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[成果] 1800160002 湖北
O44 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:无线传感在航空航天、环境监测等领域广泛使用,其电池供能存在体积大、服役期短、更换困难等缺点。从环境振动提取能量是一种全新的主动供能方法,是国际前沿的研究热点之一。压电结构可以进行力电转换,将振动能转换成电能。由于结构固有频率与电路频率所对应的时间尺度不一致,且环境驱动频率又存在易变性特征,所以以往俘能系统的能量转化率及环境适应能力均偏低。该项目在国家自然科学基金的连续支持下,在压电俘能系统动力学方面开展了深入研究,取得了一系列创新性成果,丰富和发展了电磁固体力学理论。主要发现点有: 1.首次建立了压电俘能/储能系统的耦合动力学模型,提出了结构与电路交互作用的时域多尺度算法,阐明了主动界面对极化电荷的调控机理及其对俘获能量的传递规律,俘能效率比被动情形最大可提高5倍。得到了美国Dane Quinn(ASME Fellow)、香港WH Liao(ASME Fellow)等人的正面评价,美国工程院士Pisano等以该项目的压电结构理论为基础设计了特殊用途的俘能器。 2.提出了俘能结构的轴力调频构型,建立了主/偏场耦合的压电结构动力学方程,揭示了偏场诱导频率漂移规律,为实现系统的频率自适应性奠定了理论基础。德国P Woias实验验证了该方法的可行性,发现轴向拉/压可分别实现4%/22%的频率漂移。该研究得到了许多著名学者关注,如:美国DJ Inman(ASME、AIAA等Fellow)、加拿大科学院士Q Wang、新加坡工程院士CK Soh等。 3.国际上首次提出宽频压电俘能器的设计理念,提出了具有宽频特征的压电阵列构型,为克服传统俘能系统的环境适应性差和输出不稳定等缺陷打下基础。美国A Baz(ASME Fellow)等评价道:“maximizing the harvested power,over broad frequency range, using multi-harvesters as in Xue etal.”;美国RJ Weber(IEEE life Fellow)等也肯定了该研究。8篇代表作被SCI他引302次,1篇入选高被引论文,被美欧等多国院士及同行正面评价。该项目负责人连续4年入选Elsevier中国高被引学者榜,是Acta Mechanica Solida Sinica常务副主编、湖北省力学学会理事长。主持了2009年全国压电和声波理论及器件技术研讨会和2010年全国固体力学大会暨固体力学学报创刊30周年会议。应邀在《固体力学学报》上发表综述论文,阐述压电俘能领域的关键问题、现状及发展趋势,并被纳入方岱宁院士等主编的“十二五”国家重点图书《Analysis ofPiezoelectric Structures and Devices》中。
[成果] 1800280045 重庆
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:1、主要研究内容①以高灵敏度的共振瑞利散射(RRS)光谱法为主的手性识别和手性分析研究。 ②试验大环分子与外消旋的手性对映体形成超分子体系,以筛选出合适的手性选择性探针试剂;试验具有光学活性基团的手性功能化试剂与外消旋的手性对映体相互作用形成非对映体异构体的复合物,以筛选出合适的手性光散射探针试剂。 ③通过研究手性药物或手性污染物形成手性超分子体系的非对映体复合物对RRS的响应机理和过程,探索有机对映体手性识别的新原理。 ④研究反应体系的RRS光谱特征以及稳控条件,从而发展有机对映体手性识别和手性分析的新技术。 ⑤以多种分子光谱方法,结合化学计量学手段拓展手性分析技术,建立不经分离而同时测定手性对映体药物或农药的新方法。 2、科学发现点①以超分子化学原理为基础,筛选适宜手性识别的手性选择性探针试剂和手性光散射探针试剂;②以多种光谱分析技术和手段提升RRS的手性分析的选择性;③首创“同源射线计量分析法”,建立不经分离而同时测定手性对映体的新方法。 3、科学价值手性是自然界的基本属性,手性普遍存在。对手性对映体的选择性分析已是分析化学的前沿热点。由于手性对映体分子的理化性能几乎相同,所以对它们的分析测定相当困难,因此,一般研究都是先分离后分析,多数建立在“手性分离”的基础上,而在某些特殊情形下须不经分离而快速同时测定。研究表明手性对映体具有不同分子立体构型导致生理活性的不同,而在生物体内的手性环境可自动辨别出不同的差异效应。鉴于此,人为介入的手性分析与测定,应当先找到这种手性可识别的光谱差异。据此该项目探索手性识别的新原理或手性分析的新技术。首创“同源射线计量分析法”,建立不经分离而同时测定手性对映体的光谱分析新方法。 4、同行引用及评价该项目在研究期间产出丰硕成果。已发表较高水平的学术论文55篇,其中SCI 30篇,截止2015年底论文他引频率767次,单篇最高23次。申请直接相关的专利两项。已获授权的专利具有较强的实用性。由发明专利《谱峰完全重叠的双组份混合物同时测定的光谱分析方法》延伸成“同原射线计量分析法”,既能改变现行分析教科书中不能解决谱峰完全重叠的双组份混合物同时测定的岐见,推进了分析化学方法更新;又能实现不经分离而同时测定手性药物和手性污染物,已得到国内同行专家认同和广泛引用。
[成果] 1700520387 北京
