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图神经网络预测烃类工质的热力学性质

化工学报 2023年第11期74卷 4466-4474页

作者：洪小东董轩林美金廖祖维任聪静杨遥蒋斌波王靖岱阳永荣浙江大学杭州国际科创中心化工功能材料智能设计与制造浙江省工程研究中心浙江杭州311215 浙江大学化学工程联合国家重点实验室浙江杭州310027 浙江大学宁波科创中心浙江宁波315100

有机朗肯循环(ORC)因其低温热电转换的能力而备受关注,寻找高效环保工质,以代替具有较高全球变暖潜能值(GWP)的氢氯氟烃(HCFC)和氢氟烃(HFC),是推动ORC应用的重要任务之一。构建一个基于图神经网络(GNN)的ORC烃类工质热力学性质预测模型... 详细信息

有机朗肯循环(ORC)因其低温热电转换的能力而备受关注,寻找高效环保工质,以代替具有较高全球变暖潜能值(GWP)的氢氯氟烃(HCFC)和氢氟烃(HFC),是推动ORC应用的重要任务之一。构建一个基于图神经网络(GNN)的ORC烃类工质热力学性质预测模型,通过图神经网络学习分子结构的特征,并将分子结构信息与温度结合,利用多层感知机(MLP)构建热力学性质预测模型。模型基于2508种C_(2)~C_(10)的链状烃、环烃和芳香烃分子构建训练集,所得模型在预测临界温度、蒸发焓、气相摩尔热容和液相摩尔热容上均取得良好效果,优于文献的预测效果。此外,应用所得模型预测了超43万个氢氟烯烃(HFO)的热力学性质。

关键词：热力学性质预测神经网络 ORC工质氢氟烯烃

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基于自适应变步长同伦法的循环流程收敛算法

化工学报 2024年第7期75卷 2604-2612页

作者：李洪瑞黄纯西洪小东廖祖维王靖岱阳永荣化学工程联合国家重点实验室浙江大学浙江杭州310027 功能材料智能设计与制造浙江省工程研究中心浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州311215

包含循环流股的流程模拟面临初值难给定和传统算法收敛困难的问题。针对该问题提出了自适应变步长同伦算法,通过自适应调整同伦参数步长处理中间过程收敛失败的情形,提高收敛效率,并采用回溯线搜索法将迭代变量限制在定义域内,以提升算... 详细信息

包含循环流股的流程模拟面临初值难给定和传统算法收敛困难的问题。针对该问题提出了自适应变步长同伦算法,通过自适应调整同伦参数步长处理中间过程收敛失败的情形,提高收敛效率,并采用回溯线搜索法将迭代变量限制在定义域内,以提升算法的鲁棒性。构建了基于直接迭代法、Wegstein法、Broyden法和牛顿法的同伦算法,分析了同伦参数和辅助函数的影响。以淤浆法工艺生产高密度聚乙烯作为案例,模拟结果表明同伦算法可以提高模型在不同工况下的收敛性。商业流程模型软件Aspen Plus内置的求解器最高仅在21%测试工况下可以获得可行解,而同伦算法收敛案例占比可达88%。

关键词：过程系统算法化学过程模拟同伦法

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面向细胞内电生理的微纳生物传感平台研究进展（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2023年第11期 1017-1027页

作者：薛佳金邵敏高志刚胡宁浙江大学医学院附属儿童医院普外科浙江大学医学院第二附属医院体检中心浙江大学化学系浙江大学杭州国际科创中心浙江-以色列自组装功能材料联合实验室

建立可靠的电生理检测平台对于心脏学和神经科学的研究至关重要。在过去的十年中，基于微纳传感和控制技术的器件已经被开发用于构建电生理平台，其独特的形态优势和新颖的处理方法为实现高通量、高保真的电信号记录提供了潜力。在本文... 详细信息

建立可靠的电生理检测平台对于心脏学和神经科学的研究至关重要。在过去的十年中，基于微纳传感和控制技术的器件已经被开发用于构建电生理平台，其独特的形态优势和新颖的处理方法为实现高通量、高保真的电信号记录提供了潜力。在本文中，我们分析了有源/无源微纳传感平台的结构、跨膜策略和电生理检测。结合微纳米传感技术面临的机遇和挑战，展望了微纳米传感技术的巨大发展潜力，以推动更高水平的电生理平台建设，满足实验研究和临床应用的需要。

