碳纤维在石墨化处理过程中的sp2结构转变

利用激光拉曼光谱的方法,研究了国产PAN基碳纤维CCF300在石墨化过程中碳化学结构的变化规律。通过对散射谱图进行分峰分析,根据不同振动峰的归属,提出了sp2结构转化度α,即IG/(IG+IC)这一表征纤维由碳纤维向石墨材料转变进程的结构参数。结果表明:随着处理温度的不断升高,纤维中的无序碳结构逐渐减少,在1 700℃之前sp3杂化向sp2杂化结构转变的速率较快;在1 700℃之后,转变速率明显变慢,逐步形成了最终石墨纤维的规整六元环结构基础。

树突状细胞与肿瘤细胞融合后诱导T细胞介导的抗肿瘤效应

目的:研究树突状细胞(DC)与肿瘤细胞(SP2/0)融合作为肿瘤疫苗免疫小鼠后抑制肿瘤生长的作用及其机理。方法:BALB/C小鼠DC与SP2/0细胞体外融合,形成的杂交瘤分2次免疫接种同基因小鼠皮下,然后用SP2/0细胞攻击免疫的小鼠,观察肿瘤的生长情况及免疫小鼠脾细胞特异性CTL功能。结果:DC-SP2/0杂交瘤接种小鼠能产生明显的抗肿瘤效应,其拮抗SP2/0细胞攻击的能力明显强于用灭活的死SP2/0细胞与DC混合,和单用死SP2/0细胞免疫的小鼠及用生理盐水的对照组小鼠。DC-SP2/0杂交瘤免疫接种小鼠的脾细胞特异性CTL杀伤活性强于其它各组小鼠。结论:DC与肿瘤细胞融合后作为肿瘤疫苗接种可在体内产生明显的抗肿瘤免疫,其机理主要是特异性CTL的作用。

β石墨炔衍生物结构稳定性及电子结构的密度泛函理论研究

石墨炔衍生物比石墨烯具有更多样化的原子结构,因而具有潜在的更丰富的电子结构.通过第一性原理密度泛函理论研究方法系统研究了β石墨炔衍生物的结构稳定性、原子构型和电子结构.本文计算的β石墨炔衍生物系列体系由六边形碳环（各边原子数N=1—10）通过顶点相连而成.对结构与能量的计算分析表明：当N为偶数时,β石墨炔拥有单、三键交替的C—C键结构,其能量比N为奇数时,拥有连续C=C双键的石墨炔衍生物更稳定.计算的能带结构和态密度显示：根据碳环各边原子个数N的奇偶性不同,β石墨炔可呈现金属性（N为奇数时）或半导体特性（N为偶数时）.该奇偶依赖的原子构型和电学性质是由Jahn-Teller畸变效应导致,与碳环各边原子碳链的实际长度无关.计算发现部分半导体β石墨炔（N=2,6,10）呈现狄拉克锥能带特征,其带隙约10 meV,且具有0.255×10~6—0.414×10~6m/s的高电子速度,约为石墨烯电子速度的30%—50%.本密度泛函理论研究表明,将sp杂化碳原子引入石墨烯六边形碳环的边上,可通过控制六边形各边原子个数的奇偶性调制其金属和半导体电子特性或狄拉克锥的形成,为免掺杂和缺陷调控纳米碳材料的电学性质和设计碳基纳米电子器件提供了理论依据.

超导体MgB_2成相过程研究

根据镁和硼的基本化学性质、杂化轨道理论、前线轨道理论和粉末反应理论,分析了粉末反应中MgB2晶核的形成及生长过程。这一过程可分三步完成:(1)两种粉粒碰撞接触,做反相微幅受迫振动,产生MgB2成相区;(2)两个硼原子相遇,价轨道经sp2杂化生成B2,镁原子的两个3s价电子自旋相反成对填入B2的π轨道形成π键,生成MgB2,此即MgB2初始晶核。初始晶核有四个外露半满电子轨道,具有顺磁性,电场分布不对称;(3)初始晶核以确定的杂化轨道平面方向,分别沿a轴和c轴相互接近反应,形成晶核沿三个轴六个方向的生长,π键演化成π63键,镁离子处于硼层的六角中心,最终形成MgB2单晶晶粒。固-液界面有利较大晶粒形成。温度升高,晶粒变大。由初始晶核可能生成MgB4和MgB7等。用初始晶核顺磁性和晶粒表面局域电子,对成相过程可做进一步试验检验。