O18 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:几何分析是上世纪后期发展起来的重要数学分支,相关问题研究极富前沿性、挑战性和创新性。该项目在几何分析领域取得了一系列重要研究成果。寻找固定边界的极小曲面问题,即Plateau问题被Douglass,Rado等解决。Douglass因此获得第一届Fields奖。无边极小曲面的存在性在微分几何、代数几何、数学物理等领域有重要应用。该项目构造一个新的发展方程来研究无边极小曲面存在性,成果发表在顶级数学杂志Invent Math上。稳定调和映照的紧性是重要且困难的课题。能量极小映照的紧性已经有清楚的结果,但是几何中有兴趣的映照未必是能量极小映照。该项目研究了一般情况下稳定调和映照的紧性,得到了有关弱极限和能量集中集的奇点公式,该公式说明极限映照为稳定调和映照的充要条件是奇点集是弱极小子流形。该项目把这个困难问题的研究向前推进了一步。证明了非紧情况下Uhlenbeck-丘成桐定理,得到了稳定抛物丛上的陈数不等式;在Kazdan-Warner问题、高余维平均曲率流等方面的研究也取得了重要突破。该项目研究结果和方法得到了国内外著名数学家的高度评价和众多同行的引用,对该领域的发展做出了重要贡献。
[成果] 1800230011 河北
O64 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:超分子化学是一门多学科交叉的前沿科学,于1987年和2016年两次获得诺贝尔化学奖。超分子化学的主要研究内容包括分子识别和组装。近年来,超分子化学应用于生物体系的识别研究成为热点。众所周知,生物体系的功能研究是在水体系中实现的,因此,构筑基于生物效应的水溶性超分子识别和组装体具有重要意义。 针对识别的灵敏度和选择性的关键科学问题,该项目基于酰亚胺类良好的光学和自组装性质,结合环糊精分子良好的选择识别客体分子的能力,以及糖-蛋白专一性识别特性,构筑了环糊精和糖类等修饰的酰亚胺类化合物,实现了在分子水平、蛋白和DNA水平、以及细胞水平的选择性识别。 (1)水溶性芳香分子是自然环境中水污染的一类污染物,尤其是萘、蒽和芘等衍生物,课题组创造性的利用苝酰亚胺分子ppi;电子对外界电子灵敏的响应性,结合环糊精分子选择性识别不同芳香分子的能力,实现了对不同ppi;体系的芳香分子的选择性识别。 (2)糖与蛋白的识别作用与细胞的生长、分裂、免疫调节和癌细胞转移等过程密切相关。糖与蛋白间的分子识别过程是通过“簇糖效应”来增强其亲和作用的,簇糖分子的构筑是糖-蛋白作用研究的难点和关键点。课题组首次利用苝酰亚胺类分子强的ppi;-ppi;自组装作用,构筑了超分子多效价糖基组装体,显著降低了多效价簇糖在合成和分离中的难度,高选择性的实现了对不同凝集素的专一性识别,并实现了对提取的人的指纹的显色。 (3)荧光分子与蛋白、DNA分子作用,通常导致荧光淬灭现象,限制了其在细胞内的识别研究。课题组开创性的用多效价簇糖调节苝酰亚胺分子间的ppi;-ppi;堆积作用,与蛋白分子作用后导致ppi;-ppi;堆积作用和模式调整,实现了荧光增强的专一性识别,并利用多效价簇糖增强的蛋白选择性识别,实现了选择性的细胞成像。另外,课题组开创性的通过调节氨基分子内电子转移过程,实现了对DNA分子的荧光增强识别。 该项目先后获国家自然科学基金和河北省自然科学基金等6项课题资助,代表性论文包括2篇一区和4篇二区论文,被Peter H. Seeberger、Frank Wuuuml;rthner、Reneeacute;Roy、姚建年院士、张希院士、黄飞鹤教授和尹梅贞教授等在化学类顶级学术期刊Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.和Angew. Chem. Int. Ed.等中他引153次,并详细报道实验结果和评述。其中,一篇论文被Chem. Eur. J.选为2015年第21卷15期的Frontispieces,并在“第十八届大环化学暨第十届超分子化学学术讨论会”和“第二届糖合成化学青年学术讨论会”做分会邀请报告。2015年被邀请在《化学进展》上撰写综述一篇。另外,美国约翰霍普金斯大学的Zarif等用课题组的化合物PBI-12-Man验证了区分人单核细胞转化为巨噬细胞或树突状细胞的新检测方法,该研究有助于更好的理解先天和适应性免疫,成果发表在Bio Techniques上。
[成果] 1800220297 安徽
O64 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:超分子识别与组装在新型功能材料、分子器件和化学生物传感器的研究和应用方面具有重要的科学意义。阴、阳离子识别是超分子识别的重要研究方向之一,但由于阴、阳离子本身的复杂多样性,实现阴、阳离子识别是超分子化学的一大挑战。超分子组装的关键是如何利用超分子之间的弱相互作用构筑超分子聚合物。为解决上述科学问题,课题组在两个国家自然科学基金面上项目和一个安徽省高校省级科学研究项目的支持下,取得了以下三部分的科学成果: 1.发现了瓜环对阴、阳离子的选择性识别:(1)对阴离子识别:首次提出利用瓜环形状各异的疏水空腔识别包结不同类型以及数目不等的阴离子,并实现在识别过程中荧光信号响应乃至其它光学性质变化,归纳总结得到瓜环的同系物和同类物识别阴离子的机理,即大小匹配、形状吻合、能量驱动;(2)对阳离子识别:课题组发现了某些种类的瓜环对重金属离子(铅、镉、汞)的识别配位的捕集及分析检测性能,为瓜环在重金属离子的捕集、检测及控制等方面的应用提供了理论依据。 2.采取不同方法,组装了多种瓜环基超分子聚合物:(1)根据瓜环端口的羰基氧可以配位各种金属离子的性质,以金属离子为节点,再以瓜环为配位桥,通过瓜环与金属离子的配位作用,获得了系列金属离子(尤其是镧系金属离子)—瓜环自组装形成的超分子聚合物结构。(2)首次提出利用主客体相互作用(包括疏水作用、离子-偶极作用、氢键作用、pi-pi堆积)构筑系列基于瓜环的超分子聚合物,系统研究并获得了针对不同聚合度大小的瓜环,构筑不同类型的超分子聚合物的方法,为主客体超分子聚合物的制备提供了新的途径。 3.发现了烷基链在瓜环疏水空腔的异常构象形成规律:在研究瓜环对阳离子烷基链识别过程中,课题组发现气相和溶液中以直链形式存在的烷基链被包结进瓜环疏水空腔时,表现出反常的空间构象。而烷基链结构在瓜环疏水空腔中的具体空间构象(如伸展、折叠或弯曲)取决于主客体的大小和相互作用模式。 