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变暖背景下黄河源区气候响应特征及对径流的影响

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中国科学：地球科学 2024年第3期54卷 862-873页

作者：张一然周德刚郭晓峰中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029

在全球变暖背景下,过去几十年里黄河源区的气候和径流发生了明显变化,影响着黄河流域的水资源和生态环境安全.利用唐乃亥水文站的径流数据、黄河源区及周边气象台站的观测数据以及多种蒸散发数据集,本文分析了黄河源区径流和部分气候因... 详细信息

在全球变暖背景下,过去几十年里黄河源区的气候和径流发生了明显变化,影响着黄河流域的水资源和生态环境安全.利用唐乃亥水文站的径流数据、黄河源区及周边气象台站的观测数据以及多种蒸散发数据集,本文分析了黄河源区径流和部分气候因子的变化情况,结果显示:黄河源区径流在1960~1989年相对偏多,此后径流锐减;2005年后有所恢复,但相对于1960~1989年仍然偏少10%;源区降水变化与径流变化相似,在20世纪90年代相对偏少,但2003年后明显增加且比1960~1989年平均增加31.4mm,相对偏多6%;黄河源区气温在1960~2017年持续增加, 1990年后蒸散发也呈上升趋势.进一步分析了黄河源区气候因子时空变化对径流的影响,结果表明:1990~2002年间源区降水量和强降水发生频数的减少是导致该时段径流偏少的重要原因;2003年以后源区东南部主要产流区的降水增加有限但整个源区蒸散发随温度升高而普遍增加,使得源区各子区域的实际产流能力可能依然偏低,导致源区径流持续偏少.黄河源区的这种气候响应将不利于未来径流的增加,希望本研究能为变暖背景下黄河源区及黄河流域水资源的未来规划和管理提供参考.

关键词：黄河源区气候响应径流变化蒸散发降水

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基于DNA条形码技术的高通量介观联接组学

生物化学与生物物理进展 2024年第10期 2369-2378页

作者：胡鹏凯黄龙文中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室中国科学院大学

联接组学作为研究不同脑区、不同神经元之间突触联接模式的一个重要神经科学研究领域，是理解神经计算，揭示情感、学习、认知等复杂功能的关键之一。其中微米级的介观联接组学以其独有的优势成为了目前在啮齿类动物等的神经系统研究中... 详细信息

联接组学作为研究不同脑区、不同神经元之间突触联接模式的一个重要神经科学研究领域，是理解神经计算，揭示情感、学习、认知等复杂功能的关键之一。其中微米级的介观联接组学以其独有的优势成为了目前在啮齿类动物等的神经系统研究中应用最为广泛的技术，且在非人灵长类动物的脑科学研究中也有着重要的应用前景。传统的介观联接组学测量技术通常采用荧光标记和光学成像的原理，对神经环路进行顺行或逆行示踪。为了实现单细胞精度的示踪成像以绘制更精细的联接图谱，人们发明了稀疏标记神经元的方法，但在单个动物的示踪通量、数据的多组学跨模态整合等方面仍面临着挑战。近十年来，基于DNA条形码的高通量介观联接组测量技术正快速发展，与传统的介观联接组学测量技术相比具有高通量、低成本以及多组学分析的优势。本文根据示踪原理及所用病毒感染模式的不同介绍了几种较成熟的基于DNA条形码的介观联接组学代表性技术，并从技术原理、技术应用以及技术的优缺点等方面进行总结。最后，总结了基于DNA条形码的高通量介观联接组测量技术领域的发展现状，并提出了一些未来进一步发展的研究方向。

关键词： DNA条形码介观联接组脑联接图谱

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8寸CMP设备对小尺寸镀铜InP晶圆的工艺开发

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光学精密工程 2024年第3期32卷 392-400页

作者：成明赵东旭王云鹏王飞范翊姜洋中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室吉林长春130033

