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SiC基底覆多层石墨烯力学强化性能分子动力学模拟

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物理学报 2024年第10期73卷 372-382页

作者：陈晶晶赵洪坡王葵占慧敏罗泽宇南昌理工学院机电工程学院南昌330044 南昌理工学院计算机信息工程学院南昌330044

微机电系统半导体SiC器件覆多层石墨烯的力学强化性能与塑性变形微观研究,将对提升该器件耐久性服役寿命期和强韧化机制理解起到显著作用.因此,本文基于分子动力学法探讨了石墨烯堆垛类型(AA和AB堆垛)和极端使役温度对其接触力学性能(... 详细信息

微机电系统半导体SiC器件覆多层石墨烯的力学强化性能与塑性变形微观研究,将对提升该器件耐久性服役寿命期和强韧化机制理解起到显著作用.因此,本文基于分子动力学法探讨了石墨烯堆垛类型(AA和AB堆垛)和极端使役温度对其接触力学性能(最大承载荷、硬度、杨氏模量、接触刚度)、微结构演化、接触质量、褶皱形貌、位错总长的影响,解释了SiC基底覆多层石墨烯力学强化的原子尺度机制.研究发现:相同使役温度下,随覆石墨烯层数增加,SiC基底微结构的棱柱形位错环演化中越早发生脆断;石墨烯AB堆垛在最大压深时的C-C键断裂会导致石墨烯优异面内弹性变形丧失,以致其最大承载性呈现断崖式下降.研究表明:SiC基底覆三层石墨烯的力学强化性能是纯SiC的2倍,该强化效应不受石墨烯堆垛类型影响,其力学强化机制主要源于多层石墨烯受载加大会引起石墨烯面内褶皱增大,从而增大界面接触刚度,触发界面接触质量减小所致.使役温度升高,会激发原子振动频率增大,诱导界面接触原子数增多,以致界面接触质量增大,而界面接触刚度随之减弱,最终引起SiC基底覆多层石墨烯力学性能随温度升高呈近似直线下降.此外,SiC基底的亚表层应力集中会诱导基底内的微结构产生滑移与演变;基底覆石墨烯层数增加可有效减小基底亚表层的应力集中分布程度,从而对基底起抗载保护作用.

关键词： SiC 多层石墨烯力学强化分子动力学接触刚度

水液相下两性Lys分子手性反转的密度泛函理论研究

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江西师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期48卷 83-93页

作者：崔金玉蒋倩云王丽王聪邵思佳王佐成姜春旭李冰营口理工学院基础教研部辽宁营口115014 白城师范学院理论计算中心吉林白城137099

该文采用密度泛函理论的M06-2X和MN15方法,结合自洽反应场理论的SMD模型方法,研究了在水液相下两性赖氨酸分子的手性反转.反应通道研究发现:反应可以在α-H以羰基O为桥、以氨基N为桥以及α-H迁移到羰基O后氨基H再向α-C迁移的3个通道上... 详细信息

该文采用密度泛函理论的M06-2X和MN15方法,结合自洽反应场理论的SMD模型方法,研究了在水液相下两性赖氨酸分子的手性反转.反应通道研究发现:反应可以在α-H以羰基O为桥、以氨基N为桥以及α-H迁移到羰基O后氨基H再向α-C迁移的3个通道上实现.势能面计算结果表明:在隐性溶剂效应下3个反应通道基本没有优劣之分,速度决定步骤能垒为233.6~243.0 kJ·mol^(-1);在显性溶剂效应下α-H以氨基N为桥的反应通道为优势通道,速度决定步骤能垒为110.0~114.3 kJ·mol^(-1).计算结果表明:在水液相下光学纯的手性赖氨酸分子可以缓慢地消旋,生命体不宜长期补充赖氨酸.

关键词：赖氨酸手性反转密度泛函理论过渡态溶剂效应能垒

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由质子化D-A型聚合物和MoS_(2)构建S型异质结实现高效光催化析氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 180-193页

作者：潘劲康张艾彩珺张莉华董鹏玉盐城工学院江苏省新型环保重点实验室江苏盐城224051 盐城工学院化学化工学院江苏盐城224051 盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制... 详细信息

