光切换。SP-AQ在紫外光和可见光的交替照射下,可以进行红色荧光和绿色荧光之间的转换。详细的光物理表征表明,SP-AQ的初始绿色荧光光谱与AQ分子本体荧光光谱类似,因此我们推测SP-AQ的初始绿色荧光来自于AQ的原始荧光。在接受紫外光照射后,SP转变为开环MC形式,展现出红色荧光,由于MC的吸收光谱和AQ的荧光光谱产生大面积重叠,因此我们推测出现MC-AQ的红色荧光同时可能伴随着分子内能量转移。当对SP-AQ分子进行理论计算模拟时证明,SP-AQ的初始绿色荧光确实来自AQ部分,在被紫外光激发后发出的红色荧光是来自MC部分。这对螺吡喃的双色荧光切换机理的理解进行了补充,更拓宽了双色荧光光开关材料的发展体系。

关键词：螺吡喃固态光开关柔性链双荧光切换

蝴蝶求偶行为中物种识别和两性识别机制研究进展

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生态学杂志 2024年第5期43卷 1471-1476页

作者：李彦哲李承哲浙江农林大学现代农学院杭州311300

蝴蝶求偶行为一直是昆虫行为学家和进化生物学家关注的热点。本文综述了蝶类求偶行为的一般模式及在求偶中物种识别和两性识别的机制。蝶类求偶过程首先是发现并定位配偶,然后开始飞行追逐,最后完成交配。在此过程中蝴蝶需要识别同类和... 详细信息

蝴蝶求偶行为一直是昆虫行为学家和进化生物学家关注的热点。本文综述了蝶类求偶行为的一般模式及在求偶中物种识别和两性识别的机制。蝶类求偶过程首先是发现并定位配偶,然后开始飞行追逐,最后完成交配。在此过程中蝴蝶需要识别同类和异性配偶,辨别雌蝶的交配状态。蝴蝶识别同类和异性主要依靠翅的斑纹和色彩、紫外反射能力等视觉信号以及性信息素和虫体挥发物等嗅觉信号,但对两种信号的利用权重存在差异;雄蝶辨别雌蝶的交配状态主要依靠雌蝶的虫体挥发物及飞行姿态;对无香鳞和味刷的种类如何进行嗅觉通讯以及新手段的应用还有待深入研究。对蝶类求偶行为及其信号利用途径的研究有助于加深对蝶类求偶交配行为的认识,为深入了解蝶类的种内及种间交流奠定基础。

关键词：昆虫蝶类求偶交配视觉嗅觉配偶识别

废旧硅酸铝保温材料高值再利用技术在炼油装置中的应用

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现代化工 2024年第S1期44卷 289-293页

作者：王鑫中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司北京102500

石油化工企业中的设备和管道在每次检维修时都会拆除更换大量的废旧硅酸铝棉保温隔热材料,废旧的硅酸铝棉材料一般按工业固废进行填埋处理,不能从根本上消除其对周边环境和土壤的危害,同时更换新保温材料也会增加企业的成本。通过研究... 详细信息

石油化工企业中的设备和管道在每次检维修时都会拆除更换大量的废旧硅酸铝棉保温隔热材料,废旧的硅酸铝棉材料一般按工业固废进行填埋处理,不能从根本上消除其对周边环境和土壤的危害,同时更换新保温材料也会增加企业的成本。通过研究废旧硅酸铝棉的高值资源综合再利用情况,建立了废旧硅酸铝棉及其制品可回用的评价标准,使得废旧硅酸铝棉及其制品降级处理改成制备陶瓷纳米纤维管壳(再用),从根本上解决了废弃保温材料处置难题,提升了资源综合利用效率。该技术已用于某公司炼油厂催化装置中压蒸汽管线的保温材料。检测结果表明,再用陶瓷纳米纤维隔热保温制品降低了材料生产成本,使用性能稳定,平均散热损失优于相应企业标准(116.8 W/m^(2)),完全满足企业现场隔热保温要求。

