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Fabrication and integration of photonic devices for phase-change memory and neuromorphic computing

International Journal of Extreme Manufacturing 2024年第2期6卷 2-27页

作者： Wen Zhou xueyang shen Xiaolong Yang Jiangjing Wang Wei Zhang Center for Alloy Innovation and Design(CAID) State Key Laboratory for Mechanical Behavior of MaterialsXi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049People’s Republic of China

In the past decade,there has been tremendous progress in integrating chalcogenide phase-change materials(PCMs)on the silicon photonic platform for non-volatile memory to neuromorphic in-memory computing *** particular,these non von Neumann computational elements and systems benefit from mass manufacturing of silicon photonic integrated circuits(PICs)on 8-inch wafers using a 130 nm complementary metal-oxide semiconductor *** manufacturing based on deep-ultraviolet lithography and electron-beam lithography enables rapid prototyping of PICs,which can be integrated with high-quality PCMs based on the wafer-scale sputtering technique as a back-end-of-line *** this article,we present an overview of recent advances in waveguide integrated PCM memory cells,functional devices,and neuromorphic systems,with an emphasis on fabrication and integration processes to attain state-of-the-art device *** a short overview of PCM based photonic devices,we discuss the materials properties of the functional layer as well as the progress on the light guiding layer,namely,the silicon and germanium waveguide ***,we discuss the cleanroom fabrication flow of waveguide devices integrated with thin films and nanowires,silicon waveguides and plasmonic microheaters for the electrothermal switching of PCMs and mixed-mode ***,the fabrication of photonic and photonic–electronic neuromorphic computing systems is *** systems consist of arrays of PCM memory elements for associative learning,matrix-vector multiplication,and pattern *** large-scale integration,the neuromorphic photonic computing paradigm holds the promise to outperform digital electronic accelerators by taking the advantages of ultra-high bandwidth,high speed,and energy-efficient operation in running machine learning algorithms.

关键词： nanofabrication silicon photonics phase-change materials non-volatile photonic memory neuromorphic photonic computing

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相变存储器材料设计与多尺度模拟的研究进展

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金属学报 2024年第10期60卷 1362-1378页

作者：沈雪阳褚瑞轩蒋宜辉张伟西安交通大学、金属材料强度国家重点实验室、材料创新设计中心西安710049

大数据时代人工智能、5G、云计算等先进技术对数据存储与处理的需求急剧上升,而新型非易失性存储材料与器件的研发则为大幅提升算力提供了契机。同时,人工智能技术驱动的科学研究范式也为进一步提升存储器件性能提供了新的研发模式。本... 详细信息

大数据时代人工智能、5G、云计算等先进技术对数据存储与处理的需求急剧上升,而新型非易失性存储材料与器件的研发则为大幅提升算力提供了契机。同时,人工智能技术驱动的科学研究范式也为进一步提升存储器件性能提供了新的研发模式。本文聚焦于相变存储材料与器件在计算与数据驱动下的研究进展,详细论述了大尺度第一性原理分子动力学、新材料设计与高通量材料筛选、多尺度模拟与机器学习势开发等先进材料计算方法在相变存储材料研究中的具体应用,并展望了相变存储技术发展所面临的机遇与挑战。

关键词：相变存储材料第一性原理高通量计算多尺度模拟机器学习势

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残余胆固醇与更年期妇女颈动脉粥样硬化的相关性研究

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中国全科医学 2024年第21期27卷 2567-2571页

作者：武会敏武园梅沈雪阳葛朝明兰州大学第二临床医学院甘肃省兰州市730000 兰州大学第二医院神经内科甘肃省兰州市730000 永城市人民医院医疗健康集团超声医学科河南省商丘市476600

背景颈动脉粥样硬化(CAS)作为全身动脉硬粥样化前期表现的重要指标,已有研究证明残余胆固醇(RC)水平升高与CAS的发病机制密切相关,然而,关于RC与更年期妇女CAS发病的相关性研究较少。目的探讨RC与更年期妇女CAS发病的相关性。方法选取2... 详细信息

