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二态量子系统准确布居动力学的一类新型相空间表示及其与三角窗函数的关系

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 230-254,I0102页

作者：程祥松贺鑫刘剑北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家研究中心理论与计算化学研究所北京100871

二态系统是最简单的且无经典对应的量子系统,对二态系统的同构表示的认识和研究能启发研究人员对其动力学与统计行为的更深刻理解.本文使用在[***.145,204105(2016);***.151,024105(2019);***.12,2496(2021)]等文章中发展的约束相空间... 详细信息

二态系统是最简单的且无经典对应的量子系统,对二态系统的同构表示的认识和研究能启发研究人员对其动力学与统计行为的更深刻理解.本文使用在[***.145,204105(2016);***.151,024105(2019);***.12,2496(2021)]等文章中发展的约束相空间严格理论、非协变相空间函数、含时权重函数与含时归一化因子来构建一类新型量子相空间表示.这类同构表示可以导出二态量子系统布居动力学的准确结果.约束相空间上的轨迹运动方程同构于含时薛定谔方程.每条相空间轨迹对于布居动力学所对应积分表达式的贡献严格半正定。进一步证明了在[***.145,144108(2016)]这篇文章中根据经验提出的三角窗函数方法在本质上可以对应于本文的这类新型相空间表示的一个特殊情况,因此同样是二态量子系统准确布居动力学的同构表示.

关键词：相空间表示约束相空间有限态量子系统二态系统布居动力学

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智慧动物与电子科技交互:现状与展望

生物化学与生物物理进展 2024年第4期51卷 890-911页

作者：赵津晶周扬帆张秉傲伊鸣姜红许胜勇北京大学电子学院北京100871 北京大学神经科学研究所北京100191

人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为... 详细信息

人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为中心的工作模式,从而提升人类对动物的理解,最终促进动物智能和创造力的发展。本文将中型、大型动物作为研究对象,以发展其能力增强为目标,提出了“智慧动物增强系统”的构想。该构想用以描述这类装置的特性,并对现有的动物与计算机接口解决方案进行了全面综述。总的来说,智慧动物增强系统主要分为植入式和非植入式两类,均由接口平台、感知与解读、控制与指示三部分构成,并通过不同层次的增强系统和架构模式,从而实现人与动物的智慧交互。尽管已有的智慧动物增强系统仍然缺乏完整独立的交互系统架构,但在未来的发展中,智慧动物增强系统具备良好的前景和发展空间,不仅可以用于替代尖端设备和运输设备,还有望通过智慧共联实现跨物种的信息交互。同时,智慧动物增强系统可以促进人与动物的双向交互,对动物伦理和生态保护的发展也将产生重要的推动作用。更为重要的是,基于动物主体的交互模型开发能够为设计人机交互系统提供可借鉴的研究经验,从而有助于更高效地推进人机结合宏伟目标的早日实现。

关键词：动物科技交互动机结合植入式装置非植入式装置可穿戴装置智慧动物增强系统

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电化学谱学表征方法的应用与发展

物理化学学报 2024年第3期40卷 1-19页

作者：朱越洲王琨郑世胜汪弘嘉董金超李剑锋厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005 北京大学深圳研究生院新材料学院广东深圳518000

经历两个多世纪的发展,电化学表征方法的理论和实验研究不断完善,在表界面精细结构表征、电化学反应机理研究等方面起到重要作用。电化学谱学表征技术的出现,填补了传统电化学表征方法在分子水平上鉴定电化学反应活性位点及中间物种的... 详细信息

经历两个多世纪的发展,电化学表征方法的理论和实验研究不断完善,在表界面精细结构表征、电化学反应机理研究等方面起到重要作用。电化学谱学表征技术的出现,填补了传统电化学表征方法在分子水平上鉴定电化学反应活性位点及中间物种的空白。本文总结了近年来红外光谱(IR)、表面增强拉曼光谱(SERS)及和频振动光谱(SFG)三种经典分子振动光谱电化学表征技术的研究进展。首先介绍了三种光谱的基本原理和电化学联用电解池的设计,然后从基础电化学理论出发,介绍其在模型单晶体系及界面水机理研究中的应用,进一步重点介绍了其在锂离子电池和燃料电池领域的相关研究进展,最后展望了电化学谱学表征技术的未来发展方向。