该研究结果为手性结构的形成与拆分提供了理论依据。基于以上科学发现,课题组在美国化学学会(ACS)的J. Org. Chem., Inorg. Chem., Cryst. Growth Des.以及英国皇家化学学会(RSC)的Chem. Comm., Org. Chem. Front., Phys. Chem. Chem. Phys., Dalton Trans., CrystEngComm, Org. Biomol. Chem.等国际著名期刊共发表SCI研究论文50余篇,被SCI源期刊他引620多篇次。其中8篇代表作共被美、英、德、澳、日、印等国家知名学者在SCI源期刊他引246篇次,单篇最高被他引74次。研究成果受到了中科院物构所曹荣研究员、英国南安普顿大学的Philip A. Gale教授等多个国内外研究团体的肯定、积极评价和持续跟进。
[成果] 1800290001 湖南
O15 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:项目主要研究智能信息处理的数学基础问题,如,模糊逻辑代数的表示理论、命题逻辑的随机模糊语义理论、随机模糊环境下进行命题逻辑概念程度化、随机模糊环境下的近似推理模式、将随机模糊逻辑语义与粗糙推理、D-S证据推理等其他近似推理方法相融合并应用于经济、管理等领域中。 分别在MTL-代数、MV-代数、R0-代数等模糊逻辑代数的全体素滤子集上、全体最大滤子集上建立拓扑结构和模糊拓扑结构,证明素滤子拓扑空间是紧T0空间,最大滤子拓扑空间是紧Hausdorff空间。MV-模糊拓扑空间和R0-模糊拓扑空间是良紧空间,它们的截拓扑空间是紧零维Hausdorff空间。证明MTL-代数的拓扑表现定理,将布尔代数的Stone表现定理和Loomis-Sikorski表现定理推广到MTL-代数等模糊逻辑代数。 建立命题逻辑的随机模糊语义理论。将命题公式的赋值域由实区间[0,1]扩展到取值于[0,1]的随机变量,建立命题逻辑的随机模糊语义理论,讨论可靠性、完备性等通常逻辑概念在随机模糊语义下的特征。在随机模糊环境下对命题逻辑概念进行程度化,引进逻辑公式真度、不可靠度、相似度等概念,在全体命题公式集上建立逻辑伪距离空间,并讨论逻辑伪距离空间的结构和性质。 研究随机模糊环境下的近似推理模式和方法。分析逻辑公式集依概率结论、依随机模糊真度结论、依随机模糊距离结论的特征及其之间的关系,提出基于概率赋值、随机模糊真度、随机模糊伪距离的近似推理模式,给出相应的算法,并分析算法的有效性和还原性。
[成果] 1700520386 香港
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:光在人类生活和文明进程中不可或缺。人们在对光孜孜不倦的研究中提出了改变人们思想的新概念和理论,并由此产生了改变世界面貌的新材料和器件。近代光学研究的重大进展多与发光材料有关。然而传统有机发光材料的设计与应用面临“聚集导致发光猝灭(ACQ)”这一教科书常识的制约。该项目在建立与ACQ截然相反的“聚集诱导发光(AIE)”概念的基础上,顺应分子聚集这一自然过程,在AIE结构设计、机制探究和应用开发等方面取得了系统、原创和引领性成果:(1)根据分子内旋转受限(RIR)机制,开发了基于四苯乙烯(TPE)的新AIE体系,促进了AIE研究的蓬勃发展,TPE也因此成为一个中国科学家打造的“品牌分子”;开拓了结晶诱导的纯有机高效室温磷光体系,发展了不含芳香环的非共轭AIE体系。(2)完善了AIE的RIR工作机制,提出了将发光分子从ACQ转变为AIE的设计策略。(3)开发了AIE材料在光电、传感和生物等领域的技术应用,实现了传统ACQ材料难以实现的新功能。目前,60多个国家(地区)的一千多个单位在从事AIE研究,发表论文数和引文数均呈指数增长。国内外出版了多期AIE专刊(专辑)并多次召开AIE专题会议,AIE已被纳入国内外本科生实验教学,AIE材料已向产业界进行了技术转让。2013年汤森路透将AIE列为化学和材料研究前沿的第三位,2015年则前进到第二位。2016年《自然》杂志社将AIE材料的纳米聚集体列为支撑“纳米光革命”的四大纳米材料之一。由此可见,AIE已成为一个由中国科学家开创并引领的热点研究领域。
[成果] 1800300109 北京
O65 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:所属类别:监测与预警技术技术来源:自主研发适用范围:河流重金属污染监测与防控基本原理: 合成新型高敏离子载体,研制对重金属铅、镉、汞灵敏度高、选择性好的敏感膜,采用化学和电化学技术优化电极结构和性能,显著降低膜外侧待测离子的背景干扰,开发基于分子识别的选择性电极和电位检测技术,实现铅、镉、汞等的高敏分析检测。 关键技术: 1、Bi/铅离子载体-MWCNTs/GCE用于铅的高敏电分析应用铅离子载体对铅离子的高选择性和碳纳米管强的导电能力,在玻碳电极上修饰了铅离子载体-MWCNTs纳米复合膜。应用此电极的方波溶出伏安法成功检测了铅离子。 2、钛硅分子筛-离子液体复合膜修饰电极测定镉采用无机钛硅原料体系法合成了钛硅分子筛,将其与导电性能优良的离子液体结合,构建了均一、稳定的钛硅分子筛-离子液体复合膜修饰电极,该电极能显著提高Cd(II)的电化学响应。应用此电极建立了一种能高灵敏度检测Cd(II)的新型电化学分析方法。 3、修饰电极溶出伏安法快速测定痕量汞利用N-N’-哌嗪二硫代氨基甲酸钠(BDP)能与重金属离子形成螯合物的特性,结合碳糊修饰电极(CPE)制作成BDP/CPE电极,应用此电极的溶出伏安法成功检测了汞离子。 4、聚硫醇修饰电极检测痕量铅镉采用聚(2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑) (PDMcT)-多壁碳纳米管(MWCNTs)、Nafion和铋膜(Bi)修饰的玻碳电极(GCE),基于差分脉冲伏安法(DPV)实现了痕量镉和铅的同时检测。
