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当期目录

2022年 第55卷  第2期

物理学与光学工程
Cu1-x Cox InTe2稀磁半导体的制备及磁学、光学性质
王京南, 郭永权, 殷林瀚, 赵兴, 郭新鹏, 解娜娜
2022, 54(2): 1-6. doi: 10.6054/j.jscnun.2022018
摘要:
采用真空电弧熔炼技术制备Cu1-xCoxInTe2(Co元素掺杂比x=0, 0.1, 0.2, 0.3)稀磁半导体。利用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和紫外可见近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)分别表征样品的晶体结构、磁学性质和光学性质。研究表明:4种稀磁半导体中主相均为Cu1-xCoxInTe2,具有四方结构,空间群为I42d。掺杂的Co原子与Cu原子共同占据4a(0, 0, 0)晶位,In原子占据4b(0, 0, 1/2)晶位,Te原子占据8d(x, 1/4, 1/8)晶位。Cu1-xCoxInTe2呈现室温铁磁性,其室温磁化遵循Langevin模型,随着x的增加,其饱和磁化强度增大。调控Co掺杂量,可以提高Cu1-xCoxInTe2稀磁半导体的光吸收带宽Eg,使其具有太阳能光伏材料的应用可能性。
退极化场对Ba0.5 Sr0.5 TiO3外延薄膜的铁电和介电性能的影响
张宪贵, 那木拉, 宋建民, 杨帆
2022, 54(2): 7-12. doi: 10.6054/j.jscnun.2022019
摘要:
基于Ginzburg-Landau-Devonshire唯象理论,定性研究了在有或无退极化场情形下外延Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜的铁电和介电性能随厚度的依赖特性。结果表明:与无退极化场相比,退极化场的存在使薄膜极化强度空间分布更均匀,抑制了系统的平均极化强度,降低了相变温度(ΔTc),但增加了临界厚度(Δhc、Δhm)和调谐率(Δφ),尤其在电极弱补偿情况下更加显著,厚度为100 nm时薄膜的ΔTc、Δhc、Δhm和Δφ分别约为-57.5 ℃、15 nm、40 nm和20%;外延薄膜的介电性能取决于极化强度对外加电场的响应能力,而非极化本身,这一观点可从完全相反的极化强度和调谐率厚度依赖性趋势充分证明。
基于第一性原理计算Stone-Wales石墨烯的光学性质
谢钥, 秦雪芳, 邵志刚, 胡梁宾
2022, 54(2): 13-17. doi: 10.6054/j.jscnun.2022020
摘要:
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了一种新型二维材料Stone-Wales(SW)石墨烯的光学性质。基于介电函数,反射谱和吸收谱等参数对其进行研究。结果显示这种狄拉克碳材料的光学性质在不同极化光下都表现出强各向异性。介电函数实部表明其静态介电常数大,这说明该材料具有很多可利用的自由载流子,所以具有优良的导电性,可作为新一代纳米电子器件的候选材料。此外,吸收光谱和反射光谱表明了SW石墨烯在全光谱区内具有比较敏感的光谱响应,这说明该材料在光电子器件领域非常具有应用前景。
化学与环境
电荷与应变协同调控g-C9N7膜对CO2吸附和渗透特性的研究
王晓慧, 李雪, 赫文豪, 卢贵武, 周广刚, 陈君青, 赵格, 王宁
2022, 54(2): 18-23. doi: 10.6054/j.jscnun.2022021
摘要:
为了有效捕获和分离CO2,提出了一种电荷与应变协同调控的气体捕获和渗透的新方法,该方法具有可逆性和动力学可控的优点。采用分子动力学(MD)模拟和基于第一性原理密度泛函理论(DFT)计算,分析了不同电荷密度和拉伸应变控制下的多孔g-C9N7纳米片对CO2捕获和渗透的影响规律。通过电荷调控策略,CO2分子渗透率高达5.94×107 GPU(即0.019 899 mol/(s·Pa·m2))。另外,CO2渗透率随拉伸应变率的增加而增大,拉伸应变率为7.5%的g-C9N7薄膜的最大渗透率为3.61×107 GPU(即0.012 094 mol/(s ·Pa ·m2))。在此基础上,采用负电荷与应变工程相结合的方法研究二者的协同效应,在负电荷为1 e、拉伸应变率为3.0%的条件下,CO2渗透率达到3.18×107 GPU(即0.001 065 mol/(s ·Pa ·m2))。此时CO2渗透率是仅施加1 e时CO2渗透率的9倍,是仅添加3.0%应变率时CO2渗透率的8倍。研究结果为开发具有CO2捕获和分离高度可控的高性能材料提供了理论指导。
互花米草绿色合成ZnO纳米颗粒及其光催化和抑菌性能
景花, 纪丽丽, 周亚蕊, 郭健, 孙佳星, 陆诗尧
2022, 54(2): 24-29. doi: 10.6054/j.jscnun.2022022
摘要:
利用互花米草(SAF)叶提取物采用溶胶-凝胶法合成了ZnO纳米颗粒(Nano-ZnO),采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对其表面形貌、活性基团、晶型结构和光吸收特性进行了表征,分析了ZnO纳米颗粒对孔雀石绿(MG)的光催化降解活性以及对金黄色葡萄球菌的抑菌性能。结果表明:采用互花米草叶提取物绿色合成的ZnO纳米颗粒具有丰富的含氧活性基团、较小的粒径和良好的分散性;经计算Nano-ZnO带隙能为3.09 eV,表明其光吸收利用效率较高;可见光下Nano-ZnO对孔雀石绿(MG)的降解效率达到98.2%;在光催化降解过程中,h+和·O2-是发挥作用的主要活性物种;Nano-ZnO对金黄色葡萄球菌的抑菌率是ZnO的2倍。该研究为互花米草的高值化利用提供了新途径,同时为纳米金属氧化物的制备提供了新方法。
烯唑醇与血清蛋白的立体选择性作用机制
陈冉, 郭栋, 何汝坚, 殷霞, 范军, 章伟光
2022, 54(2): 30-36. doi: 10.6054/j.jscnun.2022023
摘要:
手性药物与血清蛋白的结合通常表现出立体选择性。采用UV-Vis吸收光谱、荧光光谱和分子对接技术研究了R-烯唑醇和S-烯唑醇与人血清蛋白(HSA)/牛血清蛋白(BSA)的结合差异。结果表明:血清蛋白与R-烯唑醇的结合能力强于S-烯唑醇;烯唑醇对血清蛋白的荧光猝灭机制为静态猝灭;R-烯唑醇和S-烯唑醇与HSA相互作用的总能量分别为-26.4 kJ/mol和-23.6 kJ/mol,与BSA的对接能量分别为-27.6 kJ/mol和-23.3 kJ/mol,说明R-烯唑醇与血清蛋白形成的复合物更稳定。研究结果可为后续开展烯唑醇的立体选择性作用机制研究提供依据。
酯类小单体对聚羧酸减水剂缓释行为的影响
冯鹏超, 张光华, 张雪, 崔鸿跃, 王哲, 韩小倩
2022, 54(2): 37-44. doi: 10.6054/j.jscnun.2022024
摘要:
分别以丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、衣康酸二甲酯(DEI)、富马酸二甲酯(DMF)作为功能小单体,丙烯酸和甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)为主要原料,在氧化-还原体系下,成功制备了一系列缓释型聚羧酸减水剂(PCE)。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)等对目标产物的结构进行了表征。根据水泥净浆的流动性对比结果,确定了合成的减水剂在不同时间所达到的最大流动度,考察了不同酯类单体对聚羧酸减水剂的缓释性及分散保持性能的影响,并测试了水泥浆体的Zeta电位、PCE的吸附行为。结果表明: DEI的缓释效果优于HEA和HPA,水泥浆流动度在2 h内从190 mm达到255 mm,大大延长了减水剂PCE在水泥表面的吸附时间和流动度保持时间,在实际应用中具有良好的参考意义和应用前景。
