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基于DNA砖状晶体的忆阻器及神经突触仿生研究

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基于DNA砖状晶体的忆阻器及神经突触仿生研究

作者：李佳杭河北大学

学位级别：硕士

基于冯·诺伊曼架构的传统计算机在处理大规模数据和存储方面存在一些限制,因此研究人员正在寻求新的计算架构。神经形态计算系统是一种受生物大脑启发的计算模型,可以模拟人脑的神经突触行为,具有处理大规模并行计算和存储的潜力。在... 详细信息

基于冯·诺伊曼架构的传统计算机在处理大规模数据和存储方面存在一些限制,因此研究人员正在寻求新的计算架构。神经形态计算系统是一种受生物大脑启发的计算模型,可以模拟人脑的神经突触行为,具有处理大规模并行计算和存储的潜力。在这个背景下,忆阻器作为下一代非易失存储器的代表之一,受到了广泛关注。尽管无机材料具有许多优点,例如出色的热稳定性,但是这种材料复杂的制备程序以及高昂的制造成本限制了它们的应用。相比之下,有机物材料具有低成本、无毒、水溶性、生物降解性和生物相容性等突出优势,基于有机生物材料的忆阻器已成为实现生物神经形态计算的最具潜力的候选者之一。脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid,DNA)作为一种有机物,具有独特的分子结构、电子电导率、纳米级效应、物理化学稳定性、自组装特性和机械刚度,适合作为天然有机生物材料制造纳米器件。DNA砖状晶体由特定的DNA序列组装而成。基于以上特性,本文提出基于DNA砖状晶体的忆阻器,并对其电学性能和突触仿生特性进行了研究,并探究其在逻辑运算、神经网络等中的应用。主要内容如下:一、以银为顶电极,石墨烯为底电极,DNA砖状晶体薄膜为功能层制备了DNA砖状晶体忆阻器,通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱技术进行了表征测试。100次循环的I-V曲线表明器件具有双极性阻变特性,开启电压集中在2.22V左右,关闭电压集中在-1.45 V左右,并呈现出正态分布,器件的高低阻比约为10～3,器件的平均功率为2.17μW,并具有良好的保持特性(10～4 s)。通过正负双向脉冲的调控,证明了该器件具有电导双向可调性,并且成功模拟了多种神经突触功能,包括长时程增强/抑制、尖峰时间依赖可塑性、双脉冲易化/抑制以及兴奋性突触后电流等。通过对双对数图下的I-V曲线进行拟合,研究了DNA砖状晶体器件的阻变机制。利用DNA砖状晶体器件实现了巴普洛夫条件反射的模拟。最后,利用2个忆阻器搭建了与、或逻辑门并验证其逻辑功能,还开发了一种半加器逻辑电路,并通过LTspice仿真程序进行了验证。二、为了进一步提高DNA砖状晶体忆阻器的性能,采用银纳米颗粒修饰DNA砖状晶体,并对基于银纳米颗粒修饰的DNA砖状晶体忆阻器进行了进一步的表征和测试。XPS表征证明了DNA砖状晶体中银纳米颗粒的成功修饰。电学测试结果表明,该器件的开启电压由2.22 V降低到0.96 V,高低阻比为10～3,并具有良好的保持特性(10～4 s)。电导调控测试证明银纳米颗粒修饰的DNA砖状晶体忆阻器具有电导连续可调性,研究了该器件的突触仿生特性。研究了该器件的阻变机制,并实现了不应期的模拟和代数运算。此外,研究了该器件在神经形态计算中的应用,经过20个训练周期后,对大图像的识别准确率达到87.58%,对小图像的识别准确率达到85.03%,证明该忆阻器在未来神经形态计算中的应用潜力。三、通过电泳沉积方法制备DNA砖状晶体薄膜,并将忆阻器做成交叉结构,探究了Ag/DNA砖状晶体/Pt忆阻器的性能。对Ag/DNA砖状晶体/Pt忆阻器进行了SEM表征、I-V测试和电导调控测试。和银纳米颗粒修饰的DNA砖状晶体忆阻器相比,该器件开启电压从0.96 V降为0.14 V,平均功率降低为57 n W,高低阻比为10～4。并实现了长时程增强/抑制、尖峰时间依赖可塑性、双脉冲易化/抑制等突触仿生特性。