为了实现在8寸化学机械抛光设备上进行小尺寸镀铜InP晶圆的减薄抛光工作,提高设备的兼容性,缩减工艺步骤,减少过多操作导致InP晶圆出现裂纹暗伤和表面颗粒增加等问题,自制特殊模具,使小尺寸InP晶圆在8寸化学机械抛光设备上进行加工,再根... 详细信息

为了实现在8寸化学机械抛光设备上进行小尺寸镀铜InP晶圆的减薄抛光工作,提高设备的兼容性,缩减工艺步骤,减少过多操作导致InP晶圆出现裂纹暗伤和表面颗粒增加等问题,自制特殊模具,使小尺寸InP晶圆在8寸化学机械抛光设备上进行加工,再根据InP晶圆易碎的缺陷问题,通过调整设备的抛光头压力、转速和抛光垫的转速等相关工艺参数,使其满足后续键合工艺的相关需求。实验结果表明:在使用特殊模具下,当抛光头的压力调整为20.684 kPa、抛光头与抛光垫的转速分别为:93 r/min和87 r/min时,InP晶圆的表面粗糙度达到:Ra≤1 nm;表面铜层的去除速率达到3857×10^(-10)/min;后续与8寸晶圆的键合避免键合位置出现空洞等缺陷,实现2寸InP晶圆在8寸设备上的CMP工艺,大大降低了CMP工艺成本,同时避免晶圆在转移过程中出现表面颗粒度增加和划伤的情况,实现了InP晶圆与Si晶圆的异质键合及Cu互连工艺。

关键词：化学机械抛光磷化铟去除速率键合表面粗糙度

海气相互作用在模式FGOALS-g3模拟东亚夏季风及其对前冬El Niño响应中的贡献

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大气科学 2024年第2期48卷 687-703页

作者：丁天郭准周天军胡帅陈晓龙何林强巫明娜中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(lasg) 北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院气候变化研究中心北京100029

本文基于观测、再分析资料和中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(lasg)最新版本气候系统模式FGOALS-g3,探究了海气相互作用在模拟东亚夏季风及其对前冬El Niño响应中的贡献。大气环流模式(AGCM)模... 详细信息

本文基于观测、再分析资料和中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(lasg)最新版本气候系统模式FGOALS-g3,探究了海气相互作用在模拟东亚夏季风及其对前冬El Niño响应中的贡献。大气环流模式(AGCM)模拟的气候态夏季风雨带偏东,东亚季风区表现为干偏差,耦合模式(CGCM)虽模拟出了夏季风雨带的位置,但降水仍偏弱。AGCM由于缺乏海气耦合过程,夏季西北太平洋地区对流模拟过强,使得副热带高压(简称副高)偏东、南中国海季风槽偏东,造成东亚夏季风雨带偏东;东亚陆地区域水汽偏少,也是降水干偏差的一个重要原因,此两项可以解释70%以上的干偏差。在考虑海气相互作用后,西北太平洋的降水正异常减弱了局地海表温度,因此CGCM显著改进了副高以及南中国海季风槽偏东等偏差,使得夏季风雨带位置得到改进,季风区降水干偏差减小了36%,但由于水汽偏少,水汽纬向输送偏少,东亚季风区仍维持着显著的干偏差。另一方面,对前冬El Niño的响应,CGCM能够再现El Niño衰减年夏季印度—西太平洋电容器效应(IPOC机制)对西北太平洋异常反气旋(WNPAC)的维持作用及偶极型分布的降水异常。而AGCM中夏季西北太平洋以及孟加拉湾、印度半岛周围海域对流对于海温的响应过于敏感,一方面西北太平洋局地暖异常造成的对流质量输送一定程度上抑制了WNPAC的建立,另一方面孟加拉湾、印度半岛周围海域过强的上升异常,通过局地环流,抑制了其南侧印度洋的对流异常,导致无法模拟出IPOC机制对衰减年夏季WNPAC的维持作用。因此,缺乏海气耦合过程是AGCM不能模拟出东亚夏季风对前冬El Niño滞后响应的关键原因。