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制氢技术能够将太阳能转化为可储存的清洁能源,被视为未来解决能源和环境问题的可行性方案.在过去几十年里,众多科学家致力于研发各种高效的析氢光催化剂,以推进光催化分解水制氢技术的实际应用.其中,S型异质结光催化剂因其快速的光生电荷转移效率和出色的氧化还原能力,被认为是提高光催化析氢性能的有效途径之一.本文以质子化、具有供体-受体(D-A)构型的PyDTDO-3共轭聚合物和二维层状MoS_(2)为原料,构建了一种S型异质结(PPMS),并将其用于光催化分解水制氢.红外光谱结果表明,质子化处理导致PyDTDO-3表面吸附了大量H^(+),使其Zeta电势降低,表面负电荷减少,更有利于MoS_(2)的吸附,进而形成具有紧密接触界面的PPMS S型异质结.在可见光照射下,PPMS-0.5%(即MoS_(2)占PyDTDO-3的质量百分数为0.5%)S型异质结的性能最佳,其光催化析氢效率达到75.4 mmol g^(–1)h^(–1),是纯PyDTDO-3的4.6倍.此外,在550 nm光激发下,PPMS-0.5%异质结的光催化析氢表观量子效率最高达到19.6%.光电流响应和电化学阻抗谱结果表明,PPMS异质结展现出了显著提升的光生电荷分离效率.通过密度泛函理论计算发现,PyDTDO-3和MoS_(2)具有不同的功函数,这导致费米能级间隙的产生,从而形成了内建电场.该内建电场有助于MoS_(2)上的电子自发转移到PyDTDO-3上,从而在PyDTDO-3与MoS_(2)的界面上产生了明显的差分电荷密度分布:PyDTDO-3表面带有负电荷,MoS_(2)表面则带有正电荷.在可见光激发下,得益于PyDTDO-3独特的D-A型结构,光生电子可以快速从供体(芘供体)的最高占据分子轨道传递到受体(DTDO受体)的最低未占据分子轨道(LUMO);随后,这些被激发的光生电子进入MoS_(2)的表面.利用飞秒瞬态吸收光谱研究动力学行为,结果表明,来自PyDTDO-3的LUMO电子转移加速了MoS_(2)价带的空穴消耗,这进一步证实了S型光生电荷分离机制.此外,与单组分PyDTDO-3和MoS_(2)相比,PPMS S型异质结具有较低的吉布斯自由能(ΔGH*,0.77 eV),表明它更有利于过渡态(H*)的形成以及分子氢在PPMS上的有效解吸.总之,PPMS S型异质结表现出促进的电荷定向迁移和增加的活性位点,共同增强了其光催化析氢性能.综上,本文首先对D-A构型的PyDTDO-3进行质子化处理,再与MoS_(2)复合,制备了具有紧密接触界面的S型PPMS异质结.该异质结结构显著促进了PyDTDO-3和MoS_(2)之间的电荷定向迁移;此外,通过引入MoS_(2)中丰富的S原子,增加了光催化析氢活性位点,从而大大提高了光催化析氢效率.本文为设计和开发新型高效的光催化析氢材料提供了新的思路和参考.

关键词： S型异质结质子化D-A型聚合物 MoS_(2) 光催化析氢密度泛函理论计算

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基于W几何形的恒星光谱分子带检测

光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2279-2283页

作者：陈奋王颖刘福窑上海工程技术大学数理与统计学院上海201620 上海工程技术大学计算物理与应用研究中心上海201620

研究关注由分子内部能级变化引起的光谱分子带的识别和检测,有助于研究恒星光谱类型和参数估计。首先从分子带的曲线趋势出发,运用曲线分析对分子带进行识别,并剔除具备W形但下降趋势明显的伪分子带。借鉴多类型多分类准则的识别思路,... 详细信息

研究关注由分子内部能级变化引起的光谱分子带的识别和检测,有助于研究恒星光谱类型和参数估计。首先从分子带的曲线趋势出发,运用曲线分析对分子带进行识别,并剔除具备W形但下降趋势明显的伪分子带。借鉴多类型多分类准则的识别思路,将检测出的分子带尖峰深度、W形宽度、曲线趋势和回升趋势四个参数作为训练特征。这四个参数综合考虑了始点变化速率、曲线变化趋势、极值点分布和曲线形状因素。其次,为了验证该方法的可行性与可靠性,利用LightGBM(light gradient boosting machine)模型分别对F型恒星光谱和分子带特征参数进行识别,准确率分别为97.62%和99.16%,进一步验证了所提取分子带的准确性。本工作不仅能挖掘出晚期恒星,提高数据标签的准确性,还能在准确识别的基础上,利用LightGBM机器学习模型检测未知型光谱自动识别晚期恒星,提高了识别效率并且减少了内存占用。