关键词：忆阻器 DNA砖状晶体人工突触逻辑运算神经网络

京津冀城市群绿色发展多维评价及影响因素研究

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京津冀城市群绿色发展多维评价及影响因素研究

作者：赵晓杭河北大学

学位级别：硕士

京津冀地区是我国经济增长极具潜力的区域,也面临着资源环境约束越来越突出的问题,如产业结构偏重工化、污染排放严重等,目前京津冀城市群的环境污染问题依旧存在,产业结构优化亟需进一步提高。在此背景下,开展绿色发展多维评价并分析... 详细信息

京津冀地区是我国经济增长极具潜力的区域,也面临着资源环境约束越来越突出的问题,如产业结构偏重工化、污染排放严重等,目前京津冀城市群的环境污染问题依旧存在,产业结构优化亟需进一步提高。在此背景下,开展绿色发展多维评价并分析其影响因素,对于进一步提升绿色发展水平,推进可持续发展具有重要意义。本文以京津冀城市群为研究对象,将绿色生产、生活、生态和社会支持纳入综合指标评价体系,采用基于加速遗传算法的投影寻踪模型综合评价京津冀绿色发展水平,并使用耦合协调模型探究京津冀绿色发展水平的内部协调关系。进而运用Dagum基尼系数、核密度估计、空间莫兰指数分析绿色发展水平的区域差异和时空演变特征。最后选取产业结构合理化、城镇化水平、经济发展水平、金融发展水平和信息化水平作为解释变量,运用空间自回归模型和面板分位数回归模型,实证分析影响因素对京津冀绿色发展水平的作用方向和强度。研究结果表明:(1)京津冀城市群的绿色发展水平呈稳步上升的态势,北京市处于较高水平,河北省内的城市绿色发展水平较低。(2)绿色发展水平的提高与子系统耦合协调度的增强互为因果。(3)京津冀城市群的绿色发展水平差异呈现“波动式下降”的趋势,区域间差异是其主要因素。绿色发展水平的核密度估计结果在2013-2022年间的明显成“中心右移”的移动趋势。京津冀城市群绿色发展水平总体上存在负的空间溢出效应,相邻区域之间存在竞争关系。(4)产业结构合理化、经济发展水平、金融发展水平和信息化水平的主要影响因素,产业结构合理化显著为负,经济发展水平、金融发展水平和信息化水平显著为正并随着绿色发展水平的提高影响系数逐渐减小,具有异质性影响。根据以上结论,为推动区域绿色发展水平进一步提升,提出以下建议:(1)提升绿色发展内部水平,协调推进绿色发展;(2)加强地区交流,促进绿色发展水平协同发展;(3)推进产业结构优化升级,发展绿色低碳产业;(4)构建绿色城镇,坚持以人为本的城镇化道路;(5)提升科技和信息化水平,促进绿色发展。

关键词：京津冀绿色发展水平多维评价时空演变空间计量

基于情境教学法的对外汉语成语教学设计研究 ——以《发展汉语·高级综合》为例

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基于情境教学法的对外汉语成语教学设计研究 ——以《发展汉语·...

作者：杭雨扬州大学

学位级别：硕士

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清代东北流人的风物书写

清代东北流人的风物书写

作者：张书杭吉林大学

学位级别：硕士

随着清朝定鼎中原,大批流人因为各种原因被遣戍东北。他们在冰天雪地中依然不废吟咏,留下了众多诗篇。过往的研究或聚焦于流人的个案分析,或聚焦于流人群体研究,虽然其中亦会涉及风物题材,但尚未有从整体性视角分析流人风物书写的研究... 详细信息