背景颈动脉粥样硬化(CAS)作为全身动脉硬粥样化前期表现的重要指标,已有研究证明残余胆固醇(RC)水平升高与CAS的发病机制密切相关,然而,关于RC与更年期妇女CAS发病的相关性研究较少。目的探讨RC与更年期妇女CAS发病的相关性。方法选取2020年1月—2023年10月参加国家脑卒中高危人群筛查项目并完善颈动脉超声检查的定西市安定区凤翔镇的更年期妇女307例作为研究对象。收集人群的一般资料,并利用彩色多普勒超声分析参与者的颈动脉内膜特征。根据颈部超声结果结果将受试者分为CAS组和非CAS组,采用Spearman秩相关分析探究RC与CAS发病的其他危险因素的相关性,采用多因素Logistic回归分析探究RC是否为更年期妇女发生CAS的影响因素。结果CAS组(n=130)更年期妇女年龄、脑卒中和短暂性脑缺血发作(TIA)史比例、空腹血糖(FPG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、RC、脉压水平高于非CAS组(n=177)(P<0.05)。Spearman秩相关分析结果显示,RC与FPG、TC呈正相关(r_(s)=0.113、0.280,P<0.05);与LDL-C呈负相关(r_(s)=-0.112,P<0.05)。多因素Logistic回归分析结果显示,高RC水平(OR=1.539,95%CI=1.185~1.999,P=0.001)、高龄(OR=1.059,95%CI=1.003~1.117,P=0.038)、脑卒中和TIA史(OR=1.910,95%CI=1.047~3.485,P=0.035)是更年期妇女CAS发病的危险因素。根据RC中位数将更年期妇女分为高RC组(RC≥0.70 mmol/L,n=155)、低RC组(RC<0.70 mmol/L,n=152),高RC组更年期妇女患有血脂异常比例、CAS比例、腰围、BMI、TG比低RC组高,HDL-C比低RC组低(P<0.05)。结论高RC水平与更年期妇女发生CAS有关,且RC高水平可能是更年期妇女发生CAS的独立危险因素。

关键词：颈动脉粥样硬化更年期妇女残余胆固醇相关性 Logistic回归分析定西市

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基于复杂工程问题驱动的锂离子电池综合实验设计及实践

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大学物理实验 2024年第1期37卷 11-16页

作者：沈雪阳陈淼郭艳东南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210046 金陵科技学院机电工程学院江苏南京211169

在高等学校工程教育认证“解决复杂工程问题能力”驱动下,大学物理实验课程的选题内容和模式在不断改革和创新。锂离子电池技术作为当下新能源科技革命的代表,具有学科交叉性和综合性,满足复杂工程问题的多项特征。文章探讨了将锂离子... 详细信息

在高等学校工程教育认证“解决复杂工程问题能力”驱动下,大学物理实验课程的选题内容和模式在不断改革和创新。锂离子电池技术作为当下新能源科技革命的代表,具有学科交叉性和综合性,满足复杂工程问题的多项特征。文章探讨了将锂离子电池技术引入大学物理实验教学的优势和可行性,并提炼出锂离子电池综合实验设计的具体实施方案,为提高学生解决复杂工程问题的能力,培养复合创新型大学生奠定基础。

关键词：复杂工程问题大学物理实验锂离子电池

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吉祥草种子的萌发特性和脱水耐性研究

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湖北民族大学学报（自然科学版） 2024年第3期42卷 301-306页

作者：申雪洋刘相泉乐靖宇邓志军生物资源保护与利用湖北省重点实验室湖北恩施445000 湖北民族大学恩施州特色植物资源种质工程技术研究中心湖北恩施445000

为探明吉祥草[Reineckea carnea(Andrews.)Kunth]种子的萌发与贮藏特性,通过改变温度及光照条件,并进行硅胶快速脱水处理和种子萌发测试,对新鲜成熟的吉祥草种子萌发特性与脱水耐性进行研究。结果表明,新鲜成熟的吉祥草种子无休眠特性,... 详细信息