关键词： FGOALS-g3 模式东亚夏季风海气相互作用厄尔尼诺气候态

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结构光照明显微成像技术在集成电路掩模检测中的应用

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光学学报 2024年第11期44卷 179-186页

作者：魏鑫刘泽旭张子怡陈韫懿杨文河曹晶林楠上海大学微电子学院上海200444 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 超强激光科学与技术重点实验室(中国科学院) 上海201800

针对集成电路成熟制程下的掩模检测需求,设计了一种适用于该应用场景的透射式结构光照明显微(SIM)检测系统。SIM技术在频率域内利用空间混频将物体的高频信息载入到光学系统的探测通带,从而使分辨率突破衍射极限。采用数字微镜器件(DMD... 详细信息

针对集成电路成熟制程下的掩模检测需求,设计了一种适用于该应用场景的透射式结构光照明显微(SIM)检测系统。SIM技术在频率域内利用空间混频将物体的高频信息载入到光学系统的探测通带,从而使分辨率突破衍射极限。采用数字微镜器件(DMD)控制干涉光束的空间分布强度和相位,利用四方向照明(0°、45°、90°和135°,每个方向上分别有三个相位)提高各向同性的分辨率,并可选取级次较高的衍射光在样品表面产生高频结构光,进一步提高样品的空间分辨率。相较于大数值孔径的光学检测系统,该系统结构简单、灵活度高、分辨率提高潜力大。实验验证系统使用不同级次衍射光的成像能力,并简要分析影响SIM分辨率的因素,为基于该系统的优化和改良提供理论依据。

关键词：显微光学系统衍射光栅图像重构技术空间光调制器

解析北京郊区一次典型臭氧污染的物理化学过程

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大气科学 2024年第1期48卷 391-404页

作者：贾龙于姗杉徐永福中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院大气化学与环境科学系北京100049

臭氧污染是我国当前面临的重要大气环境问题,其不仅取决于大气化学反应过程,而且会受大气物理过程和各气象要素的影响,因此需要从化学和物理两个方向来研究近地面臭氧污染问题。本研究结合外场观测和欧拉光化学模式,解析了2022年秋季北... 详细信息

臭氧污染是我国当前面临的重要大气环境问题,其不仅取决于大气化学反应过程,而且会受大气物理过程和各气象要素的影响,因此需要从化学和物理两个方向来研究近地面臭氧污染问题。本研究结合外场观测和欧拉光化学模式,解析了2022年秋季北京怀柔城区的一次光化学污染周期内的物理和化学过程。给出了温度、湿度和风速等气象因子,以及臭氧及其前体物挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NO_(x),x=1、2)在此期间的日变化特征。通过源解析得到VOCs主要来源为交通排放(46%)、植物源(25%)、溶剂挥发(23%)和燃烧源(9%)。通过欧拉光化学模式确定了区域传输和本地VOCs对臭氧的贡献,结果显示强北风天气条件下,怀柔区臭氧以外来水平输送为主(贡献超过70%);当以弱的南风或东南风为主时,天气处于稳定状态,臭氧主要来自VOCs和NO_(x)的二次转化。根据VOCs的臭氧潜势,在所有VOCs中对臭氧贡献最大的物质为烯烃,其贡献为67%,其次为芳香烃(16%)。通过敏感度分析,发现臭氧生成对物理因子中的光强、温度和边界层高度最敏感;在臭氧前体物中,活性较强的烯烃类物质的敏感度最高,烷烃最低。最后基于本地VOCs特征的EKMA曲线,提出了控制臭氧污染的减排策略。

关键词：臭氧挥发性有机物源解析敏感性分析怀柔

SnCl_(2)促进的Pt1/PS-PPh_(2)催化剂高选择性催化高碳烯烃氢甲酰化反应

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 316-326页

作者：虞周楠张磊磊谈源龙井日峥曹宏晨楼才溢格日乐王军虎王爱琴张涛中国科学院大连化学物理研究所中国科学院应用催化科学技术重点实验室辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049 中国科学院大连化学物理研究所低碳催化技术国家工程研究中心辽宁大连116023 中国科学院大连化学物理研究所穆斯堡尔谱数据中心辽宁大连116023

