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2018年  第50卷  第5期

物理学与光学工程
结合光学脑成像及机器学习分类算法对自闭症大脑活动特征的研究进展
李军, 程卉怡
2018, 50(5): 1-13. doi: 10.6054/j.jscnun.2018093
摘要:
自闭症的诊断一直以来是基于行为层面的观察。近年来脑成像研究表明,自闭症大脑存在结构及功能的改变,这些发现为基于成像的诊断提供了新的途径。准确的诊断要基于对大脑异常特征的准确描述,多个脑生理参量的成像可以为自闭症的大脑特征提供更全面的信息。在现有的无损脑功能成像中,光学脑成像具有较高的时间及可接受的空间分辨率,测量时对头部晃动相对不敏感,适用于对儿童,特别是自闭症儿童的研究。近红外光谱技术提供皮层的血氧代谢,而漫射相关谱技术测量皮层的血流。这两类参量可以提供互补的皮层血液动力学信息,结合更为高效的分类算法,有望取得对自闭症大脑皮层活动特征的更为准确的描述和区分。在广泛文献调研及结合自身研究成果的基础上,对利用光学脑成像研究自闭症的大脑活动特征;结合特征参量利用机器学习分类算法对自闭症的预测;以及利用多模态光学脑成像技术(即结合近红外光谱及漫射相关谱)研究自闭症的前景等问题做了系统的回顾与展望,希望为自闭症相关领域的科研人员提供参考和借鉴。
玻色-爱因斯坦凝聚体量子模拟实验技术进展
黄巍, 张善超, 颜辉, 朱诗亮
2018, 50(5): 14-19. doi: 10.6054/j.jscnun.2018094
摘要:
玻色爱因斯坦凝聚体(BEC)的最初理论在1925年由爱因斯坦和玻色提出,直到1994年才通过激光冷却原子气体的方法在实验室实现,并于2001年获得诺贝尔物理学奖。BEC具有宏观量子特性并且具有较长的相干时间,因此是开展量子模拟研究的重要平台。随着光阱、光晶格、微结构光阱和量子气体显微镜等技术的发展,基于BEC的量子模拟器不仅能够用于研究凝聚态物理中已有的基本模型,而且能够探索自然界中不存在的新奇量子物理现象和量子物态。甚至在非平衡和动力学演化研究方面,BEC量子模拟器可以用来研究当前物理实验中无法观测的快速量子物理现象。
化学与环境
微流控技术在纳微胶囊合成中的应用研究进展
纪红兵, 黄丽云
2018, 50(5): 20-29. doi: 10.6054/j.jscnun.2018096
摘要:
纳微胶囊在生物,医药,食品,化妆品等领域得到广泛的应用.相比于传统的制备方法,微流控技术能够产生单分散的单重和多重乳滴,并对这些乳滴的尺寸和结构进行精确的控制,是合成尺寸均一、结构可控以及释放可控的纳微胶囊的理想方法.本文首先介绍了微流控芯片的结构类型,如同轴聚焦、流动聚焦、T型、Y型以及它们的组合等;接着总结了微流控可控制备单一乳滴、双重乳滴以及多重乳滴模板以及乳滴的固化方法,最后着重介绍了微流控制备的纳微胶囊在可控释放方面的应用,其中分为持续释放(受粒径、表面形貌和形状等控制)和刺激响应释放(受外界环境刺激如pH、温度、光和离子等控制)两部分进行综述.
正交与非正交定域分子轨道的定域性评估
2018, 50(5): 30-38. doi: 10.6054/j.jscnun.2018097
摘要:
本文总结了正则分子轨道(CMO),正交定域分子轨道(OLMO)及非正交定域分子轨道(NOLMO)相应的理论,并引入轨道延展度来衡量每种方法生成的分子轨道的定域性能差异,每种方法相对于传统的正则分子轨道轨道其延展度得到提高的比例。通过计算和分析一些典型分子体系的轨道延展度,我们发现,对于占据轨道而言,NOLMO的定域性要比OLMO(通过Boys,Edmiston-Ruedenberg,和Pipek-Mezey方法得到)的定域性都要好,这也与之前已经发表的非正交定域分子轨道的定域性比正交定域分子轨道好10-28%的理论相符。
二氧化硅材料的表面润湿性改性研究
2018, 50(5): 39-44. doi: 10.6054/j.jscnun.2018098
摘要:
本工作中,我们采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、钛酸酯偶联剂Tc-114、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)、十八烷基三氯硅烷(OTS)对氧化硅材料进行表面改性,研究了不同改性剂及其用量对氧化硅材料表面润湿性的影响。表面润湿性采用水滴在表面的接触角(CA)来评价。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、接触角测量仪对氧化硅材料表面改性的性能进行了表征,结果表明,几种改性剂均能与氧化硅表面的羟基发生反应,成功改性得到不同表面润湿性的氧化硅材料,润湿性从亲水到疏水可控,提高了氧化硅材料应用范围.
