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可调谐的声学型石墨烯等离激元增强纳米红外光谱

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物理学报 2024年第13期73卷 336-345页

作者：段谕戴小康吴晨晨杨晓霞郑州大学河南先进技术研究院郑州450001 国家纳米科学中心中国科学院纳米科学卓越创新中心中国科学院纳米光子材料与器件重点实验室中国科学院纳米标准与检测重点实验室北京100190 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

纳米红外光谱(nano-infrared spectroscopy,nano-IR)技术能够突破光的衍射极限,实现约10 nm空间分辨率的红外光谱检测,是研究纳米尺度物质化学成分和结构的重要技术手段.然而,由于纳米物质的尺寸与红外光的波长存在较大失配,导致其红外... 详细信息

纳米红外光谱(nano-infrared spectroscopy,nano-IR)技术能够突破光的衍射极限,实现约10 nm空间分辨率的红外光谱检测,是研究纳米尺度物质化学成分和结构的重要技术手段.然而,由于纳米物质的尺寸与红外光的波长存在较大失配,导致其红外吸收信号微弱.本文理论提出了一种基于纳米腔室的声学型石墨烯等离激元(nanocavity-acoustic graphene plasmon,n-AGP)可调谐增强nano-IR检测平台.该平台可实现超高光场压缩(模式体积Vn-AGP≈10-7λ_(0)~3,λ_(0)=6.25μm)和约50倍电场增强的n-AGP激发.通过调控金纳米腔室结构和石墨烯费米能级,我们实现了n-AGP的宽频段动态调控(1290—2124 cm^(-1)).此外,由于n-AGP的电磁场高度局域在纳米腔室内,具有高的探测灵敏度,可实现单个蛋白质颗粒酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带振动指纹特征的探测(灵敏度提高约9倍).这一基于n-AGP的增强结构拓展了nano-IR技术在单分子尺度的表征能力,可广泛应用于生物、催化等领域.

关键词：石墨烯纳米腔室等离激元表面增强红外光谱

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农牧交错带村镇生活垃圾逆向物流模式的分异机制及空间优化

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地理学报 2024年第2期79卷 299-320页

作者：张健周侃中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

生活垃圾逆向物流是村镇生活垃圾治理的关键纽带。揭示生活垃圾逆向物流模式的空间分异机制、构筑经济高效的生活垃圾逆向物流体系,对农牧交错带生态安全格局稳定、村镇人居环境品质提升具有重要意义。以青海省海东市为实证对象,构建149... 详细信息

生活垃圾逆向物流是村镇生活垃圾治理的关键纽带。揭示生活垃圾逆向物流模式的空间分异机制、构筑经济高效的生活垃圾逆向物流体系,对农牧交错带生态安全格局稳定、村镇人居环境品质提升具有重要意义。以青海省海东市为实证对象,构建1499个村镇居民点的多源异构数据集,多尺度刻画垃圾治理效能地域非均衡性,应用多项逻辑斯蒂回归模型定量解析垃圾逆向物流模式空间分异的影响因素,并基于改进潜能模型的设施空间可达性评价,提出逆向物流模式空间优化方案。结果显示:海东市生活垃圾呈“局部集聚、总体分散”分布,垃圾治理效能滞后于原住居民生活需求,由湟水谷地中心向周边农区村镇、牧民定居点呈水平递减;农牧交错带地理环境高寒性与村镇聚落分散性,是阻碍集中式物流模式配置的根本原因;常住人口规模小、社会经济发展状态较差的村镇居民点是集中式物流模式配置的薄弱区域;充足的基层管理人员数量和年轻化干部群体,有利于落实村分散物流模式管理要求;海东市村镇居民点垃圾处理设施空间可达性偏低,应以城镇集中式、乡镇传导式、农牧分散式3类路径为遵循,采用集中式与分散式物流并举的调适策略进行逆向物流模式全局优化。建议以物流成本最小化、垃圾治理零胁迫为导向,兼顾各级物流节点功能特性分类施策,发挥县域垃圾逆向物流软硬件设施统筹职能,激活乡镇垃圾协同治理效能,强化村庄源头分类与就地消纳功能,营造减量化、资源化、无害化的生活垃圾逆向物流体系。