关键词： W几何形特征分子带检测曲线趋势分类识别恒星光谱

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SiO催化煤基石墨制备与其电化学性能研究

煤炭转化 2024年

作者：楚部林生茂谢卫宁王帅于昭仪邱钿徐州工程学院机电工程学院歌尔股份中国矿业大学现代分析与计算中心中国矿业大学化工学院

石墨通常用作锂电池的负极材料，随着锂离子电池需求扩大和天然石墨产量降低，高质量负极材料的可持续性供应压力不断增加，因此有必要开发可替代的高性能合成石墨作为锂电池负极材料。以太西无烟煤为原料，通过SiO2催化、氧化微扩和活... 详细信息

石墨通常用作锂电池的负极材料，随着锂离子电池需求扩大和天然石墨产量降低，高质量负极材料的可持续性供应压力不断增加，因此有必要开发可替代的高性能合成石墨作为锂电池负极材料。以太西无烟煤为原料，通过SiO2催化、氧化微扩和活化造孔制备出结构稳定且具有分级孔结构的多孔无烟煤基石墨，并分析其作为锂电池负极材料的电化学性能。结果显示：随着催化剂SiO2含量的增加，煤基石墨样品的石墨化度和石墨晶体结构有序度逐渐提高；氧化微扩处理后，煤基石墨层间距增大以及中孔和大孔数量增多，有序化程度降低并产生了大量缺陷结构；活化造孔后，煤基石墨微观形貌改变明显，微孔数量增多，孔隙结构发育良好。在SiO2含量为20%时，无烟煤基石墨TS2石墨化度高达89.3%，氧化微扩处理后石墨微晶层间距由0.33632 nm扩大至0.33809 nm，比表面积由4.1712 0m2/g扩大到29.4710 m2/g，而活化造孔后孔隙结构进一步发育，微孔比表面积由2.94990 m2/g扩大至8.15060 m2/g。TSOK2多孔无烟煤基石墨样品在0.1 C电流密度下首次可逆容量和库伦效率为298.0 mAh/g和67.41%。在1C电流密度下循环110次后，可逆容量为234.1 mAh/g，容量保持率为95.1%，且库伦效率始终接近100%。无烟煤在石墨化过程经SiO2催化、氧化微扩以及活化造孔后可形成具有较好电化学性能的多孔煤基石墨，使其成为潜在的高性能锂电池负极材料。

关键词：无烟煤 SiO 催化多孔无烟煤基石墨微观结构电化学性能

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深度学习框架模糊测试研究综述

信息网络安全 2024年第10期24卷 1528-1536页

作者：张子涵赖清楠周昌令北京大学计算机学院北京100871 北京大学计算中心北京100871

随着深度学习技术在多个领域的广泛应用,其框架的安全性和稳定性也变得尤为重要。文章从用户角度出发,分析了不同用户群体可能遇到的漏洞类型及相应的模糊测试方法。首先介绍了深度学习框架的发展背景及其重要性;然后详细讨论了针对模... 详细信息

随着深度学习技术在多个领域的广泛应用,其框架的安全性和稳定性也变得尤为重要。文章从用户角度出发,分析了不同用户群体可能遇到的漏洞类型及相应的模糊测试方法。首先介绍了深度学习框架的发展背景及其重要性;然后详细讨论了针对模型库、深度学习框架及编译器的模糊测试研究现状,梳理了如模型变异、权重生成、样例构造和模型测试等关键技术,并以PyTorch和MLIR的漏洞为例分析了漏洞形成的原因;最后展望了未来的研究方向,包括错误定位与自动修复技术、大语言模型增强的模糊测试。

关键词：深度学习模糊测试测试程序生成机器学习

高热稳定性Zr_(60)Al_(10)Co_(22)Ag_(8)非晶合金团簇状非晶相形成与分解

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1978-1984页

作者：万义兴刘亚南程延海中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学现代分析与计算中心江苏徐州221116

通过引入具有正混合焓和大原子尺寸差的Co-Ag原子对、降低Zr元素含量,设计出一种高热稳定性的Zr_(60)Al_(10)Co_(22)Ag_(8)非晶合金,采用真空熔融甩带法制备出合金非晶条带。将非晶条带在不同温度下进行退火,通过X射线衍射仪(XRD)、差... 详细信息