关键词：光谱电化学傅里叶变换红外光谱表面增强拉曼光谱和频振动光谱

通过触觉编码和声音为视力障碍者提供远程虚拟陪伴

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生物化学与生物物理进展 2024年第1期51卷 158-176页

作者：葛松黄轩拓林衍旎李沿橙董问天党卫民徐晶晶伊鸣许胜勇北京大学电子学院教育部纳米器件物理与化学重点实验室北京100871 北京大学信息科学技术学院北京100871 北京大学第六医院北京大学精神卫生研究所国家卫生健康委员会精神卫生学重点实验室(北京大学)国家精神心理疾病临床医学研究中心(北京大学第六医院)北京100191 山东大学微电子学院济南250100 北京大学基础医学院神经生物学系神经科学研究所神经科学重点实验室北京大学公共卫生学院北京100191

目的现有的人工视觉装置分为植入式装置和体外辅助装置两种,但它们都有一些不足之处。植入式装置需要手术植入、会造成不可恢复创伤;体外辅助装置指令相对简单、应用场景较为单一、过于依赖人工智能(AI)的判断不能提供足够的安全性。本... 详细信息

目的现有的人工视觉装置分为植入式装置和体外辅助装置两种,但它们都有一些不足之处。植入式装置需要手术植入、会造成不可恢复创伤;体外辅助装置指令相对简单、应用场景较为单一、过于依赖人工智能(AI)的判断不能提供足够的安全性。本文提出了一种将周边环境信息转化成头颈部触觉指令、并辅助以语音交互的系统,其有效性、安全性、信息量等均优于现有体外辅助技术,同时也具有低成本、低风险、适合多种生活和工作场景等优势。方法该系统借助最新的远程无线网络通讯技术、芯片技术,利用前方人员随身佩戴的微小型电子设备、摄像头和感应器,以及云端庞大的数据库和计算能力,后台人员可以实时、充分地远程(比如跨越城市)了解前方的现场景象、环境参数和人员状态等信息,通过对比云端数据库和内存数据库、AI辅助识别和人工综合分析,快速获得最合理的行动方案,并将行动指令及时传给前方人员,实现盲人导航功能。同时,也用语音互动对话提供人文关怀、情感寄托。结果本文首次提出了“远程虚拟陪伴概念”,并演示了相应的硬件和软件以及多种生活场景下的测试效果。除了可以实现基础的导航功能,比如帮助视觉障碍人群完成在超市购物、咖啡厅寻座、街道行走,以及完成更加复杂的拼图、日常娱乐打牌功能,还可以满足骑行等速度相对快的移动指令要求。结论实验结果表明,这种“远程虚拟陪伴”装置适用大量场景和需求,不仅可以用于视觉障碍人群出行、购物、娱乐,也可用于陪伴老人出行、辅助野外探险或旅行等,具有广泛的发展和应用前景。

关键词：人工视觉辅助远程虚拟伴侣触觉代码盲人导航

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新型还原响应纳米四价铂抗卵巢癌作用研究

中华肿瘤杂志 2024年第1期46卷 76-85页

作者：侯弘毅唐东升张亚男王焜煜奥妙雒海瑕李斌国家癌症中心、国家肿瘤临床医学研究中心、中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院妇科北京100021 北京大学人民医院妇产科北京100044 北京分子科学国家研究中心、中国科学院化学研究所高分子物理化学实验室北京100190

目的探讨新型还原响应纳米四价铂[NP@Pt(Ⅳ)]的抗卵巢癌作用。方法合成还原响应的聚合物载体, 与四价铂[Pt(Ⅳ)]组装形成NP@Pt(Ⅳ)。电感耦合等离子体质谱检测NP@Pt(Ⅳ)在还原环境下的铂释放情况, 以及经顺铂、Pt(Ⅳ)和NP@Pt(Ⅳ)处理后... 详细信息