关键词：细胞内电生理微纳生物传感平台心脏学和神经科学细胞内动作电位

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弱作用基有机发光材料

有机化学 2024年第8期44卷 2453-2468页

作者：沈钇灼罗康为徐清洋张鉴予孙景志张浩可唐本忠浙江大学高分子科学与工程学系高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310058 浙江大学杭州国际科创中心浙江-以色列自组装功能材料联合实验室杭州311215 浙江大学绍兴研究院生命健康研究中心大健康材料分中心浙江绍兴312000 格罗宁根大学Stratingh化学研究所荷兰格罗宁根9747 AG 香港中文大学(深圳)理工学院深圳分子聚集体科学与工程研究院广东深圳518172

近年来,在非共轭甚至完全不含π电子的结构中发现的反常发光现象引起了人们的广泛关注.然而,由于其发光机制不清以及发光性能较差,导致这一领域的发展较为缓慢.总结了近年来在此类弱作用基发光材料的空间共轭机理研究及性能调控方面的... 详细信息

近年来,在非共轭甚至完全不含π电子的结构中发现的反常发光现象引起了人们的广泛关注.然而,由于其发光机制不清以及发光性能较差,导致这一领域的发展较为缓慢.总结了近年来在此类弱作用基发光材料的空间共轭机理研究及性能调控方面的最新研究进展.首先,基于非共轭多芳基烷烃机理研究模型,提出了弱作用基发光材料的空间共轭机制,并开发了空间共轭的构象和基元电子结构调控策略,基于这些策略成功开发出了高效率全光色发射的弱作用基发光聚合物.与此同时,研究发现空间共轭在传统具有共轭结构的扭转分子中也广泛存在,被认为是聚集诱导发光效应的一个重要发光机理.

关键词：空间共轭弱相互作用荧光多芳基烷烃聚集诱导发光

超96%近红外光隔热率的高性能半透明有机太阳能电池

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高分子学报 2024年第9期55卷 1134-1144页

作者：李耀凯关诗陶李水兴左立见陈红征浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室、高分子科学与工程学系杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心信息与功能材料研究院杭州311200

半透明光伏是一种广受关注的太阳能光电转换技术,在吸光供能的同时,还可以保留一定的透光性.但半透明有机太阳能电池(semitransparent organic solar cells,STOPV)要想实现应用,必须解决能量转换效率(power conversion efficiency,PCE)... 详细信息

半透明光伏是一种广受关注的太阳能光电转换技术,在吸光供能的同时,还可以保留一定的透光性.但半透明有机太阳能电池(semitransparent organic solar cells,STOPV)要想实现应用,必须解决能量转换效率(power conversion efficiency,PCE)、可见光透过率(average photopic transmittance,APT)与近红外光隔热率(infrared-light rejection rate,IRR)有机统一的问题.不同于传统的单一优化策略,本文工作通过采用高性能三元策略和多层光学调控层的方法来协同改善STOPV的性能.材料层面,通过结合宽带隙给体和2个吸收相似但对称性不同的近红外受体分子,将单结三元不透明有机太阳能电池的效率优化至18.66%.器件层面,提出三重光学调控方案,同时引入减反射层(anti-reflection layer,ARC),二氧化碲(tellurium dioxide,TeO_(2))光学层和带通滤光片(bandpass filter,BF),来优化器件的透光性.最终制备的最佳STOPV,其PCE和APT分别达到了12.82%和35.70%,对应的光利用效率(light utilization efficiency,LUE)为4.6%,并且近红外光隔热率达到96.8%,实现了PCE、APT和IRR的均衡提升.本文提出了一种开发设计高性能STOPV的有效方案,有利于进一步推动STOPV的商业化应用进展.

关键词：半透明有机太阳能电池光学调控二氧化碲近红外光阻隔光电建筑集成

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基于导星纳米对准的片上光子引线直写技术

光学学报 2024年第5期44卷 203-210页

作者：孙伯文周国尊杨振宇卞殷旭匡翠方刘旭浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室浙江杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州311215 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027

针对双光子激光直写片上光子引线波导的纳米级对准需求,提出了基于导星数字匹配与纳米智能对准的方法,实现了高精度、高密度片上光子引线互联纳米结构3D直写加工。面向片上光子引线波导的背景与需求,设计了双光子直写光刻系统的光学系... 详细信息

针对双光子激光直写片上光子引线波导的纳米级对准需求,提出了基于导星数字匹配与纳米智能对准的方法,实现了高精度、高密度片上光子引线互联纳米结构3D直写加工。面向片上光子引线波导的背景与需求,设计了双光子直写光刻系统的光学系统结构,在硬件上设计了独特的导星,在算法上利用机器视觉的智能识别方法,精确定位了片上光子引线波导连接结构。所刻写的光子引线与硅片波导的平均偏差角度为0.19°,绝对位置平均对准精度为29 nm,标准差为17 nm。所提方案为实现高精度、高密度的光学片上互联提供了一种可行的方法,在芯片封装、多材料功能结构制备、复杂结构修饰等高精度加工领域有着重要的科学和应用意义。