通过引入具有正混合焓和大原子尺寸差的Co-Ag原子对、降低Zr元素含量,设计出一种高热稳定性的Zr_(60)Al_(10)Co_(22)Ag_(8)非晶合金,采用真空熔融甩带法制备出合金非晶条带。将非晶条带在不同温度下进行退火,通过X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和透射电子显微镜(TEM)等手段研究了非晶条带的结构特征、晶化行为,探讨了Zr_(60)Al_(10)Co_(22)Ag_(8)非晶合金中团簇状非晶相的形成及其对合金热稳定性的作用。结果表明,Zr_(60)Al_(10)Co_(22)Ag_(8)熔纺条带形成了完全非晶相(fully amorphous phase,am),加热时存在2个结晶放热峰。在高于第1次放热开始温度(Tx1)下退火后形成了团簇状非晶相(clustered glass phase,C-glass),即使退火时间高达24 h,Zr_(60)Al_(10)Co_(22)Ag_(8)合金仍表现为原子排布无序结构。其晶化行为为:[am]→[C-glass]→[C-glass’+Al_(2)CoZr_(6)+AgZr+Ag_(2)Al]→[Al_(2)CoZr_(6)+AgZr+AlZr_(3)](其中,C-glass’为结晶残余团簇状非晶相)。具有正混合焓和大原子尺寸差的Co-Ag原子对的大量存在,导致组成元素长程重排困难,使得团簇状非晶相抵抗晶化的能力极高。这种形成团簇状非晶相、在较宽退火条件下具有抵抗晶化能力的非晶合金,为新型耐热非晶合金提供了新的设计思路。

关键词：非晶合金热稳定性团簇状非晶相相分解

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一种基于动态可寻址会话的服务器无感知计算

中国科学：信息科学 2024年第3期54卷 582-602页

作者：李子俊赵一龙陈全过敏意上海交通大学电子信息与电气工程学院新兴并行计算中心上海200240

服务器无感知计算作为云原生范式中快速发展的新兴技术,因其按需付费、自动资源伸缩和底层环境屏蔽等特点而受到越来越多的开发人员欢迎.FaaS(函数即服务)作为Serverless架构的主要实现方式,以函数粒度对应用进行解耦和执行.大多数云服... 详细信息

服务器无感知计算作为云原生范式中快速发展的新兴技术,因其按需付费、自动资源伸缩和底层环境屏蔽等特点而受到越来越多的开发人员欢迎.FaaS(函数即服务)作为Serverless架构的主要实现方式,以函数粒度对应用进行解耦和执行.大多数云服务提供商也为应用开发人员提供了基于Serverless架构的应用搭建服务,这些服务允许开发人员以函数的形式部署代码,并根据实际的请求量进行自动扩缩容.然而,在部署有状态函数时,由于Serverless架构的无状态特性,管理其中的有状态数据变得复杂,往往无法满足Serverless中函数对有状态数据的访问性能要求.因此,本文提出了一种基于有状态和动态可寻址会话机制的服务器无感知计算系统XFaaS,实现了低开销的有状态数据访问和更高的应用吞吐.实验结果表明,通过采用XFaaS系统部署有状态函数的方式,可以降低有状态数据访问时延3个数量级,并提高2倍以上的函数最大吞吐量.

关键词：服务器无感知计算函数即服务有状态函数粘滞会话容器

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匹配变换和线性变换融合的水下图像增强

实验室研究与探索 2024年第7期43卷 23-27,182页

作者：段燕北程航南昌工学院实验实训中心南昌330108 南昌工学院教务处南昌330108

为了有效地改善水下图像的颜色和对比度,提出了匹配变换和线性变换融合的水下图像增强方法。对强度最大的通道图像进行对比度限制的自适应直方图均衡化,根据均衡化后的通道图像直方图,对另外两通道图像分别进行直方图匹配,最后得到颜色... 详细信息

为了有效地改善水下图像的颜色和对比度,提出了匹配变换和线性变换融合的水下图像增强方法。对强度最大的通道图像进行对比度限制的自适应直方图均衡化,根据均衡化后的通道图像直方图,对另外两通道图像分别进行直方图匹配,最后得到颜色校正的图像。在HSV颜色空间中,对颜色校正图像的明度分量进行自适应分段线性变换,得到对比度增强的图像。分别计算2张增强图像的对比度权重、显著性权重、亮度分布权重和饱和度权重,根据权重对2张增强图像进行多尺度金字塔加权融合,得到最后的增强图像。实验结果表明,该方法对水下图像增强后的视觉效果优于现有方法,对应的平均梯度、水下彩色图像质量评价(UCIQE)指标和水下图像质量(UIQM)指标比现有方法分别提高30.0%、7.29%和16.0%。

关键词：水下图像增强直方图匹配自适应分段线性变换金字塔加权融合