[成果] 1800170003 浙江
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:自然材料在光电磁调控上能力有限,该项目主要研究如何利用具有局域谐振效应的亚波长结构或其特殊宏观序形成的人工特异介质,来突破自然材料局限,获得对电磁波散射、吸收等基本物理过程以及偏振、色散、局域场强等基本物理状态的灵活精确调控,取得了系列原创性研究成果,代表如下: (1)在散射调控方面,将传统变换光学理论拓展到拉普拉斯方程,研制出国际首个三维准静态磁场隐身衣,让金属的反磁探技术变为可能;拓展该理论到热学上,首次实现了对瞬态热传导过程的精确操控与热流隐身效应,实验演示了国际上首个具有多物理场响应的热-电双隐身器件,为热操控与利用开创了新的技术方向。 (2)在吸收调控方面,国际首创了基于慢波原理和多模共振叠加效应的两种大带宽、超薄吸波器的协同设计方案,研究成果有效解决了利用自然材料吸波时带宽与厚度难于同时优化的传统设计难题,得到广泛借鉴与引用。 (3)在偏振与色散调控方面,通过磁共振耦合效应利用手性非对称亚波长结构体系设计出高效超薄90度极化转换器,获得了文献所报道的最大旋光效应(2700度/波长);另外在国际上首次通过引入介质布拉格光栅色散结构,设计出具有深度滤波调制功能的纳米表面等离激元波导,为高密度光集成提供了一个核心方案。 (4)在纳米局域场增强与应用方面,利用亚波长光学天线的强场局域与非线性效应,研制出诊疗一体(标记、成像与治疗)的光学生物探针,通过上转换国际首创915nm激发光模式,成功解决了纳米探针的光热损伤难题,还首次研发出基于聚集诱导发光全介质纳米探针的高分辨、大深度三光子荧光活体鼠脑成像技术,为肿瘤的临床诊断治疗提供了重要技术支持。 这些创新成果极大加深了人们对光与物质结构相互作用的一些重要物理认识,在光电磁调控能力上获得了重大进展和突破,为浙大光学工程名列全国第一做出了重要贡献。 该项目10篇代表论文中6篇为ESI高被引论文,单篇SCI他引超过200次的论文5篇。第一完成人曾任相关方向973项目首席科学家与863项目首席专家,近年来SCI每年被引超过1700次/年,H因子(SCI)高达62。项目成果被Science、Nature及子刊等多次引用,产生了重要国际影响,如Nature杂志[2013年, 498, 440页]高度评价课题组的热学隐身衣,认为课题组“实现了一个非常精细的隐身器件,一个激动人心的实验,也许可用于冷却芯片”。
[成果] 1800180043 上海
O35 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于流体力学科学领域。 湍流是流体流动的普遍形态,具有广泛的应用背景。在基础研究领域,湍流是流体力学的核心问题,同时也是经典物理学中最后一个尚未解决的难题。湍流是流体在能量较高时由于惯性主导而出现的高度不稳定、内在自由度被高度激发的一种多尺度、多结构、高维数、强非线性相互作用的流动形态。湍流对数学、力学、物理等基础科学有着深刻影响,湍流研究极大地促进了非线性科学的发展。湍流已经成为影响国家航空航天航海等工程成败的关键瓶颈之一,是国家迫切需要解决的重大应用基础课题。 作为基本湍流类型之一,受浮力驱动的湍流流动广泛存在于自然界和各种工程问题中,其与壁湍流和湍射流等常见典型湍流流动有许多不同之处,对其基本规律的深入研究,有助于获得湍流机理的新认识和新理解。因此,对浮力驱动湍流的研究一直是国际流体力学和湍流研究领域内的重点和热点之一。该项目对浮力驱动湍流系统的边界层及输运特性和湍流结构演化进行了系统深入的研究,获得了若干原创性的研究成果。 1定量刻画了边界层的统计特性及湍流结构对输运的影响规律。 热对流系统导板附近共存的速度和温度边界层控制着系统的整体热输运效率。然而,如何定量地刻画边界层剖面一直是该领域内一个悬而未决的问题。该成果提出了边界层的动态重构法,在随时间脉动的边界层瞬时参考系中定量地刻画了导板附近的速度温度分布,并以此确认了Prandtl-Blasius层流边界层理论在描述热对流系统边界层动力学规律的适用性。此外,该成果还揭示了对流槽几何形状以及系统内大尺度流动结构对系统整体热输运效率的影响规律。 2揭示了浮力湍流结构的小尺度演化规律。 湍流结构主控着湍流的输运和动力学过程,理解湍流结构在系统能量级串过程中所起的作用是认识浮力驱动湍流物理机制的关键。该成果首次实验证明了湍流椭圆理论模型,发现了湍流结构在耗散尺度附近所满足的普适性统计规律,揭示了受浮力驱动的湍流结构对系统跨尺度能量输运的作用机理。 八篇代表性论著SCI检索他引117次,代表作7入选ESI高被引论文,代表作8获选PoF封面论文。完成国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目一项,获批重点项目一项。德国科学院院士S.Grossmann教授和荷兰皇家科学院院士D. Lohse教授认为该成果“确认了层流边界层理论在热对流系统中的适用性”;美国工程院院士C.K. Law教授将该成果作为Rayleigh-Taylor湍流的代表性成果进行了引用;中国科学院院士何国威教授认为该成果是对湍流椭圆模型的“首次系统实验证明”。
[成果] 1800130442 北京