目的探讨新型还原响应纳米四价铂[NP@Pt(Ⅳ)]的抗卵巢癌作用。方法合成还原响应的聚合物载体, 与四价铂[Pt(Ⅳ)]组装形成NP@Pt(Ⅳ)。电感耦合等离子体质谱检测NP@Pt(Ⅳ)在还原环境下的铂释放情况, 以及经顺铂、Pt(Ⅳ)和NP@Pt(Ⅳ)处理后卵巢癌ES2细胞中的铂含量。四甲基偶氮唑蓝和流式细胞术检测顺铂、Pt(Ⅳ)和NP@Pt(Ⅳ)对卵巢癌细胞增殖抑制能力的影响。收集2022年10—12月于中国医学科学院肿瘤医院手术治疗的原发性高级别浆液性卵巢癌患者的原发卵巢癌组织, 采用动物活体成像观察花菁染料(Cy)7.5标记的NP@Pt(Ⅳ)在高级别浆液性卵巢癌人源性肿瘤异种移植(PDX)小鼠体内的生物分布。PDX小鼠尾静脉注射磷酸盐缓冲液(对照组)、顺铂(顺铂组)和NP@Pt(Ⅳ), 测量各组小鼠的肿瘤体积和重量, 采用HE染色、TUNEL荧光染色和Ki-67免疫组化染色检测肿瘤组织的坏死、凋亡和细胞增殖情况。测量各组小鼠的体重变化和主要器官的HE染色情况。结果 NP@Pt(Ⅳ)在还原环境中48 h后的铂释放量为76.29%, 高于非还原环境中的26.82%(P0.05]。小鼠心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏主要脏器HE染色未见明显异常。结论 NP@Pt(Ⅳ)可靶向蓄积于肿瘤组织, 促进铂在卵巢癌细胞内的累积, 具有较强的抗卵巢癌作用。

关键词：卵巢肿瘤顺铂四价铂纳米递送还原响应铂耐药

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液相电子显微镜解析高分子动态过程

高分子学报 2024年第2期55卷 235-254页

作者：张德逸李佳烨许准王欢北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家研究中心教育部高分子化学与物理重点实验室北京100871

电子显微镜被广泛用于表征高分子的形态、晶态结构、机械性质及组装行为,其在溶液态高分子的动态过程研究的应用中刚刚起步.近年来,由于在电镜真空腔中能稳定封存液体样品的纳米技术的发展以及对电子束与样品的作用机制的逐渐清晰,液相... 详细信息

电子显微镜被广泛用于表征高分子的形态、晶态结构、机械性质及组装行为,其在溶液态高分子的动态过程研究的应用中刚刚起步.近年来,由于在电镜真空腔中能稳定封存液体样品的纳米技术的发展以及对电子束与样品的作用机制的逐渐清晰,液相电镜实验实现了对溶液态高分子的高时空分辨、原位、实时、时空的“分子录影”.单分子原位成像实验提供了新的机遇去探索被传统系综测量掩盖的分子动力学行为.我们总结了液相电镜技术在高分子单链物理性质、单分子反应、组装体与组装行为、相分离等领域的研究进展,阐述了其中实验难点以及核心技术突破,详细讨论了电子束与样品相互作用和单分子成像实验揭示的关于高分子科学的新现象、新问题和新思考.最后,展望了突破目前纳米级空间分辨率和百毫秒时间分辨率可行的方案、面临的挑战和所需的技术支持,以及该目标实现后将给我们带来新的研究机遇.

关键词：液相电镜高分子动力学单分子成像图像处理

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人造铁电氮化硼晶体

物理 2024年第6期53卷 404-407页

作者：王理刘开辉白雪冬中国科学院物理研究所北京大学物理学院

具有sp2杂化键的层状氮化硼（BN）以其卓越的化学稳定性、高热导率以及无悬挂键的原子级平整度，成为宽带隙二维绝缘体的优选材料[1—3]。同时，作为新一代电介质材料，其低介电常数和低介电损耗的特性，也为提升器件速度和降低器件功...