关键词：废旧硅酸铝保温隔热再利用

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深海环境噪声监测技术发展现状与展望

地球科学 2024年第6期49卷 2120-2130页

作者：陆哲哲朱心科杜新光李家彪自然资源部第二海洋研究所海底科学实验室浙江杭州310012 深海技术科学太湖实验室江苏无锡214028

以往关于人类活动对海洋生态系统产生的影响讨论主要聚焦于污染物的排放、过度二氧化碳的排放及过度开发等,然而人为噪声也是海洋生态系统的重要压力源之一.人为噪声的频率范围与海洋动物发出和感知的声音频率范围存在高度重合,因此人... 详细信息

以往关于人类活动对海洋生态系统产生的影响讨论主要聚焦于污染物的排放、过度二氧化碳的排放及过度开发等,然而人为噪声也是海洋生态系统的重要压力源之一.人为噪声的频率范围与海洋动物发出和感知的声音频率范围存在高度重合,因此人为噪声的增加会影响海洋动物的行为、生理甚至生存.鉴于海洋声景的快速变化,迫切需要发展深海环境噪声监测技术,评估人为噪声对深海生态系统的影响,从而针对性地减轻人类对海洋声景的影响,服务于构建健康的海洋.本文立足国内外研究形势,回顾人类活动影响下的海洋声景及深海噪声监测技术的发展情况,介绍多个致力于海洋噪声监测和研究的国际大计划,并呼吁相关机构及部门增强对海洋声景的关注,鼓励先进技术的研发,并制定相应的管理框架.

关键词：海洋声景海洋生态系统人为噪声噪声监测技术深海噪声污染

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高维协方差矩阵的估计问题

运筹学学报 2024年

作者：王鑫孔令臣王力群北京交通大学数学与统计学院曼尼托巴大学统计系

高维协方差矩阵估计是多元统计分析中的重要问题之一,在基因表达分析、基因调控网络、投资组合、风险管理等领域有广泛的应用。根据实际问题特征,高维协方差矩阵通常被认为具有稀疏性(包括近似稀疏)或条件稀疏性。本文介绍了稀疏协方差... 详细信息

高维协方差矩阵估计是多元统计分析中的重要问题之一,在基因表达分析、基因调控网络、投资组合、风险管理等领域有广泛的应用。根据实际问题特征,高维协方差矩阵通常被认为具有稀疏性(包括近似稀疏)或条件稀疏性。本文介绍了稀疏协方差矩阵估计和条件稀疏协方差矩阵估计的主要研究现状,同时列出一些重要文献。

关键词：高维协方差矩阵稀疏协方差矩阵条件稀疏协方差矩阵

带有非一致约束和通讯时延的异构网络约束一致性

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控制理论与应用 2024年第8期41卷 1427-1437页

作者：莫立坡张豪哲北京工商大学电商与物流学院北京100048 北京工商大学数学与统计学院北京100048

本文主要致力于研究一类具有非一致的凸位置约束、非凸速度约束和非一致的通信时延的异构多智能体网络的约束一致性问题,其中异构多智能体网络由一阶和二阶智能体构成.首先,为每个智能体设计了一个分布式控制算法,同时,引入了两类坐标变... 详细信息

本文主要致力于研究一类具有非一致的凸位置约束、非凸速度约束和非一致的通信时延的异构多智能体网络的约束一致性问题,其中异构多智能体网络由一阶和二阶智能体构成.首先,为每个智能体设计了一个分布式控制算法,同时,引入了两类坐标变换,将带有时延的异构系统转化为带有异构非线性误差和无时延的线性时变系统.为了处理异构非线性误差,本文采用了一种几何学技巧,使组合变量的非线性动态可以被线性动态所控制.然后,通过投影算子和非负矩阵的性质,在一些弱的假设下,证明了随着时间的演进,非线性误差能收敛为零,从而达成系统的受限一致性.最后,本文给出两个数值算例验证了结果的正确性.