关键词：生活垃圾逆向物流空间分异形成机制农牧交错带青海省海东市

Ca改性生物炭对土壤磷赋存形态影响及稳定化机制

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环境科学 2024年第2期45卷 983-991页

作者：张超翟付杰单保庆中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

针对湖库周边农田淹没后土壤磷释放风险控制的问题,采用共热解法制备Ca改性生物炭(Ca-BC),通过X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线多晶粉末衍射分析(XRD)、吸附实验和模拟培养实验等,进行Ca-BC对土壤磷赋存形态影响和稳定化机制研究.结果... 详细信息

针对湖库周边农田淹没后土壤磷释放风险控制的问题,采用共热解法制备Ca改性生物炭(Ca-BC),通过X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线多晶粉末衍射分析(XRD)、吸附实验和模拟培养实验等,进行Ca-BC对土壤磷赋存形态影响和稳定化机制研究.结果表明,Ca-BC吸附磷的过程符合Langmuir(R^(2)=0.940)和一级吸附动力学模型(R^(2)=0.961),表明该吸附过程为化学作用主导的单层吸附,最大吸附量达到267.93 mg·g^(-1).模拟培养实验表明,当Ca-BC添加量为1%时,土壤中较活跃性的交换态磷形态从7.42%下降至4.59%.XRD结果表明,Ca-BC吸附磷后出现Ca_(3)(PO_(4))_(2)和Ca_(5)(PO_(4))_(3)(OH)吸收峰,证明磷酸盐在生物炭表面形成较稳定的晶体沉淀.XPS分析表明,生物炭表面羰基官能团参与磷固定过程,提高了生物炭对磷的吸附能力.总体来讲,CaBC添加量大于1%时,对磷的释放有较好的固定能力,具备对土壤磷释放控制的潜在应用价值.

关键词：改性生物炭土壤新增淹没区磷酸盐赋存形态

广义高斯分布的卷积传递函数多通道非负矩阵分解

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声学学报 2024年第3期49卷 598-610页

作者：张聪杨飞然陈先梅杨军中国科学院噪声与振动重点实验室(声学研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

基于卷积传递函数的多通道非负矩阵分解(CTF-MNMF)在长混响环境的盲源分离中取得了较好的性能,但该算法的分离性能依然受到声源模型的限制。因此提出了基于广义高斯分布(GGD)的CTF-MNMF算法,通过将域参数引入NMF中并利用广义非负矩阵分... 详细信息

基于卷积传递函数的多通道非负矩阵分解(CTF-MNMF)在长混响环境的盲源分离中取得了较好的性能,但该算法的分离性能依然受到声源模型的限制。因此提出了基于广义高斯分布(GGD)的CTF-MNMF算法,通过将域参数引入NMF中并利用广义非负矩阵分解(GNMF)建模GGD的非负尺度因子,提高了声源模型捕捉信号离群值的鲁棒性,进而提高了声源估计的准确性。采用基于辅助函数的优化策略给出分离矩阵和非负矩阵参数的更新公式。仿真结果表明所提算法在语音和音乐两种信号的分离实验中均取得了比GGD-ILRMA、WPE-ILRMA和CTF-MNMF更好的分离性能。

关键词：盲源分离广义高斯分布卷积传递函数非负矩阵分解

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针对低银样品的高精度银同位素分析方法

矿物岩石地球化学通报 2024年第5期 1078-1080页

作者：方远文秋玉肖子聪于慧敏黄方中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学院比较行星学卓越创新中心

银（Ag）是元素周期表中第五周期ⅠB族元素，曾作为货币在全球范围内广泛使用，因此其流通记录可以揭示人类历史文明的演化进程（Desaulty et al.,2011;Desaulty and Albarede,2013）。在部分熔融过程中，Ag和Cu展现出相似的化学性质，...