为探明吉祥草[Reineckea carnea(Andrews.)Kunth]种子的萌发与贮藏特性,通过改变温度及光照条件,并进行硅胶快速脱水处理和种子萌发测试,对新鲜成熟的吉祥草种子萌发特性与脱水耐性进行研究。结果表明,新鲜成熟的吉祥草种子无休眠特性,最适发芽温度为20~25℃恒温;交替光照处理时的发芽率显著高于黑暗处理,应为需光种子,然而交替光照处理时的发芽速率显著慢于黑暗处理,符合耐阴的生态特性;新鲜成熟的吉祥草种子较不耐脱水,当含水量从初始的(19.8±0.1)%分别脱水至(9.0±0.2)%和(6.0±0.0)%时,发芽率从(88.0±2.2)%分别降至(59.0±6.4)%和(15.5±1.5)%,判断其应为顽拗性种子;另外,相较于发芽率、发芽势和平均发芽日数,发芽指数的变化对于种子脱水处理的响应最敏感,可以作为检测种子脱水耐性的首选指标。该研究能够促进吉祥草的应用、种子的长期保存与种质创新。

关键词：吉祥草交替光照种子休眠发芽指数脱水处理顽拗性种子

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大肠杆菌肠菌素对空肠弯曲菌的促生长作用研究

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中国畜牧兽医 2024年第8期51卷 3585-3594页

作者：时晨欣崔一芳申学阳焦晓丽郭芳芳丁保安徐福洲青海大学农牧学院西宁810016 北京市农林科学院畜牧兽医研究所畜禽疫病防控技术北京市重点实验室北京100097

[目的]调查鸡肠道内大肠杆菌分泌肠菌素的水平,以及其对空肠弯曲菌的促生长作用。[方法]利用间接竞争ELISA(ic-ELISA)方法检测临床分离的30株鸡肠道大肠杆菌分离株的肠菌素产量;利用λRed同源重组系统构建大肠杆菌entB基因缺失突变株,并... 详细信息

[目的]调查鸡肠道内大肠杆菌分泌肠菌素的水平,以及其对空肠弯曲菌的促生长作用。[方法]利用间接竞争ELISA(ic-ELISA)方法检测临床分离的30株鸡肠道大肠杆菌分离株的肠菌素产量;利用λRed同源重组系统构建大肠杆菌entB基因缺失突变株,并用ic-ELISA方法测定大肠杆菌亲本株和突变株的肠菌素产量;检测亲本株和突变株在不同限铁培养基中的生长曲线;将大肠杆菌亲本株和突变株培养上清接种空肠弯曲菌,探究大肠杆菌肠菌素对空肠弯曲菌生长的影响。[结果]30株鸡肠道大肠杆菌分离株分泌肠菌素水平介于11~126μmol/L之间。利用λRed同源重组系统成功构建2株大肠杆菌entB基因缺失突变株。定性结果显示,大肠杆菌亲本株在CAS培养基中产生黄色晕圈,而entB基因缺失株不产生晕圈。ic-ELISA检测结果显示,亲本株分泌肠菌素浓度为100~150μmol/L,而基因缺失株未检测出肠菌素。大肠杆菌亲本株和entB基因缺失株在富铁培养基中生长无显著差异(P>0.05),在限铁培养基中达到平台期的D 600 nm值分别为0.6和0.3。促生长试验结果显示,大肠杆菌亲本株培养上清接种空肠弯曲菌24和36 h,菌落数分别为7.8和8.2 lg CFU/mL,而entB基因缺失株培养上清接种后菌落数分别为7.0和7.3 lg CFU/mL。[结论]大肠杆菌具有分泌肠菌素的能力,且其在限铁环境下能促进空肠弯曲菌的生长,试验结果为深入研究肠菌素介导的肠道细菌之间的相互作用奠定基础。