关键词：异构网络非凸速度约束位置约束通讯时延一致性

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苦白蹄化学成分及抗肿瘤作用研究进展

药物评价研究 2024年第4期47卷 897-903页

作者：王鑫关雪陈大忠黑龙江中医药大学黑龙江哈尔滨150000

苦白蹄来源于药用拟层孔菌Fomitopsis officinalis的干燥子实体,具有抑菌消炎、止咳平喘、祛风除湿、消肿止痛和抗癌的功效。对苦白蹄的化学成分(包括三萜酸类、甾体类、倍半萜类、多糖类)及其提取部位和有效成分对肝癌、乳腺癌、肺癌... 详细信息

苦白蹄来源于药用拟层孔菌Fomitopsis officinalis的干燥子实体,具有抑菌消炎、止咳平喘、祛风除湿、消肿止痛和抗癌的功效。对苦白蹄的化学成分(包括三萜酸类、甾体类、倍半萜类、多糖类)及其提取部位和有效成分对肝癌、乳腺癌、肺癌、胃癌等肿瘤细胞系的抑制作用进行归纳和总结,以期为苦白蹄的深入研究和进一步开发利用提供思路与依据。苦白蹄提取部位和有效成分抗肿瘤具有多成分、多靶点的特点,其作用机制包括抑制肿瘤细胞增殖、诱导其凋亡、抑制肿瘤细胞迁移和侵袭、增强机体免疫及抑制肿瘤血管生成。

关键词：苦白蹄药用拟层孔菌抗肿瘤肝癌乳腺癌肺癌胃癌

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道阻且长——鼠疫在当今社会的流行与防控

中国热带医学 2024年第1期24卷 22-27,48页

作者：王鑫景怀琦阚飙中国疾病预防控制中心传染病预防控制所北京102206

鼠疫是由鼠疫耶尔森菌感染导致的动物源性传染病,也是我国法定报告甲类传染病和国际检疫传染病。在人类历史上曾经发生过3次世界大流行,当前除南极洲和大洋洲外,各大陆均存在鼠疫自然疫源地。马达加斯加和刚果(金)是目前世界上人间鼠疫... 详细信息

鼠疫是由鼠疫耶尔森菌感染导致的动物源性传染病,也是我国法定报告甲类传染病和国际检疫传染病。在人类历史上曾经发生过3次世界大流行,当前除南极洲和大洋洲外,各大陆均存在鼠疫自然疫源地。马达加斯加和刚果(金)是目前世界上人间鼠疫流行水平最高的地区。在20世纪中期,我国人间鼠疫流行,1950—1954年平均年报告1400.8例;1955年后,我国人间鼠疫的大规模暴发得到有效控制,1955—1999年平均年报告24.7例。2000年至今,我国人间鼠疫病例仍未销声匿迹,期间累计报告514例。基于One Health理念的鼠疫控制策略是一种更优解,主要体现为“生态学动物监测”+“人间早期诊断处置”的双重手段。有效的动物监测,对鼠疫波及人间可进行准确预测,做到早期预警;而对人间鼠疫病例进行早期诊断早期处置,在一方面可以有效控制人间疫情扩散,另一方面也能有效降低病死率。

关键词：鼠疫人间病例流行动物监测

基于CUDA的航空γ能谱数据小波降噪并行加速算法

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核技术 2024年第4期47卷 21-31页

作者：熊超王欣王鑫杰吴和喜东华理工大学核科学与工程学院南昌330013 苏州大学医学部放射医学与防护学院苏州215123

航空γ能谱数据体量巨大,使用中央处理器(Central Processing Unit,CPU)进行数据后处理时计算效率低。提出了一种基于通用并行计算架构CUDA(Compute Unified Device Architecture)的图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)并行方案,对航空γ能谱数据小波降噪处理过程进行并行加速优化。首先测试不同block尺寸对计算时间的影响,寻找处理航空γ能谱数据的最佳block尺寸;其次分别使用GPU计算不同数据体量和同一数据体量下不同小波基函数相较于CPU处理航空γ能谱数据的加速比;最后通过对实测航空γ能谱数据添加白噪声,计算降噪后数据信噪比,优选出适用于GPU并行加速计算的阈值降噪方法。计算结果表明:航空γ能谱数据降噪最佳block二维尺寸在64×64到128×128之间;数据降噪总时间加速比达100倍以上的小波基函数占80%,加速比达90倍以上的小波基函数占91%,其中coif5小波基函数可达353倍,阈值降噪函数加速比可接近570倍。不同降噪函数处理航空γ能谱数据的结果表明,所有函数在低信噪比条件下降噪效果不足,而在高信噪比下则会出现过度降噪,采用硬阈值的coif5、软阈值的coif1和改进阈值的bior3.7小波基函数可得到显著的降噪效果。

关键词：图形处理器航空γ能谱阈值降噪