粤东莲花山矿区钨矿山生态修复研究与实践
杜瑛娜, 林广清, 谢键泓, 林煊垲
2022, 54(2): 45-51. doi: 10.6054/j.jscnun.2022025
摘要:
以粤东莲花山矿区生态修复一期工程为研究案例,选取As、Cd、Pb、Cu、Ni等5种重金属指标,通过样品采集,对比分析标准值、背景值在修复前后的变化,评价环境质量的修复改善效果以及生态复绿效果。结果表明:一期工程有效遏制了矿区酸性含重金属废水对下游水环境质量造成的影响;山前地表水监测点的Cu、Cd、Pb、Ni、As质量分数分别比修复前削减了84.1%、86.4%、89.4%、90.0%、47.7%,山后监测点的As质量分数削减率大于98.8%;一期工程有效改善了矿区的景观,4个生态复绿工程区域5个样方修复后全部存活每千平方米拥有3~5种植物形成的植被群落,生态环境质量综合指数均为Vb级,5号库的生态环境质量综合指数最高,达到参照样方的78.8%。可见莲花山矿区一期工程采用“工程措施+生态复绿”的生态修复模式,修复效果明显,可为其他钨矿山生态修复提供借鉴与参考。
塑料餐盒中邻苯二甲酸酯的迁移风险研究
蓝敏怡, 李会茹, 应光国
2022, 54(2): 52-62. doi: 10.6054/j.jscnun.2022026
摘要:
测定市售的一次性塑料餐盒中邻苯二甲酸酯的质量分数和探究其向食品中的浸出规律,由此评估对人体造成的健康风险。以聚丙烯(PP)塑料餐盒为研究对象,采用气相色谱-质谱法对样品中16种邻苯二甲酸酯(PAEs)的质量分数进行检测;并依据GB/T 23296.1—2009要求,选择水、4%乙酸、10%乙醇和异辛烷为食品模拟物,考察塑料餐盒中PAEs的浸出率随时间和温度的变化情况,运用美国环保署(U.S. EPA)推荐的健康风险评估模型评价由此造成的健康风险。16种PAEs中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPhP)、邻苯二甲酸二辛酯(DNOP)的检出率分别为100%、100%、78%、78%、92%、85%,质量分数范围分别为0.140~0.829、0.237~1.676、ND~0.995、ND~2.302、ND~1.714、ND~0.213 mg/g;但在4种食品模拟物浸出实验中仅检出4种PAEs(DEP、DBP、DIBP、DEHP),浸出率从大到小的顺序为:异辛烷、10%乙醇、4%乙酸、水;温度越高,时间越长,浸出率越大。暴露评估健康风险结果显示:在25、40、55 ℃下,人群对浸出PAEs日暴露量的致癌风险为1.09×10-8、4.52×10-8、1.83×10-7;总非致癌风险分别为1.10×10-4、3.62×10-4、1.21×10-3。结果表明:PAEs可通过与塑料餐盒接触迁移至食物中,但由此造成的健康风险在U.S. EPA推荐的人群可接受水平范围内。
生物学与生物工程
家蚕BmMet2基因的组织定位与激素诱导表达分析
童春梅, 易文瑾, 马琼, 邓惠敏, 朱子丹
2022, 54(2): 63-69. doi: 10.6054/j.jscnun.2022027
摘要:
Met作为保幼激素(JH)的受体, 能编码bHLH-PAS结构域结合DNA并调控下游基因的表达。为了探究BmMet2是否作为JH的受体参与调控家蚕的生长发育,以家蚕为材料,用生物信息学方法分析了BmMet2蛋白结构,利用实时定量PCR检测其在翅原基不同时期和激素诱导下的表达情况;原核表达了BmMet2中能与DNA结合的蛋白区域BmMet2DBD,并制备了抗体;利用蛋白质印迹法(Western blotting)和免疫组化检测了BmMet2在家蚕多个时期和各组织中的定位表达情况。结果显示:在翅原基中,BmMet2在5龄第3天和5龄第6天有较高水平的表达,蛹期的表达量较低,这与家蚕体内JH的滴度一致;BmMet2在5龄第6天、吐丝期和预蛹期的胸节表皮、脂肪体及翅原基等组织中都有较高的表达;JH和20E均对BmMet2有不同程度的诱导,说明其可能同时参与了JH和20E的调控, 进而参与调控家蚕变态发育过程。
分子动力学模拟探索乳克鲁维酵母来源的β-半乳糖苷酶热变性条件
曹锟, 王若男, 熊兴东, 吴赟, 刘新光
2022, 54(2): 70-75. doi: 10.6054/j.jscnun.2022028
摘要:
为了研究乳克鲁维酵母中β-半乳糖苷酶可能的熔解温度,采用分子动力学模拟的方法,分别对4种不同温度条件下(35、50、65、80 ℃)的β-半乳糖苷酶进行了50 ns的计算模拟,分析了酶的构象变化以及酶活性中心的差异。研究在原子水平揭示了β-半乳糖苷酶的温度耐受等关键信息:35 ℃为最适酶活温度,该温度下的β-半乳糖苷酶的整体构象最稳定;该酶在50 ℃时的原子波动性显著增加,表明此温度可能趋近熔解温度临界值;蛋白在大于65 ℃条件下丧失柔性,说明蛋白已经变性;进一步的构象分析发现80 ℃高温会破坏β-D-半乳吡喃糖(GAL)结合位点微环境。
白藜芦醇上调GDF-15调控PI3K/Akt/Bcl-2信号通路对急性心肌梗死大鼠的保护作用
颜仁梁, 夏黎, 周国洪, 沈小钟
2022, 54(2): 76-82. doi: 10.6054/j.jscnun.2022029
摘要:
为考察白藜芦醇对心肌缺血的保护机制,采用冠状动脉前降支结扎再灌注制备大鼠心肌缺血再灌注(I/R)模型,运用试剂盒考察血清酶学指标、NBT染色考察心肌梗死率、蛋白质印迹法(Western blotting) 考察GDF-15、PI3K、Akt、p-Akt、Bcl-2、Bax、caspase-9和caspase-3的蛋白相对表达量。结果表明:白藜芦醇对心肌缺血再灌注大鼠的心肌保护作用与通过对GDF-15的上调来激活PI3K/Akt信号通路,抑制心肌细胞线粒体凋亡作用机制有关。
低氧条件下巨噬细胞分泌CCL22促进三阴乳腺癌转移
陈敏, 胡绍勇, 何成思, 邹争志
2022, 54(2): 83-89. doi: 10.6054/j.jscnun.2022030
摘要:
三阴乳腺癌(Triple Negative Breast Cancer, TNBC)是乳腺癌中恶性程度最高的一种亚型,表现为很高的转移潜能。巨噬细胞,即肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-Associated Macrophages, TAM),在促进TNBC转移中起了重要作用。乳腺癌作为一种实体肿瘤,往往处于缺氧环境中。低氧环境能够促进癌细胞的转移,然而低氧环境中巨噬细胞在促进肿瘤转移中的作用仍然不清楚。在该研究中,THP1细胞被诱导成TAM,经过缺氧培养后,通过Transwell实验检测其促进三阴乳腺癌细胞BT-549和MDA-MB-231的细胞迁移能力;通过尾静脉注射,将MDA-MB-231细胞移植于祼鼠体内,CT扫描,分析了TAM促进TNBC细胞的器官转移能力;通过ELISA实验检测低氧对TAM分泌的肿瘤转移相关因子的影响,通过GDSC在线软件分析了CCL22受体CCR4和其他CCR在乳腺癌组织与正常组织中表达的差异。结果表明低氧条件下巨噬细胞通过分泌CCL22的表达来促进三阴乳腺癌细胞迁移:经过缺氧培养后的TAM显著增强了TNBC细胞迁移能力,以及促进癌细胞在体内向肺转移;低氧诱导TAM分泌CCL22;CCL22受体CCR4在乳腺癌组织中的表达显著高于在正常组织中的。