O 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:关于自然,课题组有许多未解决的重大问题,课题组渴望解答它们。强子物理问题就是其中之一。强子包括人们已经基本了解的重子、介子,以及还不甚了解的所谓奇特态强子,如多夸克态、混杂态、胶子球等。量子色动力学(QCD)是描述强相互作用的基本理论,构成课题组大千世界的强子主要参与强相互作用,其性质也主要由强相互作用决定。该项目“量子色动力学在强子物理研究中的应用”主要开展了QCD对奇特态强子和重味介子的能量区间、产生和衰变方面的研究。 主要科学发现点概括如下: (1)奇特态强子研究方面,基于QCD求和规则的理论构架,课题组对近几年实验上发现的奇特态强子的结构、质量和衰变等性质做了系统和前瞻性的研究;对以中国实验物理学家为主在LHCb上发现的五夸克态Pc粒子进行的理论分析,受到了广泛重视。在胶子球研究方面,几十年来实验上始终没有最终确认这一物质形态。为解决这一难题,课题组首次提出通过探测奇特量子数三胶子胶子球作为发现这类物质存在的实验途径。基于QCD求和规则课题组对这类胶子球的能谱做了定量计算,并分析了它们可能的衰变模式。这些工作受到了高能实验合作组的重视,国际物理新闻网站(phys.org)在对课题组的工作报道中称“寻找很久的胶子球可能即将被发现”。 (2)重味介子研究方面,课题组系统地考虑了Bc介子的各种产生机制,特别是对这些过程进行了微扰QCD高阶修正计算,为对这个重要的双味重介子开展实验研究提供了重要的理论参考。课题组开展了对强子唯象学研究非常重要的QCD次次领头阶(双圈)计算,在椭圆函数主积分等量子场论高阶微扰计算中的重要难点问题方面取得了一系列国际一流研究成果,首次在国内完成了具有完整QCD次次领头阶修正的物理过程的计算工作,即精确到两圈的Bc介子纯轻衰变过程研究。 该项目极大地推动了QCD强子物理研究的发展,不仅提出了寻找胶子球的新思路,而且在高阶微扰QCD修正的计算方法上取得了突破性的进展,对未来强子物理实验研究具有重要参考价值和指导意义。 上述成果均发表在Physical Review Letters、Physical Review D、Physics Letters B、Journal of High Energy Physics、European Physical Journal C等国际知名物理期刊。该项目共发表文章28篇,SCI他引280余次。该项目是在国家自然科学基金委重点和面上项目的支持下完成的。
[成果] 1800290018 湖南
O 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:强激光驱动粒子加速是多学科交叉的前沿研究课题,具有重大科学意义和广泛应用前景。由于极端条件下等离子体系统的复杂性,物理现象相关联的时空尺度跨越多个数量级,关键科学问题对理论方法和模拟技术等提出了巨大挑战。近年来,项目组针对相关科学问题进行了深入研究,取得了一系列重要科学发现: 系统发展了激光等离子体动理学模拟方法,在国际上首次发现了激光辐射压驱动微型靶时的电子类betatron振荡现象,成功揭示了高亮X射线激发的机理。 解决了激光加速机制的内在缺陷和瓶颈问题,提出了粒子加速的新机制和可行技术方案,为新型粒子加速器研究提供了重要支撑。 提出了高能流粒子束稳定传输与品质控制新策略,实现了高能粒子束有效聚焦与能量沉积,为激光核聚变应用研究奠定了理论基础。
[成果] 1700441658 浙江
O62 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该成果主要针对基于铁羰基化合物的一氧化碳释放剂的合成及性能研究开展了一系列工作,主要内容包括:合成了水溶性二铁六羰基化合物,该化合物在生物兼容有机配体作用下可以释放一氧化碳释放剂,并做了相关反应机制及生物兼容性研究,该结果已在Dalton Trans.,(IF =4.097)上发表,并获得授权专利一项。探讨了一系列类似二铁六羰基化合物通过巯基乙胺取代诱导释放一氧化碳的反应性能及其构效关系,该结果已在Dalton Trans.,上发表。在该基础上又进一步研究了氨基酸或药物分子对二铁六羰基化合物取代诱导释放一氧化碳的影响,该结果已在New J. Chem.,(IF =3.159)上发表,以及辅助配体对于预防一氧化碳释放体系中生成沉淀的作用,该结果正在申请专利。研究了二铁六羰基化合物一氧化碳释放剂与蛋白质的相互作用,该结果正在整理中。合成了含茂环的光敏感单铁羰基化合物,并研究了其光诱导释放一氧化碳的性能,该结果已在Chem-Eur J.(IF =5.771)上发表。已发表SCI论文6篇,并获得授权专利一项。另外,还有2篇文章正在整理或投稿中,一些结果还在申请专利。在该期间参加了国际生物无机化学会议及国内无机化学、有机化学和配位化学会议,有关研究成果还在上述会议上以墙报的形式交流。
[成果] 1700240351 广西
O44 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:生物体一般因有生物电或含磁性物质而具有磁性,(电)磁场对于磁性物质会产生力的作用。因此,外加(电)磁场可以对生物的组织和生命活动产生影响,从而改变其生物学功能。Anammox菌的发现和研究,成为生物脱氮研究历史上的新的里程碑。该工艺无需外加有机碳源,无需曝气,是一种节能、高效、环保的生物脱氮工艺。然而,厌氧氨氧化菌培养一段时间后,一般会出现颗粒死亡或膜死亡的现象;并且,Anammox菌生长缓慢,倍增时间长(11d),这都大大的影响了Anammox菌的实际应用。为了解决厌氧氨氧化菌的退化问题,实现厌氧氨氧化菌持续增长,保障厌氧氨氧化工艺实际应用中菌种数量,该研究针对以上问题,通过磁电诱导装置激活衰退的细菌,探讨磁电诱导技术激活细菌的作用机理,摸索适合的作用参数,为解决实际运营过程中的细菌衰退这一世界难题提供理论依据和技术支持。该课题在该背景下被列入广西科技厅自然科学基金项目,项目名称为: Anammox细菌对磁电诱导的应答机制研究(合同编号:2012GXNSFAA053189)。主要的成果有; 驯化培养具有高活性的anammox细菌用于实验; 研制简易的磁电诱导装置1个; 形成相应的工艺流程和设备; 公开发表论文3篇; 依托该项目培养研究生3名,其中1名毕业; 申请获得专利3个; 初步获得合适的运营参数。在4.0V m-1和56mT恒稳电场下,以模拟废水为进水(每升水中含(NH<,4>)<,2>SO<,4>,NaNO<,2>,KHCO<,3>,KH<,2>PO<,4>,FeSO<,4>•7H<,2>O,EDTA•2Na分别为655,562,12,54,5和5mg L -1)。结果表明:总的来说,处理的NO<,2>--N脱氮效率高于对照。试验结束时,处理的NO<,2>--N脱除率为93.51%,比对照的相应值提高了14.84%;TN的相应值分别是70.16%和8.00%。