关键词：光学设计光刻机器视觉片上光子引线波导加工双光子激光直写

CuPc/MoS_(2)范德瓦耳斯异质结荧光特性

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物理学报 2022年第12期71卷 475-480页

作者：孔宇晗王蓉徐明生浙江大学高分子科学与工程学系微纳电子学院硅材料国家重点实验室杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心杭州311215

在众多二维材料中,过渡金属硫族化合物由于其具有独特的光电特性深受广大研究者喜爱.近年来,由二维过渡金属硫族化合物材料与有机半导体结合构建的范德瓦耳斯异质结受到极大的关注.这种异质结可以利用两者的优势对光电特性等性能进行调... 详细信息

在众多二维材料中,过渡金属硫族化合物由于其具有独特的光电特性深受广大研究者喜爱.近年来,由二维过渡金属硫族化合物材料与有机半导体结合构建的范德瓦耳斯异质结受到极大的关注.这种异质结可以利用两者的优势对光电特性等性能进行调控,为许多基础物理和功能器件的构建提供了研究思路.本文构建了酞菁铜/二硫化钼(CuPc/MoS_(2))范德瓦耳斯异质结,并对其荧光特性进行了表征和分析.与单层MoS_(2)相比较发现,引入有机半导体CuPc后,异质结当中发生了明显的荧光淬灭现象.通过荧光分析,该现象可以用引入CuPc后异质结中负三激子与中性激子之比增加来解释.此外,通过第一性原理计算分析发现,引入CuPc会在MoS_(2)的禁带中引入中间带隙态,使得CuPc与MoS_(2)之间产生非辐射复合,这同样会导致荧光淬灭的发生.CuPc/MoS_(2)异质结的荧光淬灭现象可以为同类型范德瓦耳斯异质结的光电特性调控研究提供参考和思路.

关键词： MoS_(2) CuPc 范德瓦耳斯异质结光致发光

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超构表面:设计原理与应用挑战(特邀)

中国激光 2024年第1期51卷 259-279页

作者：马耀光高宇斌浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室光电科学与工程学院先进光子学研究中心嘉兴研究院智能光子研究中心浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州310027

作为一种二维形式的超构材料,超构表面允许以前所未有的自由度对光的振幅、相位、偏振等维度进行灵活高效的调控,有望突破传统光学的限制,实现低成本、高性能、超轻超薄、功能新颖的新型光学元件,近年来引起了学术界和产业界越来越浓厚... 详细信息

作为一种二维形式的超构材料,超构表面允许以前所未有的自由度对光的振幅、相位、偏振等维度进行灵活高效的调控,有望突破传统光学的限制,实现低成本、高性能、超轻超薄、功能新颖的新型光学元件,近年来引起了学术界和产业界越来越浓厚的研究兴趣。从物理机理、相位调控到正向设计方法,系统回顾了超构表面的设计原理。介绍了这些机理如何用于实现丰富的应用,包括功能复用、宽带宽、大视场、多层级联、非局域超构表面等,涵盖了最主要和最新的发展方向。最后,讨论了超构表面在走向实用化的道路上所面临的器件设计和加工制造上的挑战,并对领域未来的发展进行展望。

关键词：材料超构表面超构透镜成像光学全息复用消色差成像

蛋白质组学分析中蛋白质快速酶解方法的研究进展

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分析科学学报 2022年第6期38卷 771-778页

作者：关致颖潘建章方群浙江大学化学系浙江杭州310058 浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州311200 浙江大学激发态材料浙江省重点实验室浙江杭州310007

蛋白质组学技术通过分析生物体内实现功能活动的蛋白质,帮助人们深入理解生物过程中的分子机制。基于生物质谱的自下而上鸟枪法蛋白质组学技术在鉴定深度和广度方面均显示出独特的优势,但其样品前处理流程复杂,过夜的蛋白质酶解反应步... 详细信息

蛋白质组学技术通过分析生物体内实现功能活动的蛋白质,帮助人们深入理解生物过程中的分子机制。基于生物质谱的自下而上鸟枪法蛋白质组学技术在鉴定深度和广度方面均显示出独特的优势,但其样品前处理流程复杂,过夜的蛋白质酶解反应步骤制约了样品前处理的效率。探索能够显著加快酶解反应速度的方法能够提高蛋白质组学分析的效率,以应对大规模、高通量的分析需求。文章综述了蛋白质快速酶解方法的研究进展,按照加速反应策略的不同,对引入额外能量、缩小反应体系体积和改变酶试剂形态三类工作分别展开介绍并总结其优缺点,展望了蛋白质组学快速样品前处理的发展前景。

关键词：快速酶解技术蛋白质组学综述

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