关键词：大肠杆菌肠菌素 entB基因空肠弯曲菌

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Re-delocalization of localized d-electrons in VO_(2)(R)-VS_(4)hetero-structure enables high performance of rechargeable Mg-ion batteries

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Journal of Magnesium and Alloys 2024年第5期12卷 1830-1840页

作者： Lijiao Zhou Chao shen xueyang Hou Zhao Fang Ting Jin Keyu Xie School of Materials Science and Engineering Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China School of Metallurgical Engineering Xi’an University of Architecture and TechnologyXi’an 710055China

Rechargeable Mg-ion batteries(MIBs)have attracted much more attentions by virtue of the high capacity from the two electrons ***,the reversible Mg^(2+)diffusion in cathode materials is restricted by the strong interactions between the high-polarized bivalent Mg^(2+)ions and anionic ***,we design and propose a hetero-structural VO_(2)(R)-VS_(4)cathode,in which the re-delocalized d-electrons can effectively shield the polarity of Mg^(2+)***,the electrons should spontaneously transfer from VS_(4)to VO_(2)(R)through the interfaces of hetero-structure due to the lower work function value of VS_(4).Furthermore,the internal electrons transfer lead to the electronic injection into VO_(2)(R)from VS_(4)and the partially broken V-V dimers,indicating the presence of lone pair electrons and charge *** from the shield effect of re-delocalized electrons,and the weakened attraction between cations and O/S anions enables more S^(2-)-S_(2)^(2-)redox groups to participate the electrochemical reactions and compensate the double charge of Mg^(2+)***,VO_(2)(R)-VS_(4)hetero-structure exhibits a high specific capacity of 554 mA h g^(-1)at 50 mA g^(-1).It is believed that the charge re-delocalization of cathode extremely boost the Mg^(2+)ions migration for the high-capacity of MIBs.

关键词： Mg-ion batteries Cathode Charge delocalization Electronic structure Heterostructure

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葡聚糖硫酸钠饲喂SPF鸡诱导肠道炎症的研究

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饲料工业 2024年第19期45卷 113-121页

作者：申学阳崔一芳时晨欣焦晓丽武金亮张浩南郭芳芳丁保安徐福洲青海大学农牧学院青海西宁810016 北京市农林科学院畜牧兽医研究所畜禽疫病防控技术北京市重点实验室北京100097

为深入探讨肠道炎症对鸡生长发育、肠道组织结构及微生物菌群等方面的影响,试验利用1%和4%两种浓度的葡聚糖硫酸钠(DSS)溶液饮水诱导鸡肠道炎症,建立无特定病原(SPF)鸡肠道炎症模型,通过测定体重、器官指数、盲肠微生物菌群结构、组织... 详细信息

为深入探讨肠道炎症对鸡生长发育、肠道组织结构及微生物菌群等方面的影响,试验利用1%和4%两种浓度的葡聚糖硫酸钠(DSS)溶液饮水诱导鸡肠道炎症,建立无特定病原(SPF)鸡肠道炎症模型,通过测定体重、器官指数、盲肠微生物菌群结构、组织病理、炎性细胞因子表达水平及炎症标识物钙卫蛋白(CALP)和脂质运载蛋白(NGAL)含量等,综合评价不同浓度DSS诱导的鸡肠道炎症对其生理功能的影响。结果显示:与对照组相比,DSS4组极显著抑制鸡增重(P0.05),血清和盲肠内容物CALP和NGAL含量均极显著降低(P<0.01)。DSS1组对测定指标的影响相对较小,仅少数指标出现显著改变。试验结果表明,利用口服DSS成功建立了急性肠道炎症模型,并鉴定了肠道炎症对鸡生理功能的影响。

关键词： SPF鸡葡聚糖硫酸钠肠道炎症微生物菌群炎性细胞因子

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环状RNA在阿尔茨海默病发病机制中的作用

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中南大学学报（医学版） 2022年第7期47卷 960-966页