[成果] 1700450128 广西
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该成果来源于2010年8月下达文件批准立项的国家自然科学基金地区科学基金项目“椭圆偏微分方程解的水平集的凸性”,资助经费24万元,研究期限为2011年1月-2013年12月,已经按期完成并获批准结题。该成果主要研究椭圆偏微分方程解的几何性态,特别是解的水平集的凸性。解的几何性态与奇异性是椭圆偏微分方程研究的两个重要课题,几何性态是方程解所描述的几何对象的重要研究特性,与微分几何有着天然的联系;同时它与方程解的正则性、唯一性等有紧密联系;此外,它与解的奇异性也有关系。方程解的奇异性的研究内容比较丰富,一般包括奇异点集情况、奇异点的可去性以及奇异点附近的渐近估计,在曲率流研究中常会遇到。该成果主要体现在两篇公开发表的研究论文中,两篇论文分别在2、3维的p-调和函数的水平集的凸性以及来自于共形几何的一类完全非线性椭圆偏微分方程的解在孤立奇点附近的渐近估计研究上给出了一些新结果、新方法,这些结果加深了人们对解的几何性态与奇异性的理解,对方程与几何两方面的研究都有重要意义。主要成果具体介绍如下:J. Jost, Xi-Nan Ma & Qianzhong Ou(欧乾忠), Curvature estimates in dimensions 2 and 3 for the level sets of p-harmonic functions in convex rings,Transactions of the American Mathematical Society, 364(2012),4605-4627.(SCI收录)这是成果主要完成人欧乾忠与国际著名数学家、德国马克斯-普朗克研究所(莱比锡)所长Jurgen Jost教授以及国内著名椭圆偏微分方程专家麻希南教授的合作研究成果,该论文把1983年M.Longinetti有关二维调和函数水平线凸性的定量估计推广到2、3维的p-调和函数,并把凸性的定量估计与连续性方法结合,给出了证明水平集凸性的新方法,这在椭圆偏微分方程解的水平集的凸性的定量估计方面,迈出了重要的一步,该论文已在SCI收录的国际一流数学专业杂志美国数学会会刊上发表。Qianzhong Ou ,Singularities and Liouville theorems for some special conformal Hessian equations, Pacific Journal of Mathematics,Vol. 266, No. 1, 2013,117-128.(SCI收录)该论文研究来自于共形几何的一类特殊的完全非线性方程,创造性的推广应用了Gida-Spruck以及Gonzalev关于分部积分方法在椭圆偏微分方程研究中的一些技巧,推导出有关方程解在孤立奇点附近的渐近估计以及全空间解的分类,使得Gonzalev的相关结论完整化。
[成果] 1700240799 广西
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:最优化是“运筹学与控制论”学科一个十分重要的分支, 它讨论决策问题的最佳选择,构造寻求最佳解的计算方法,有着广泛的实际应用背景,设计出计算量更少、收敛速度更快、应用更广泛的高效算法,具有十分重要的意义。机组组合问题是电力系统运行调度的一个重要方面,优化燃煤电厂的发电调度模式,以期减少耗煤所排放的二氧化碳、氧化硫和氧化氮等污染物,并降低发电成本,对大力发展低碳经济、加大环保力度、推进建设节约型社会以及提高社会经济效益等方面具有重要的理论和现实意义。项目一方面研究光滑非线性约束优化的序列线性方程组算法。主要创新和贡献在于:构造新型搜索方向子问题,引入新型高阶修正方向和线搜索,有效地减少算法的计算量,改善数值效果;在收敛性分析中去掉或减弱了一些较强的假设条件,如迭代点列的有界性、严格互补等。并从理论上较好地克服了迭代点收敛于不可行点或非稳定点的不足。另一方面研究快速算法在电力系统机组组合问题中的应用,取得了创新性成果,如:针对该问题具有大规模、离散、非线性的复杂数学结构,提出机组组合问题的凸可分混合整数二次规划模型,并在该基础上构建分解类算法如外逼近法、内外逼近法求解机组组合问题。基于提出的机组组合问题的凸可分模型,以及求解该模型的外逼近确定性全局优化方法,通过引入新的线性化点集对初始外逼近子问题进行改进,并基于单变量函数的简单性提出了新的内逼近混合整数线性规划子问题,从而提出了一种新的内外逼近方法来求解机组组合问题。内外逼近方法通过交替求解一系列混合整数线性规划外逼近子问题与内逼近子问题,以产生更好的下界和更好的上界,充分利用内、外逼近子问题的有效性,既改进了迭代间隙又提高了解的质量。仿真结果表明,所提的确定性全局收敛内外逼近方法不仅得到了更高质量的次优解,而且能有效处理计爬坡约束,表现出了良好的收敛稳定性,适合于大规模的实际工程应用。项目对所提出的算法进行了大量的数值试验,并与其他算法进行了比较验证了算法的有效性,达到理论、仿真、实验三者相统一的目的。
[成果] 1700450888 广西