随着清朝定鼎中原,大批流人因为各种原因被遣戍东北。他们在冰天雪地中依然不废吟咏,留下了众多诗篇。过往的研究或聚焦于流人的个案分析,或聚焦于流人群体研究,虽然其中亦会涉及风物题材,但尚未有从整体性视角分析流人风物书写的研究。本文大体按照流人来到东北的时间顺序进行架构,试图探讨流人在不同阶段的风物书写背后所蕴含的情感因素。前往戍所的旅途是流人们同广袤的东北大地的首次接触。流人们既震撼于关外壮丽锦绣的山川地景,更畏惧凶险叵测的茫茫前路。他们时而感慨于明清易代的现实与残酷,时而希冀早日赦还,时刻思念着故园的春日与芳菲。数量众多的纪行诗为我们充分展现了流人们的内心世界。来到戍所,边地的风物不仅会成为流人们借物抒怀的寄托,也时常唤起他们内心深处的故乡记忆。当肉体难以回归故里,借助风物实现精神返乡就成为了最重要的方式。无论是远谪边地的幽怨,还是对故乡的思念,流人们的诸多情愫都融入在了对风物的书写中。在度过了最初的不适期后,流人们开始通过各种方式来融入当地,努力适应在塞外的生活。开辟菜圃与花木移植是流人通过转化东北风物来复刻江南记忆的重要方式。在游览中对自然风景的吟咏与命名加深了他们对流放地的情感认同。竹枝词与地方志的创作则让更多人了解了昔日的东北。

关键词：清代东北流人风物

中国小蝇狮属及其近缘属的系统发育和分类（跳蛛科：跳蛛亚科：斑蛛族）

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中国小蝇狮属及其近缘属的系统发育和分类（跳蛛科：跳蛛亚科：斑...

作者：王苇杭河北大学

学位级别：硕士

小蝇狮属Parvattus Zhang&Maddison,2012是蜘蛛目Araneae、跳蛛科Salticidae、跳蛛亚科Salticinae、斑蛛族Euophryini中报道自中国的一单型属,与产于中国及东南亚地区的尧奇蛛属Euochin Prószyński,2018、羽蛛属Featheroides Peng,Yin&Kim,1994、罗蛛属Logunattus Wang&Li,2023、旋器蛛属Spiralembolus Wang&Li,2023、扎蛛属Zabka Wang,Li&Pham,2023不仅身体外形高度相似、栖息于同类型生境,且分布区域相互重叠。这些属的物种多样性及其系统演化关系尚缺乏深入研究。本研究镜检了大量标本(约600头),对上述各属进行了比较系统的研究。首先,使用超级保守元件(UCE)数据构建了小蝇狮属及其近缘类群的系统发育关系,结果表明尧奇蛛属、罗蛛属、旋器蛛属、扎蛛属等4属,与小蝇狮属共同构成一单系群;羽蛛属则嵌入斑蛛属内部。其次,本研究对小蝇狮属及近缘类群的生殖器结构(雄性插入器及血囊、雌蛛外雌器本氏腺等)及其它形态特征(雄蛛触肢被毛情况、雌雄螯肢后齿堤齿形及步足跗爪形态等)进行了比较形态学研究及祖征重建分析,结果明确了由尧奇蛛属、罗蛛属、旋器蛛属、扎蛛属和小蝇狮属构成的单系群的共同衍征,但该单系群内部各主要分支未发现有效的形态学界定特征。结合系统发育分析和比较形态学研究结果,本文在分类学部分将尧奇蛛属、罗蛛属、旋器蛛属、扎蛛属作为小蝇狮属的次异名(尧奇蛛属27种、罗蛛属2种、旋器蛛属2种以及扎蛛属2种被移入小蝇狮属);同时,羽蛛属被视为斑蛛属的次异名(羽蛛属2种被移入斑蛛属)。本研究共提出37个新组合,发现2新属(隐斑蛛属Eermitarys ***.、类怜蛛属Talaveroides ***.),25新种,其中12个新种已发表,另有13新种未正式发表:黄褐隐斑蛛Eermitarys fulva ***.、杨氏类怜蛛Talaveroides yangi ***.、哀牢小蝇狮Parvattus ailao ***.、滇缅小蝇狮Parvattus dianmian ***.、莽小蝇狮Parvattus mang ***.、非凡小蝇狮Parvattus memorabilis ***.、苗小蝇狮Parvattus miao ***.、屏边小蝇狮Parvattus pingbian ***.、扬子小蝇狮Parvattus yangtze ***.、叶榆小蝇狮Parvattus yeyu ***.、猿小蝇狮Parvattus yuan ***.、玉溪小蝇狮Parvattus yuxi ***.、遵义小蝇狮Parvattus zunyi ***.。本文对分布于我国的小蝇狮属40种进行了详细记述,提供了小蝇狮属及其近缘属的属级检索表,以及分布于我国的小蝇狮属种类的种级检索表。全文包含98张分类学及比较形态学图版。