作者：沈雪阳何亚玲葛朝明兰州大学第二医院神经内科兰州730030

环状RNA(circRNA)是普遍存在于真核细胞转录组中的共价闭环非编码RNA,其通过充当微RNA海绵、调节蛋白质转录水平、与RNA结合蛋白质作用等参与机体的多种病理、生理过程。CircRNA富集于衰老机体的皮层、海马体、大脑白质及光感受器神经元... 详细信息

环状RNA(circRNA)是普遍存在于真核细胞转录组中的共价闭环非编码RNA,其通过充当微RNA海绵、调节蛋白质转录水平、与RNA结合蛋白质作用等参与机体的多种病理、生理过程。CircRNA富集于衰老机体的皮层、海马体、大脑白质及光感受器神经元中,可作为神经衰老的生物标志物。CircRNA在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)患者外周血及神经突触中的表达水平增高,参与AD的发生与转归。不同的circRNA[如HDAC9、HOMER1、Cwc27、Tulp4、PTK2]可通过增加β-淀粉样蛋白沉积、促进tau蛋白过度磷酸化、加重神经炎症及引发线粒体功能障碍等导致患者出现AD病理改变,从而诱发认知功能下降。

关键词：环状RNA 阿尔茨海默病发病机制

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应对可转移多黏菌素耐药性--饲料添加剂来源的白屈菜红碱具有双重效应

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Engineering 2024年第1期32卷 163-173页

作者： Huangwei Song xueyang Wang Muchen Zhang Zhiyu Zou Siyuan Yang Tian Yi Jianfeng Wang Dejun Liu Yingbo shen Chongshan Dai Zhihai Liu Timothy R.Walsh Jianzhong shen Congming Wu Yang Wang National Key Laboratory of Veterinary Public Health and Safety College ofVeterinary MedicineChina Agricultural UniversityBeijing 100193China Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture Guangzhou 510642China State Key Laboratory for Zoonotic Diseases Key Laboratory of Zoonosis ResearchMinistry of EducationInstitute of ZoonosisCollege of Veterinary MedicineJilin UniversityChangchun 130015China College of Chemistry and Pharmaceutical Sciences Qingdao Agricultural University.Qingdao 266109China Ineos-Oxford Institute of Antimicrobial Research Department of BiologyUniversity of OxfordOxford OX13SZUK

The emergence and spread of the mobile colistin-resistance gene,mcr-1,and its variants pose achallenge to the use of colistin,a last-resort antibiotic used to treat severe infections caused by extensively drug-resistant(XDR)Gram-negative *** adjuvants are a promising strategy to enhance the efficacy of colistin against colistin-resistant pathogens;however,few studies have considered the effects of adjuvants on limiting resistance-gene *** found that chelerythrine(4 mg·L^(-1))derived from Macleaya cordata extract,which is used as an animal feed additive,reduced the minimal inhibitory concentration(MIC)of colistin against an mcr-1 positive Escherichia coli(***)strain by 16-fold(from 2.000 to 0.125 mg·L^(-1)).eliminated approximately 10^(4) colony-forming units(CFUs)of an mcr-1-carrying strain in a murine intestinal infection model,and inhibited the conjugation of an mcr-1-bearing plasmid in vitro(by>100-fold)and in a mouse model(by up to 5-fold).A detailed analysis revealed that chelery-thrine binds to phospholipids on bacterial membranes and increases cytoplasmic membrane fluidity,thereby impairing respiration,disrupting proton motive force(PMF),generating reactive oxygen species(ROS),and decreasing intracellular adenosine triphosphate(ATP)levels,which subsequently downregu-lates mcr-1 and conjugation-associated *** dual effects of chelerythrine can expand the use of antibiotic adjuvants and may provide a new strategy for circumventing mobile colistin resistance.

关键词： Chelerythrine Antibiotic adjuvant Conjugation inhibitor Colistin mcr-1 Dual effects

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