具有sp2杂化键的层状氮化硼（BN）以其卓越的化学稳定性、高热导率以及无悬挂键的原子级平整度，成为宽带隙二维绝缘体的优选材料[1—3]。同时，作为新一代电介质材料，其低介电常数和低介电损耗的特性，也为提升器件速度和降低器件功耗提供了物理基础[4]。长期以来，多层BN薄膜的研究主要集中在常见的六方氮化硼（hBN）上，其层间堆垛方式为AA'A型[5,6]。然而，近年来，菱方氮化硼（rBN）因其特殊的ABC堆垛而备受瞩目[7,8]。

关键词：

并联热敏电阻对半导体桥换能元直流响应的影响研究

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火工品 2024年

作者：金豪杰牛惠媛任炜纪向飞李慧安骋远陕西应用物理化学研究所瞬态化学效应与控制全国重点实验室北京理工大学机电学院

并联热敏电阻是提升半导体桥（SCB）火工品临界熔断电流的有效措施。本研究利用恒流电源和红外测试系统，对不同直流激励条件下并联热敏电阻对半导体桥响应的影响进行了试验研究。试验测试了换能元桥区温度及临界熔断电流，结果表明，... 详细信息

并联热敏电阻是提升半导体桥（SCB）火工品临界熔断电流的有效措施。本研究利用恒流电源和红外测试系统，对不同直流激励条件下并联热敏电阻对半导体桥响应的影响进行了试验研究。试验测试了换能元桥区温度及临界熔断电流，结果表明，并联负温度系数（NTC）热敏电阻能显著提高SCB的临界熔断电流至原来的1倍以上，同时使桥区温度最大降低68%。经计算，NTC热敏电阻的分流效果范围为34.4%～74.4%。本研究不仅验证了并联NTC热敏电阻对提高3Ω敏感型SCB火工品安全性的显著效果，而且为SCB火工品在复杂电磁环境下的应用提供了技术支撑。

关键词：半导体桥热敏电阻直流激励临界熔断电流安全性能

基于卫星遥感的氮氧化物排放快速反演方法比较

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地球科学进展 2024年第3期39卷 269-278页

作者：王思杰林金泰孔浩张宇航徐呈浩李春锦任芳萱北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海—气实验室北京100871

基于对流层二氧化氮(NO_(2))垂直柱浓度卫星遥感数据,实现快速、高空间水平分辨率(5 km或更高)的氮氧化物(NO_(x)=NO+NO_(2))排放反演,可为空气污染精准治理提供及时、细致的排放数据。现有多种低计算成本的快速反演方法,如指数修正高... 详细信息

基于对流层二氧化氮(NO_(2))垂直柱浓度卫星遥感数据,实现快速、高空间水平分辨率(5 km或更高)的氮氧化物(NO_(x)=NO+NO_(2))排放反演,可为空气污染精准治理提供及时、细致的排放数据。现有多种低计算成本的快速反演方法,如指数修正高斯模型、散度模型和PHLET算法,但其反演效果尚未得到充分对比分析。以2019年夏季京津冀地区为研究对象,对比了上述3种方法的反演效果,研究发现,指数修正高斯模型主要适用于点源排放,但在京津冀等排放源密集地区的反演效果较差;散度模型考虑了在预定NO_(x)大气寿命情况下的水平输送,能快速识别主要排放源位置,但存在排放低估和负排放等问题;PHLET算法考虑了水平输送、NO_(2)垂直柱浓度和NO_(x)大气寿命的非线性关系以及卫星像元不规则等因素,对排放的估计较为准确。改善风场数据、填补卫星数据缺失和改善NO_(x)化学损失估计是进一步提升排放反演质量的关键。

关键词：卫星遥感氮氧化物排放快速反演京津冀