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:微分方程是研究自然科学、工程技术及社会经济发展规律的重要工具。由于周期系统与周期解反映了自然界的周期运动规律,周期解的存在性体现了系统的一种结构平衡性,由于考虑时滞的影响,泛函微分方程比常微分方程更能客观反映事物的发展规律,这使得泛函微分方程周期解理论有着广泛的应用背景和研究价值。广西自然科学基金委、广西科技厅基础研究部给予泛函微分方程周期解理论的基础研究以大量支持。在2013年给予立项研究。研究目的与意义:“具有时滞二阶中立型泛函微分方程周期解的存在性和唯一性研究”以探索和发展泛函微分方程周期解理论的基本理论和建立新的研究方法及新的实验技术为基本出发点,提倡多种理论交叉,注重基础研究,实现以下目标:综合运用现代数学中的代数学、数学分析、微积分学、不等式理论、拓扑度理论和方法,以中立型泛函微分方程周期解研究所涉及的新概念、新结构、新方法为突破口,在理论和应用上有所突破,提高广西一般高校在中立型泛函微分方程周期解研究领域的整体能力;解决一些实际问题中提出的泛函微分方程周期解是否存在的问题,为科技发展做储备;通过研究项目的实施,稳定支持一批具有创新意识、思维活跃、立足广西的科研人才队伍,培养和造就一批在泛函微分方程周期解理论研究领域国内同行公认的广西研究专家。具体在该项目,以上3个目标已基本到达。主要论点与论据:随着科学技术的发展,用来描述客观世界的微分方程越来越复杂,对微分方程解的精度要求越来越高,这样就需要建立新的分析方法作为研究的工具。时滞微分方程的定量研究需要新的分析方法作为工具。重合度理论是研究时滞泛函微分方程周期解唯一性的重要工具,然而这方面的研究甚少。该项目主要研究不等式和重合度理论,并利用该类不等式和重合度理论给出时滞微分方程周期解问题的解的估计,进而研究解的存在性、特别是周期解的存在性、唯一性等性质。创见与创新:利用重合度理论和不等式分析技巧,给出一些新的估计式,研究了几类时滞中立型泛函微分方程存在周期解的充分条件,推广和改进了已有文献的相关结果。不等式在力学和工程有着重要的应用,尤其是在非光滑分析和优化。课题组主要考虑由发展H-半变分所描述的控制系统的最优反馈控制。通过运用集值映射和Clarke’s次微分等性质,课题组给出了一些保证反馈控制系统可行对存在的充分条件。课题组也证明了最优控制问题最优控制对的存在结果。建立了一类新的非连续函数积分不等式,研究了方程等式左端为未知函数的非线性项的类型。并给出未知函数的上界估计。讨论了一类具有弱奇异Volterra-Fredholm型的差分不等式。用嵌入未知函数的上界,通过分析技术,明确地给出上界估计。应用到Volterra型微分方程的估计中,得到方程存在解的条件。用非齐次诺伊曼边界条件的椭圆型变H-半变分不等式对诺伊曼共振和非共振存在性问题(HVI)进行了解的存在性研究,给出问题(HVI)至少有一个解的几个充分条件。应用Clarke’s广义梯度的概念和第一本征函数的性质,课题组还建立一个关于椭圆型变H-半变分不等式的非光滑结构的Landesman-Lazer理论。并给出了一个在静态摩擦接触问题的应用举题。存在的问题:唯一性研究内容参考文献较少,而给出唯一性条件要求较高。课题组研究了几类微分方程的存在唯一周期解的条件,只发表一篇存在唯一性条件的文章。
[成果] 1700240473 广西
O 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:电扩散过程在生物、化学、半导体等众多的科学技术领域起着至关重要的作用。生物分子系统的电扩散反应过程通常采用 Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程这一连续模型来描述。 PNP方程是一类非线性具有奇性的耦合方程组, 只有少数情况下有解析解,而它的数值计算主要存在两方面的问题:一是由方程的强耦合性引起耦合方程之间的迭代不收敛或者收敛慢。二是由方程的强奇性造成单个方程的收敛慢。在该课题中,课题组研究了两种方法来来改善PNP方程的收敛性,一个是有限元两层网格法,另一个是梯度恢复型自适应有限元方法。研究成果具体如下。 有限元基本算法设计和基本理论分析方面的研究:对于典型的稳态 PNP 方程,分析了有限元方法的收敛性。 课题组给出了 PNP 方程的有限元解的误差估计, 包括整体和局部的 L2模估计和 H1模估计。这些结果是 PNP 有限元分析的基本估计,也是两层网格法的理论分析的基础. 构造了保持分子表面拓扑的三角流形网格方法。 该方法可以使得分子表面网格保持一个连续的流形,这是边界元和有限元计算中都希望使用的一种网格。 基于有有限元方法的一些数值算法的研究: 针对稳态PNP方程, 构造并分析了两层网格法。课题组建立了两网格方法的几种算法,这些算法在形式上都保证了当问题规模大时对方程解耦,从而不需要对耦合方程迚行迭代,从根本上避免出现不收敛的情况,从而极大地降低了计算工作量。构造了三类后验误差估计子以及相应的自适应有限元算法。 课题组构造了残量型、梯度恢复型和目标导向型的后验误差估计子, 并建立起了相应的自适应有限元算法。通过电扩散连续模型-PNP方程的数值计算,人们可以采取计算机模拟的手段来了解生物分子系统的一些重要性质。 一方面,课题组首次研究如何改进两类经典算法:两层网格法和自适应有限元算法去应用到PNP方程的实际问题的求解,用以提高计算效率;另一方面,课题组也探索和研究PNP方程的一些扩展形式的数值计算方法,这对于其他领域更复杂的耦合方程的研究起到很好的促进作用。在该项目的支持下,项目组发表学术论文10篇,其中SCI收录5篇,EI收录1篇,编写专著1部,培养青年教师1名,硕士研究生8人,其中6名已毕业。
[成果] 1700470380 北京