钯催化烯丙基酯亲核取代反应的研究进展
2018, 50(5): 45-51. doi: 10.6054/j.jscnun.2018071
摘要:
钯催化不对称烯丙基取代反应是一种合成手性化合物的重要方法之一. 本文综述了近年来钯催化烯丙基酯衍生物亲核取代反应的研究进展,重点讨论了钯催化剂、烯丙基酯衍生物底物的结构、亲核试剂类型、溶剂及添加剂等因素对烯丙基亲核取代反应的影响. 并对可能的反应机理进行了讨论.
硒对水生生物双重生物效应研究进展
2018, 50(5): 52-59. doi: 10.6054/j.jscnun.2018099
摘要:
硒是动物体必需的微量元素,但是硒含量过高或过低均可对生物体产生毒性效应. 文章阐述了硒在生物体内硒蛋白、抗氧化、免疫系统中的有益性及作用机制;总结了硒对水生生物氧化胁迫、胚胎畸形发育、母体传递等毒性效应机制;讨论了影响硒双重生物效应的因素. 通过综述近年来微量元素硒在水生生物体内(特别是鱼类)的双重生物效应,以及影响硒双重生物效应的关键因素等,进一步解析了硒在水生生物体内的累积、代谢、转化与复杂生物效应的关系,并为今后硒双重生物效应的深入研究和科学补硒提供科学依据.
生物学与生物工程
尼罗罗非鱼IgM单抗的制备及IgM+B淋巴细胞吞噬能力的研究
吴丽婷, 孔令贺, 王君如, 杨延舰, 尹晓雪, 叶剑敏
2018, 50(5): 60-68. doi: 10.6054/j.jscnun.2018100
摘要:
采用免疫亲和层析方法纯化尼罗罗非鱼抗TNP特异性IgM,并以此为抗原免疫Babl/c小鼠进行单克隆抗体制备. 免疫的小鼠脾脏细胞与骨髓瘤细胞(SP2/0)融合成杂交瘤细胞,利用酶联免疫吸附法、蛋白质印迹法(Western blot)和流式细胞术筛选获得两株抗IgM重链的单克隆抗体,分别命名为3B3和9D12. 纯化后的单克隆抗体3B3和9D12在1 mg/mL浓度下其抗体效价分别为740,741和359,712 units/mL. 利用制备的单抗结合激光共聚焦显微镜检测发现,膜结合型IgM位于B细胞膜表面(IgM+ B细胞). 流式细胞术检测尼罗罗非鱼IgM+ B细胞的免疫组织分布,发现IgM+ B细胞分布存在组织差异性,其中在外周血(PBL)所占比例最大,约为37.6%,其次是脾脏(SPL),占百分比33.7%,头肾(AK)占比例约为23.9%,而后肾(PK)占比例约为20%. IgM+ B细胞荧光微球的吞噬能力分析发现,IgM+ B细胞对0.5 m的荧光微球吞噬能力强于1 m. 另外,IgM+ B细胞的吞噬能力存在免疫组织差异性,其中对于0.5 m荧光微球的吞噬,PBL明显高于其他组织,而AK IgM+ B细胞对1 m荧光微球的吞噬能力最强. 以上结果表明,本研究成功制备了鼠抗尼罗罗非鱼IgM单抗工具,并利用其IgM单抗发现IgM+ B细胞具有吞噬能力且其吞噬能力存在组织差异性,表明IgM+ B细胞在先天性免疫中可能发挥重要作用.
一株可用于盐度适应性研究的模型细菌的鉴定
李继秋, 胡威, 杨浩, 宋友欣, 谈雅琳, 张桂山
2018, 50(5): 69-73. doi: 10.6054/j.jscnun.2018101
摘要:
为探究一株广盐性细菌DYB分类学地位及其作为盐度适应性研究模型的潜力,本研究进行了形态学、生理生化和细菌鉴定系统分析。为了进一步确定菌株DYB的分类学地位,测定了其16S rRNA基因序列,分析了相关细菌相应序列的同源性,构建了系统发生树。结果表明,菌株DYB与Idiomarina sp. H-76 (KF021759)亲缘关系很近。菌株DYB可鉴定为Idiomarina sp. DYB。此外,该菌株的广盐性以及对碳氮源可利用性等生理生化特征显示该菌株具有作为盐度适应性研究模型的潜力。
地理科学与技术
洞穴次生碳酸盐沉积稳定碳同位素研究
周厚云, 刘淑华, 彭小桃, 程珂, 陈琼, 米小建, 黄嘉仪, 贺海波, 杨亮, 陈琳, 邓肖敏
2018, 50(5): 74-88. doi: 10.6054/j.jscnun.2018102
摘要:
对国内外有关洞穴石笋稳定碳同位素值(13C,其计算公式为:13C = (Rsamp/Rstd - 1)*1000,Rsamp和Rstd分别为样品和标准的碳同位素比值)的研究成果进行了梳理和归纳总结,介绍了影响石笋13C值变化的因素(如植被(包括植被类型和生物量效应)、土壤过程、大气CO2、岩溶地下水水文(包括地下水的水动力条件、水-岩相互作用和先期碳酸盐沉积等),同时介绍了一些模型研究中对影响石笋13C值的某些具体气候环境因素(如滴水快慢或时间间隔、通风强度、地下水流动路径等)进行的定量评估. 综合迄今为止洞穴石笋13C值的研究成果,指出洞穴内滴水的CO2去气作用可能是影响石笋13C值变化的关键机制,建议在今后的研究中对此给予高度关注.