关键词：系统发育分类超级保守元件新种新属新异名新组合比较形态学中国南方

中国土壤侵蚀的社会经济空间驱动因素研究：基于多尺度地理加权回归模型的分析

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华中农业大学学报 2024年

作者：栗珂珂周詹杭王真华中农业大学资源与环境学院华中农业大学公共管理学院华中农业大学国土空间治理与绿色发展研究中心

土壤侵蚀威胁粮食安全和生态系统服务，是中国面临的严峻环境问题之一，同时受到自然因素和人类活动的共同影响。目前国内已有大量研究关注社会经济因素对土壤侵蚀的驱动作用，但关于两者之间空间非平稳关系的探讨和影响因素作用尺度差... 详细信息

土壤侵蚀威胁粮食安全和生态系统服务，是中国面临的严峻环境问题之一，同时受到自然因素和人类活动的共同影响。目前国内已有大量研究关注社会经济因素对土壤侵蚀的驱动作用，但关于两者之间空间非平稳关系的探讨和影响因素作用尺度差异性的关注仍存在不足。为探究社会经济活动对土壤侵蚀的复杂驱动机制，本文以中国346个地级市为研究对象，以2017年为参考年，基于土壤侵蚀预报（RUSLE）模型和多尺度地理加权回归（MGWR）模型，揭示中国各地级市土壤侵蚀的空间异质性，并探索社会经济因素对中国各地级市土壤侵蚀速率的空间驱动作用及因素间的作用尺度差异。研究显示：中国各地级市土壤侵蚀速率的空间分布具有明显的空间正相关性，侵蚀热点主要分布在西部地区、东北地区、云贵高原和四川盆地以及黄土高原；与基于全局回归的模型及传统的地理加权回归模型相比，MGWR可以大大提高社会经济变量对土壤侵蚀速率的解释程度，模型拟合优度达到0.87；从驱动因素来看，除人均地区生产总值外，各驱动因素对中国各地级市土壤侵蚀速率的影响方向会随着空间位置变化产生结构性差异；平均而言，人口密度是对中国各地级市土壤侵蚀速率贡献最大的因素；中国地级市土壤侵蚀速率在西部地区更容易受到复种指数的影响，在东部地区社会经济因素对土壤侵蚀速率的驱动机制更为复杂，不同驱动因素作用的空间尺度差异更明显。研究表明，决策者应充分考虑人类活动对土壤侵蚀影响的空间异质性，以实现水土保持的可持续发展。

关键词：土壤侵蚀土壤侵蚀预报模型地理加权回归模型社会经济因素空间非平稳性

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山定权树生金

求是 2024年第15期 72-73页

作者：刘名美方炜杭不详福建日报

党的二十届三中全会审议通过的《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》,科学谋划了围绕中国式现代化进一步全面深化改革的总体部署、重大举措,是指导新征程上进一步全面深化改革的纲领性文件,为中国式现代化提供... 详细信息

党的二十届三中全会审议通过的《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》,科学谋划了围绕中国式现代化进一步全面深化改革的总体部署、重大举措,是指导新征程上进一步全面深化改革的纲领性文件,为中国式现代化提供强大动力和制度保障。本刊开设“锚定现代化改革再深化”专栏.

关键词：中国式现代化全面深化改革总体部署重大举措科学谋划纲领性文件新征程强大动力

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CD96分子研究进展

中国免疫学杂志 2024年第6期40卷 1276-1282页

作者：周棋杭孙昊昱中国科学技术大学免疫学研究所合肥230027

CD96是一种免疫球蛋白超家族单次跨膜糖蛋白,主要表达于NK细胞和T细胞表面。研究表明,CD96-CD155轴可抑制Th9细胞的促炎效应,维持免疫平衡。小鼠肿瘤模型中,CD96-CD155轴抑制NK细胞和CD8+T细胞的抗肿瘤效应,CD96缺失或阻断可显著抑制肿... 详细信息