氢甲酰化作为工业上制备醛、醇等含氧化合物的重要反应,广泛应用于制备洗涤剂、增塑剂、表面活性剂和香料等.目前,氢甲酰化反应主要使用HCo(CO)_(4),HCo(CO)_(3)(PR_(3))和HRh(CO)(PPh_(3))_(2)等配合物作为催化剂.尽管Co基催化剂可以... 详细信息

氢甲酰化作为工业上制备醛、醇等含氧化合物的重要反应,广泛应用于制备洗涤剂、增塑剂、表面活性剂和香料等.目前,氢甲酰化反应主要使用HCo(CO)_(4),HCo(CO)_(3)(PR_(3))和HRh(CO)(PPh_(3))_(2)等配合物作为催化剂.尽管Co基催化剂可以将高碳烯烃、内烯烃以及支链烯烃高选择性地转化为直链醛,但其反应条件(5-30 MPa,140-200℃)较苛刻,且容易发生烯烃加氢等副反应.相比之下,Rh催化剂的活性比Co基催化剂高1-2个数量级,且反应条件较为温和.但Rh储量稀少,价格昂贵,而且对于高碳烯烃氢甲酰化反应,Rh催化剂难以分离和循环使用.因此,研究者开展了其他金属催化剂的研究,其中Pt-Sn催化剂因其出色的区域选择性而备受关注.但目前Pt-Sn催化剂多局限于均相催化体系,而且Sn助剂的作用尚不明确.本文采用商业化三苯基膦嫁接的聚苯乙烯小球为载体,通过浸渍法制备了SnCl_(2)-Pt_(1)/PS-PPh_(2)单原子催化剂,考察了其在长链-烯烃氢甲酰化反应中的催化性能,并研究了Sn的促进作用.首先,以1-己烯氢甲酰化为探针反应,对催化剂的组成以及反应条件进行了优化.当Pt/P/Sn=1/2/5时,催化剂表现出最高的催化活性,在90-120℃和4-6 MPa合成气条件下,催化剂转化频率(TOF)为40 h^(-1),产物醛的正异比>42.随后,考察了催化剂的底物适用性.结果表明,C6-C12的高碳烯烃均可被高选择性地转化为相应的醛(正异比>20).然而,在循环使用实验中,由于SnCl_(2)不能稳定锚定在载体上,第二次循环时催化活性降低.但通过补加SnCl_(2),催化活性可以完全恢复.高压热过滤实验及元素检测结果表明,反应过程中Pt没有流失.X射线吸收光谱(XAFS)表征结果表明,反应后Pt仍以单原子形式存在,说明Pt1/PS-PPh_(2)具有良好的稳定性.通过准原位X-射线吸收谱、Mössbauer谱和红外光谱表征对反应过程中Pt和Sn的电子性质和配位结构进行了研究.结果表明,SnCl_(2)在反应过程中逐渐转化为Sn(dioxane)Cl3-物种(1,4-二氧六环为反应溶剂),并与Pt原子形成Pt-Sn键.当反应体系中没有Sn时,Pt(II)会被合成气过度还原并发生团聚.当没有膦配体时,Pt原子也会发生聚集,而且SnCl_(2)会在Pt(II)的催化作用下发生水解生成SnO.因此Sn(dioxane)Cl3-与膦配体共同抑制了Pt(I)在反应过程中的还原与聚集.最后,通过XAFS表征深入研究了反应机理.分析结果表明,CO在催化剂上具有较强的吸附作用,而H_(2)则可能以异裂的方式在催化剂上被活化.据此提出可能的反应机理:首先,H_(2)在催化剂上活化先形成Pt-H物种;随后,烯烃插入Pt-H,形成Pt-烷基物种;接着,CO迁移并插入,生成Pt-酰基物种;最后,经过还原消除步骤,得到最终的产物醛.综上,本文制备了一种对高碳烯烃氢甲酰化反应具有良好催化性能的SnCl_(2)-Pt1/PS-PPh_(2)单原子催化剂,为低成本非Rh基催化剂的开发提供借鉴.同时,揭示了催化体系中Sn的促进作用,为通过Lewis酸来调控催化剂的性能提供了参考.