数学与应用数学
二维Helmholtz方程的改进六阶紧致差分法
王肇君, 吴亭亭, 曾泰山
2022, 54(2): 90-100. doi: 10.6054/j.jscnun.2022031
摘要:
为得到求解二维Helmholtz方程的高精度差分法, 构造了一种改进六阶紧致差分格式: 首先, 给出一种带优化参数的六阶紧致差分格式的截断误差; 然后, 对此截断误差的部分项进行二阶紧致逼近, 得到一种改进紧致差分格式; 其次, 对该格式进行了收敛性分析, 证明其为六阶收敛的; 最后, 基于极小化数值频散的思想, 给出该格式优化参数的加细选取策略。与带优化参数的六阶紧致差分格式相比, 数值实验说明改进六阶紧致差分格式的数值精度有了显著提高, 且其误差对波数k的依赖性更低。
非对称不确定策略下合作对偶均衡研究
罗桂美
2022, 54(2): 101-107. doi: 10.6054/j.jscnun.2022032
摘要:
从参与者对手利益出发,研究对手成本最低的双人合作博弈问题:当博弈活动出现非理性现象及竞争者自身策略不确定情形时,假设竞争者自身支付矩阵能准确获知,对手策略落在混合策略集内,但自身策略集为一非对称有界闭集(混合策略集的子集),提出了合作对偶博弈模型。并采用鲁棒优化技术,研究了双人合作对偶博弈中均衡的求解问题,得到以下结论:当非对称不确定策略集中元素取l1∩∞- 范数时,使对方成本最低的问题可转化成一个线性规划问题,使双方成本同时最低的问题可转化成一个混合互补问题。最后用数值算例验证了模型的合理性和有效性。
具有非线性记忆项的半线性Moore-Gibson-Thompson方程解的爆破研究
欧阳柏平, 侯春娟
2022, 54(2): 108-114. doi: 10.6054/j.jscnun.2022033
摘要:
为了探讨记忆项对高阶波动方程爆破解的非局部影响,研究了具有非线性记忆项的半线性Moore-Gibson-Thompson方程解的爆破问题:在次临界情况下,通过引入时变泛函,利用测试函数推出了该泛函的第一下界和下界序列。然后应用迭代和切片技巧证明了解的全局非存在性和生命跨度上界估计。
度量G-空间中G-强链回归点集的动力学性质
冀占江
2022, 54(2): 115-119. doi: 10.6054/j.jscnun.2022034
摘要:
在拓扑群作用下的度量空间中研究了G-强链回归点集的拓扑结构和特征,得到G-强链回归点集的若干结论:(1)设(X, d)是紧致度量G-空间,G是紧致的拓扑群,f: XX连续,则SCRG(f)是闭集; (2)设(X, d)是紧致度量G-空间,G是紧致的拓扑群,f: XX同胚伪等价,则f(SCRG(f))=SCRG(f); (3)设(X, d)是紧致度量G-空间,f: XX同胚伪等价且度量d对群G不变,则SCRG(f)=SCRG(f-1)。
基础心理学
大学生付出-回报失衡与积极心理资本的关系:社会支持的中介作用
朱阳莉, 陶云
2022, 54(2): 120-128. doi: 10.6054/j.jscnun.2022035
摘要:
基于付出-回报失衡模型,以1 318名大学生为被试,采用大学生付出-回报失衡问卷、领悟社会支持量表和积极心理资本问卷,探讨社会支持在付出-回报失衡与积极心理资本之间的中介作用及此作用在不同生源地类型群体中的差异性。结果发现:(1)付出-回报失衡感与过度投入显著正相关,与社会支持、积极心理资本显著负相关;过度投入与社会支持显著负相关,与积极心理资本显著正相关;社会支持与积极心理资本显著正相关。(2)社会支持在付出-回报失衡感与积极心理资本之间起部分中介作用。(3)过度投入与积极心理资本之间存在社会支持的遮掩效应。(4)不同生源地类型学生能够调节付出-回报失衡感与社会支持之间的关系,在城市学生中,付出-回报失衡感对感知社会支持程度的影响相较于农村学生而言更加明显。