近50 ka以来雷州半岛北部泥炭序列87Sr/86Sr比值变化的环境意义研究
钟巍, 陈援翰, 魏志强, 叶素素, 商圣潭, 薛积彬, 欧阳军, 曹家元
2018, 50(5): 89-97. doi: 10.6054/j.jscnun.2018103
摘要:
本文通过对雷州半岛北部湛江市屋山村和遂溪县下录村两个泥炭序列锶同位素比值(87Sr/86Sr)进行了测定,探讨了晚更新世晚期以来我国北热带地区泥炭序列锶同位素的古环境指示意义。分析结果表明:在过去近50 ka以来,泥炭序列中87Sr/86Sr比值变化于0.713 0.722之间,平均值为0.716。通过与已发表的气候代用指标对比,发现在轨道尺度上87Sr/86Sr比值在暖湿期(如MIS 3阶段)呈现相对低值,而在相对凉(冷)期(如MIS 2阶段),则表现为高值;这种现象甚至在千年尺度上也有很好的体现。形成这种现象的主要原因可能是由于泥炭序列中87Sr/86Sr比值的变化主要与流域风化淋溶后残留的硅酸岩碎屑物质的输入有关,且受到了因气候条件变化所导致的地表径流和植被繁茂程度变化的积极影响。因此,本研究结果表明雷州半岛北部地区泥炭序列87Sr/86Sr比值记录可以作为流域化学风化强度变化的有效指标。
数学与应用数学
渗流驱动问题的两层网格算法
陈艳萍, 胡汉章
2018, 50(5): 98-105. doi: 10.6054/j.jscnun.2018104
摘要:
综述了渗流驱动问题的两层网格算法: 介绍了不可压缩的渗流驱动问题的特征有限元、 特征混合有限元和特征扩张混合有限元两层网格算法; 讨论可压缩的渗流驱动问题的特征有限元两层网格算法; 通过数值例子验证了两层网格算法的有效性; 讨论了渗流驱动问题的两层网格算法进一步的研究的方向.
Banach空间中连续真函数的误差界成立的广义三阶条件
谭露琳, 梅晶, 叶颀, 黄力人
2018, 50(5): 106-109. doi: 10.6054/j.jscnun.2018105
摘要:
利用了函数二阶方向导数,在Bananch空间连续函数误差界成立的一、二阶充分条件的基础上首次得到了广义三阶充分条件。此条件的给出不仅提供了检验函数误差界成立的依据,更由于研究方法的独特性,在一、二阶充分条件失效的情形下给出了验证误差界的方法和手段。
计算机科学与软件工程
知识图谱研究进展综述
汤庸, 陈国华, 贺超波, 彭博
2018, 50(5): 110-119. doi: 10.6054/j.jscnun.2018107
摘要:
目前,我们处于大数据时代,海量的数据中蕴含了丰富的价值. 知识图谱建立了如何从数据中挖取和组织知识的技术构架,在实现机器智能的过程中起到关键的作用,得到了广泛关注. 本文首先给出了知识图谱产生的历史背景,其次,介绍了现有的知识库,然后综述了知识图谱领域的关键技术,包换知识抽取、知识整合、知识加工,最后介绍了知识图谱在学术信息服务领域中的应用案例,讨论了学术知识图谱的独特之处和作用,并给出了学术知识图谱的模式设计方案.
一种语境化模糊本体的方法
蒋运承, 黄光健
2018, 50(5): 120-128. doi: 10.6054/j.jscnun.2018108
摘要:
本文主要研究如何将模糊本体进行语境化,即语境化模糊本体. 具体来说,提出了一种语境化模糊OWL(Web Ontology Language)本体的方法,讨论了如何扩展模糊OWL(F-OWL)本体的语法和语义来处理F-OWL本体无法处理的问题,并进一步提出了一种模糊语境OWL本体语言FC-OWL. 该本体语言FC-OWL是一种扩展的模糊语言,具有丰富的语义,并且允许对模糊本体进行语境化表示.