关键词：氢甲酰化反应铂-锡催化剂高碳烯烃区域选择性单原子催化剂

基于主客体相互作用的水下自适应仿生胶黏剂的设计及性能研究

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摩擦学学报 2024年

作者：秦晨曦王玉璞杨灏裴小维马延飞周峰中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室中国科学院大学

水下胶黏剂在多个领域中有着巨大的应用潜力，以往报道的胶黏剂大都需要外界能量的触发实现水下固化，这很大程度上限制了其应用范围。因此，亟需开发1种能在水下自适应黏附的胶黏剂来扩展其应用的灵活性和实用性。为此，本文中报道了1... 详细信息

水下胶黏剂在多个领域中有着巨大的应用潜力，以往报道的胶黏剂大都需要外界能量的触发实现水下固化，这很大程度上限制了其应用范围。因此，亟需开发1种能在水下自适应黏附的胶黏剂来扩展其应用的灵活性和实用性。为此，本文中报道了1种以水为触发开关，通过金刚烷和β-环糊精的主客体作用在水下自适应组装形成稳定的包合物来提升内聚能，实现高强度水下黏附。这种合理的设计使胶黏剂可以在多种水环境(超纯水、酸和碱溶液、海水)中直接作业，并对多种基材表现出具有良好的润湿性和强大的黏合效果(纯水中黄铜基材上浸泡12 h后黏附强度达940.8 kPa)，且随时间延长黏附强度没有降低(15天后仍保持高强度)，同时表现出了杰出的可循环使用性(10次循环仍稳定)，将有助于减轻对海洋生态系统和环境的负担。这种原位水下自适应固化策略极大地提高了其在复杂环境下的应用便利性，将丰富新兴的水下胶黏剂领域。

关键词：水下黏附主客体相互作用自适应仿生胶黏剂贻贝

DLC基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望

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表面技术 2024年第8期53卷 52-62页

作者：汤鑫王静静李伟胡月鲁志斌张广安上海理工大学材料与化学学院上海200093 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000

类金刚石(DLC)薄膜是一种良好的固体润滑剂,能够有效延长机械零件、工具的使用寿命。DLC基纳米多层薄膜的设计是耐磨薄膜领域的一项研究热点,薄膜中不同组分层具备不同的物理化学性能组合,能从多个角度(如高温、硬度、润滑)进行设计来... 详细信息

类金刚石(DLC)薄膜是一种良好的固体润滑剂,能够有效延长机械零件、工具的使用寿命。DLC基纳米多层薄膜的设计是耐磨薄膜领域的一项研究热点,薄膜中不同组分层具备不同的物理化学性能组合,能从多个角度(如高温、硬度、润滑)进行设计来提升薄膜力学性能、摩擦学性能以及耐腐蚀性能等。综述了DLC多层薄膜的设计目的与研究进展,以金属/DLC基纳米多层膜、金属氮化物/DLC基纳米多层膜、金属硫化物/DLC基纳米多层膜以及其他DLC基纳米多层膜为主,对早期研究成果及现在的研究方向进行了概述。介绍了以上几种DLC基纳米多层膜的现有设计思路(形成纳米晶/非晶复合结构、软/硬交替沉积,诱导转移膜形成,实现非公度接触)。随后对摩擦机理进行了分析总结:1)层与层间形成特殊过渡层,提高了结合力;2)软/硬的多层交替设计,可以抵抗应力松弛和裂纹偏转;3)高接触应力和催化作用下诱导DLC中的sp3向sp2转化,形成高度有序的转移膜,从而实现非公度接触。最后对DLC基纳米多层膜的未来发展进行了展望。

关键词： DLC基纳米多层膜力学性能摩擦学性能摩擦机理结构