CD96是一种免疫球蛋白超家族单次跨膜糖蛋白,主要表达于NK细胞和T细胞表面。研究表明,CD96-CD155轴可抑制Th9细胞的促炎效应,维持免疫平衡。小鼠肿瘤模型中,CD96-CD155轴抑制NK细胞和CD8+T细胞的抗肿瘤效应,CD96缺失或阻断可显著抑制肿瘤生长并延长荷瘤小鼠生存期,因此CD96被认为是一种潜在的免疫抑制分子(即免疫检查点)。然而,关于人CD96功能的研究还处于起步阶段,尚未形成统一结论,尤其是阐明人CD96在肿瘤微环境中的作用机制研究十分缺乏,亟需深入探讨。本文主要从CD96的发现与沿革、分子结构、对炎症反应和肿瘤免疫的调节作用等方面进行综述。

关键词： CD96 癌症免疫调节

多功能锂离子电池隔膜的设计及的电化学性能研究

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多功能锂离子电池隔膜的设计及的电化学性能研究

作者：钟卓杭电子科技大学

学位级别：硕士

锂离子电池作为广泛的基础储能单元,拥有高比能量、高电压负载、无记忆效应等优点,然而近年来因电池造成的安全事故不断发生,严重影响了其在新能源领域的应用。隔膜是电池的核心组件之一,其中陶瓷复合隔膜依靠熔点较高的陶瓷颗粒,可改... 详细信息

锂离子电池作为广泛的基础储能单元,拥有高比能量、高电压负载、无记忆效应等优点,然而近年来因电池造成的安全事故不断发生,严重影响了其在新能源领域的应用。隔膜是电池的核心组件之一,其中陶瓷复合隔膜依靠熔点较高的陶瓷颗粒,可改善隔膜的耐高温特性,此外,常见的聚合物电解质凭借其柔韧性,拥有较好的机械性能,然而它们在使用过程中仍存在热稳定性差、电化学极化较大、高倍率性能不佳、锂枝晶短路等缺点。针对上述问题,本文从隔膜的结构和内部组成出发,设计了安全与性能兼顾的多功能隔膜。首先,本文在Celgard 2325（PP/PE/PP）基膜上涂敷构建了具有磷酸铁锂（LFP）活性物质的陶瓷阻燃增容层,其目标是让隔膜提升耐热和阻燃特性的同时,仍具有良好的电化学性能。以LFP制备的活性物质层改善了电极/隔膜的界面浸润情况,使电池拥有有更小的电荷传输阻抗和更高的离子扩散速率,在30℃时离子电导率接近10-3 S/cm,其组装的电池在0.5 C倍率下充放电库伦效率接近100%,放电容量较结构修饰前提高了10-15%。同时热稳定性提升明显,在高温下活性物质层起到了支撑包覆作用,150℃受热2 h后收缩率小于5%,600℃时隔膜质量残留率为60%以上。在浸泡电解液后,凭借活性物质层表面所含有的磷酸基团及内部阻燃剂聚磷酸铵（APP）在高温下形成的致密的磷酸铵层,做到了不被引燃。其次,通过在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）侧链上接枝三氟磺酰亚胺阴离子制备了PMMA-S单离子导体聚合物电解质。PMMA-S电解质凭借丰富的多孔结构能吸附更多的电解液,同时XRD测试显示电解质在吸附成为凝胶态后,隔膜结晶度下降,为离子传输创造了更多的无定型区。在电化学性能方面,将PMMA-S@聚偏氟乙烯（PMMA）(1:1)用增塑剂浸润后,室温下表现出8.13×10-5S/cm的电导率以及0.868的高锂离子迁移数,其电化学窗口扩宽至4.2 V,装配的LFP电池在0.5 C表现出143 m Ah/g的高放电容量,在4 C下接近90 m Ah/g。在电解液体系下,0.5C经历700圈循环后容量保持率为87%,较商业隔膜有更长的循环寿命。安全性方面,锂枝晶测试在0.5 m A/cm2面电流下稳定循环200 h,1 m A/cm2面电流下循环200 h保持正常。该PMMA-S单离子导体电解质既能防止易燃有机溶剂泄露,同时具有较好的容量和更低的锂枝晶短路风险,使电池整体安全和性能二者兼顾。

关键词：锂离子电池隔膜单离子导体聚合物电解质阻燃安全性