O41 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:二十世纪末以来,量子信息科学的发展预示了更快的计算能力以及更安全的通信技术,堪称“第二次量子革命”。这些巨大成就的获得都是基于人们对量子理论基本特性的持久深入研究,如纠缠态、非定域性、不确定原理等。各种不同形式的不确定关系和测量扰动关系大量涌现,它们之间的相互关系以及与非定域性的联系都是亟待研究的重要问题。同时量子信息的实用化以及量子理论进一步发展也需要对其基本特性进行更深入的研究。 该项目《量子理论基本特性研究》应用矩阵理论和代数方法对量子理论的基本特性,包括量子纠缠、量子非定域性、量子不确定原理,以及这些基本特性间的深刻联系等进行了系统研究。课题组的工作对深入理解量子物理中的非经典现象、量子力学基本原理、量子非定域性与不确定原理的联系都有重要意义。主要研究内容和创新成果包括: (1)系统研究了量子纠缠态的分类问题,解决了任意多体系统的局域么正分类以及多体纠缠纯态的SLOCC分类问题,完成了世界上最完整和系统的纠缠态分类方案。成果包括:将高阶奇异值分解引入纠缠分类,完成了适用于纯态和混态的任意多体局域么正分类;完成了2×N×N、2×M×N、L×N×N、2×L×M×N等纯态系统的SLOCC分类,给出了纠缠类的标准型及数目的解析公式,非定域参数的约化规则等。 (2)研究了测量扰动关系和不确定关系与量子关联函数的定量关系,发现在存在纠缠的情况下测量扰动关系和不确定关系定量地决定了非定域性的强弱,提出了不确定原理作为量子非定域性的起源的基本假设。成果包括:从不同的不确定关系得到了相应的量子关联函数不等式,并提出了通过测量关联函数来验证不确定关系的实验方案。 (3)对基于方差的海森堡不确定关系进行了深入研究,获得了新的不依赖于量子态的海森堡不确定关系式。成果包括:证明了两维希尔伯特空间三个独立的观测量,不确定关系以等式形式存在;对多个方差型不相容观测量的不确定关系的产生给出了几何解释,为研究任意互不相容观测量的不确定关系铺平了道路。 上述成果的重要论文均发表Physical Review Letters, Scientific Reports, Physical Review A, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical等国际知名物理类期刊。共有他人SCI引用42次。该项目是受到国家自然科学基金委的面上项目支持完成。
[成果] 1800120325 河南
O6-3 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:天然产物化学涉及生态环境、生命健康、食品安全、资源利用等方面,在绿色发展理念中有着重要的意义。研究活性成分组、发展化学组学是天然产物化学学科重要的发展方向。针对天然产物成分复杂、结构复杂、可变因素复杂、深入研究困难、整体质量控制困难和现有研究方法局限性等问题,首次提出并建立了核磁共振(NMR)指纹图谱与定量分析偶联技术研究活性成分组的新理念和新方法,从分子水平上阐明了活性成分组物质基础,解决了天然产物化学成分不清、结构不明、性能不稳、质量难控等行业关键共性难题,推动了天然产物化学产业标准化、数据化,提高了行业生产力水平。项目创新点:(1)理念创新。率先提出偶联的概念,将“联用”变成“偶联”,其实质是通过偶联将“仪器硬连接”变成“信息软关联”,实现了“现代组学”和“传统配伍”的统一。(2)方法创新。在国内外率先提出并建立了NMR偶联指纹图谱技术,综合了现代波谱方法和高效液相色谱等的优点,尤其利用NMR在分子结构鉴定方面的优势,并通过偶联公式将NMR和HPLC、GC等方法得到的数据偶联,实现复杂天然产物NMR指纹数据定性定量综合分析。突破了特征提取物研究、特征峰选择、特征峰排序和偶联计算4个技术关键,解决了如何得到清晰、可靠的核磁共振指纹图谱、如何寻找活性成分组特征代表和偶联计算等关键难题;建立了与4个技术关键紧密相关的4个步骤程序:特征提取物的获得、NMR指纹图谱偶联定量分析方法、特征提取物中标准参照品的绝对含量的测定、偶联计算。与现有分析定量方法相比,NMR偶联指纹图谱技术检测活性成分组实现了以下特点和优势:①稳定性(重复性):NMR化学位移误差范围为小数点后二位,重复性好;②整体性(全面性):NMR指纹图谱所测样品中的每一个基团上的碳(或氢)在图谱中都有相应的谱峰;③可靠性(单一性):NMR谱峰与样品中不同基团上的碳(或氢)是严格的一一对应关系;④可行性(易辨性):NMR指纹图谱规律性很强,一般情况下,可归属图谱中的每一个共振峰。(3)应用创新。率先采用NMR指纹图谱偶联技术检测天然产物中活性成分组,对天然产物进行有效鉴别、评价、鉴定、定向分离、工艺参数优化和工艺监控,建立了一套科学的整体质量控制和标准评价体系,有效提升了天然产物产品研发的效率和精准度,实现了数据化、标准化,解决了天然产物行业共性关键技术难题、推动了行业技术进步。专家评价意见:天然产物化学家孙汉董院士为主任的鉴定意见为:该方法实现了从分子水平阐明天然产物作用的物质基础,丰富了天然产物组学研究方法,达到国际领先水平;天然药物化学家于德泉院士、核磁波谱物理学家叶朝辉院士、有机合成化学家李俊贤院士从不同的专业角度指出:该方法在实现天然产物成分明确、含量清楚、质量可控、性能稳定等方面,具有重要的科学价值和示范意义,达到国际领先水平。主要成果及应用情况:(1)获授权发明专利22件,涵盖偶联技术核心方法研究、基础研究、应用研究,为建立偶联技术检测活性成分组方法体系奠定了基础。(2)制订国家标准1项,该标准已正式颁布实施,项目产品除虫菊素杀虫剂进入全国首批绿色设计产品名录。(3)制定地理标志中药材“双打”实施规范3项、盲样考核实施规范3项,并通过国家质检管理部门验收。(4)建立标志活性成分组检测方法16项。(5)制定企业标准9项。(6)获植物源农药、中药、中兽药批件15项。(7)新乡博凯植物系列提取物美国FDA备案。(8)植物源杀虫剂、植物提取物系列产品出口美国、欧洲、日本等国家。(9)建立了39个活性成分组;以该技术为导向,从金银花、连翘、丹参、苦皮藤等天然产物中分离308个目标化合物,鉴定其中92个为新化合物,发表国内外期刊论文78篇,其中SCI收录33篇,仅7篇NMR指纹图谱论文被引次数585次。(10)培养博士、硕士16名。
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