银（Ag）是元素周期表中第五周期ⅠB族元素，曾作为货币在全球范围内广泛使用，因此其流通记录可以揭示人类历史文明的演化进程（Desaulty et al.,2011;Desaulty and Albarede,2013）。在部分熔融过程中，Ag和Cu展现出相似的化学性质，但二者对S的结合能力却有所不同，这使得Ag/Cu值成为地壳演化过程的一个重要指标（Chen et al.,2020）。

关键词：

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核酸等温扩增技术在病毒检测中的应用

高等学校化学学报 2024年第7期45卷 1-17页

作者：肖航王小燕邓兆佳廖文静谢文菁彭汉勇中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学杭州高等研究院环境学院杭州310024

病毒是引发人类疾病的主要病原体之一.传统的聚合酶链式反应(PCR)技术虽然被广泛应用于病毒分子诊断,但其对温度的要求较为严格,限制了其在现场诊断中的应用.为了满足现场快速诊断的需求,核酸等温扩增技术得到快速发展,其无需热循环,可... 详细信息

病毒是引发人类疾病的主要病原体之一.传统的聚合酶链式反应(PCR)技术虽然被广泛应用于病毒分子诊断,但其对温度的要求较为严格,限制了其在现场诊断中的应用.为了满足现场快速诊断的需求,核酸等温扩增技术得到快速发展,其无需热循环,可以在恒定温度下实现核酸扩增,可适应不同的应用场景.本文综合评述了等温扩增技术在病毒检测领域的最新进展,从病毒样本采集、核酸提取、等温扩增检测等几个方面分别进行阐述,探讨了酶辅助等温扩增技术、无酶等温扩增技术以及与多体系串联的级联扩增技术的原理、关键参数及其病毒检测应用,并对比了市场上相关试剂盒的特点.此外,讨论了当前核酸等温扩增技术在病原体检测应用中面临的一些难题,如提取效率、稳定性和成本等,提出了未来的发展方向,为进一步改善现场诊断效率提供了新的思路.

关键词：等温扩增技术 CRISPR检测核酸扩增环境病毒病毒提取

镍同位素在高温岩浆系统中的研究进展和矿床学应用

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岩石学报 2024年第6期40卷 1959-1971页

作者：张泽薛胜超唐冬梅王路阳王晓曼田洪庆张瑞麟中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

Ni同位素在高温岩浆系统中被识别出高达4‰的δ60/58 Ni变化范围,打破了传统元素质量数越大同位素分馏相对越小的观点,这种高温岩浆体系中产生的巨大的同位素分馏可能是多个平衡同位素分馏过程叠加和/或动力学分馏导致的,因而也被应用... 详细信息

Ni同位素在高温岩浆系统中被识别出高达4‰的δ60/58 Ni变化范围,打破了传统元素质量数越大同位素分馏相对越小的观点,这种高温岩浆体系中产生的巨大的同位素分馏可能是多个平衡同位素分馏过程叠加和/或动力学分馏导致的,因而也被应用到岩浆铜镍硫化物矿床中。前人对高温岩浆过程Ni同位素分馏机理的认识包括:(1)玄武岩难以代表地幔的Ni同位素组成;(2)地幔部分熔融和壳源物质循环不会产生明显的Ni同位素分馏,地幔交代作用是导致地幔Ni同位素不均一的主要原因;(3)硫化物参与的过程是高温岩浆体系产生Ni同位素变化的主控因素,例如,硫化物的溶解、结晶、熔离以及和硅酸盐岩浆的相互作用。目前Ni同位素在高温地质过程中的研究与应用还处于发展阶段,同位素分馏系数和简约配分函数比等参数有待确定,需要结合更精确的模拟计算和更合理的高温高压实验来解决。查明地幔交代过程中Ni同位素分馏的具体机制,有望精准识别地幔源区的岩石性质和精细交代过程;Ni和Cu同位素的联合应用在岩浆铜镍矿床的金属富集机制和地球动力学环境研究方面显示出巨大潜力。

关键词： Ni同位素同位素分馏地幔交代岩浆铜镍硫化物矿床高温地质过程

红外高光谱大气探测仪(FY-3E/HIRAS-Ⅱ)在轨数据非线性校正方法

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红外与毫米波学报 2024年第1期43卷 98-105页

作者：黄硕顾明剑胡勇杨天杭邵春沅张春明中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

风云三号E星(FY-3E)搭载的高光谱大气探测仪(HIRAS-Ⅱ)能够实现大气的垂直探测,具有高光谱、高灵敏度、高精度的特点。仪器在轨之后由于仪器衰减和环境变化的原因产生非线性响应,影响在轨定标精度。针对非线性响应的问题,提出了一种基... 详细信息

风云三号E星(FY-3E)搭载的高光谱大气探测仪(HIRAS-Ⅱ)能够实现大气的垂直探测,具有高光谱、高灵敏度、高精度的特点。仪器在轨之后由于仪器衰减和环境变化的原因产生非线性响应,影响在轨定标精度。针对非线性响应的问题,提出了一种基于带内光谱的非线性校正方法。首先基于带外低频光谱的非线性特征求解非线性校正系数,将此系数作为初值输入到辐射定标模型中,以星上测量的黑体带内光谱与理想光谱的偏差为目标函数,通过迭代优化非线性校正系数。通过辐射定标实验得出,校正后的黑体亮温偏差明显低于未校正和基于带外光谱的校正方法。将HIRAS-Ⅱ的观测数据与IASI进行交叉比对并计算平均亮温偏差和偏差绝对值,经过带内校正法非线性校正后的亮温平均偏差为-0.13 K,优于带外校正方法。

关键词： HIRAS-Ⅱ 非线性校正在轨定标带内光谱

太岳山17.9亿年英安斑岩的发现及其对华北克拉通南部裂谷系成因的约束

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岩石学报 2024年第4期40卷 1327-1342页

作者：范昱宏祝禧艳段庆松马建锋贾朝媛刘书琪赵太平中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广州510640 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

熊耳群火山岩系主要分布于华北克拉通南部地区,主体喷发时限是1.75~1.80Ga。作为华北克拉通早期板块构造调整阶段的首次大规模岩浆活动,该火山-侵入岩系的形成时限、时空分布规律和地球动力学背景尚有争议,制约了对华北克拉通中元古代... 详细信息

熊耳群火山岩系主要分布于华北克拉通南部地区,主体喷发时限是1.75~1.80Ga。作为华北克拉通早期板块构造调整阶段的首次大规模岩浆活动,该火山-侵入岩系的形成时限、时空分布规律和地球动力学背景尚有争议,制约了对华北克拉通中元古代构造演化的进一步认识。本次研究在华北中部太岳山地区识别出中元古代英安斑岩,与古元古代花岗质片麻岩围岩呈侵入关系,无明显变质变形。锆石U-Pb年龄分析结果表明,该英安斑岩形成于1.79Ga,属于熊耳期岩浆活动的产物。样品中约90%的锆石显示出~1.92Ga和~2.16Ga两期年龄峰值,推测其为围岩的捕获锆石。英安斑岩SiO_(2)含量为65.12%~66.11%,A/CNK=0.91~1.05,全碱(K_(2)O+Na_(2)O)含量为6.85%~7.28%,Na_(2)O/K_(2)O=0.48~0.54,属于钾玄岩系列。样品稀土元素含量较高,亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素,富集Rb、Ba、La等大离子亲石元素,与华北克拉通南部地区熊耳期英安-流纹斑岩的地球化学特征完全一致,指示板内伸展环境。太岳山熊耳期英安斑岩的发现,贯通了中条山地区的熊耳群火山岩系、吕梁地区汉高山群和小两岭火山岩系,完善了熊耳三叉裂谷系北支的空间分布范围,是华北克拉通中部地区开启中元古代裂陷作用演化的重要岩浆记录。

关键词：英安斑岩熊耳火山-侵入岩系三叉裂谷太岳山华北克拉通