sp^2杂化三维碳材料构建研究进展

sp^2杂化是碳碳成键的重要方式之一,利用其三重对称空间构型可以得到稳定的石墨结构和亚稳定的富勒烯、纳米碳管、石墨烯等碳纳米结构;未参与杂化的电子形成游离的π键,使得以上材料具有较好的电子导电性或其他独特的电学性质.因其优异的物理、化学、生物等特性,sp^2杂化碳材料,尤其是sp^2杂化纳米碳材料引起了巨大关注,有望在电子、能源、生物医疗、制药、功能材料等领域得到广泛应用.在已经进行的众多研究中,经常需要把上述碳纳米材料进行组装、构建成三维材料,从而在更大的尺度和空间中体现纳米基元的优异特性.本文综述了基于sp^2杂化的三维碳材料的最新进展,以构建方式和构建基元之间的相互作用为出发点进行相关评述.

超导体MgB_2成相过程及试验检验

粉末反应中MgB2成相过程可分三步完成:两种粉粒由于热运动接触碰撞,做反相微幅受迫振动,形成MgB2成相区;两个硼原子接近,价轨道发生sp2杂化,反应生成B2,镁原子的两个3s价电子自旋相反且成对填入B2的π轨道形成π键生成MgB2,此即MgB2初始晶核。初始晶核有不对称的电场分布和四个外露半满杂化电子轨道;初始晶核分别沿a和c三个轴六个方向接近反应,生长成单晶晶粒。晶粒表面的外露半满杂化电子轨道、镁离子和电子的局域电场可能将相邻晶粒中的晶格周期性接通,形成库伯对穿过晶粒界面的通道;不同晶面中的两种化学键可能导致两种费米分布、两种库伯对和双能隙。利用初始晶核顺磁性和晶粒表面局域电子,对成相过程可做进一步试验检验。

γ石墨炔衍生物结构稳定性和电子结构的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一原理计算,系统研究了γ石墨炔衍生物的结构稳定性、原子构型和电子性质.γ石墨炔衍生物的结构是由碳六元环以及连接六元环间的碳链组成,碳链上的碳原子数为N=1—6.研究结果表明,碳链上碳原子数的奇偶性对γ石墨炔衍生物的结构稳定和相应的原子构型、电子结构性质具有很大的影响.其奇偶性规律为:当六元环间的碳原子数为奇数时,体系中的碳链均为双键排布,系统呈现金属性;当六元环间的碳原子数为偶数时,系统中的碳链形式为单、三键交替排列,体系为直接带隙的半导体.直接带隙的存在能够促进光电能的高效转换,预示着石墨炔在光电子器件中的应用优势.N=2,4,6的带隙分布在0.94—0.84 eV之间,带隙的大小与碳链上三键的数量和长度有关.研究表明,将碳原子链引入到石墨烯碳六元环之间,通过控制引入的碳原子个数可以调控其金属和半导体电子特性,为设计和制备基于碳原子的可调控s-p杂化的二维材料和纳米电子器件提供了理论依据.

石墨烯中碳原子sp^2杂化轨道研究

在量子力学框架内研究了碳原子单层二维晶体(石墨烯)的共价键方向与几何结构.采用原子轨道波函数构建杂化轨道波函数,根据波函数所满足的条件与性质计算,确定了平面内3个共价键的方向.所得结果能较好地解释与理解石墨烯的峰窝结构的形成机制.

大鼠有核红细胞与小鼠浆细胞瘤(SP 2/0)细胞杂交后细胞基因表达调控的核酸杂交分析

本实验利用小鼠β-珠蛋白基因探针和7种癌基因探针,对细胞的基因表达状态进行探测。含有基因片段的探针经过扩增、DNA碱抽提以及鉴定回收,然后经缺口翻译法制备高比活性的^(32)P标记的cDNA探针,通过原位杂交方法在细胞水平检测基因转录物。结果发现:1.小鼠浆细胞瘤(SP2/0)细胞始终未有小鼠β-珠蛋白基因的转录活动,在它与大鼠中幼、晚幼红细胞杂交后72小时的标本中,也未测到相应的转录产物;但自第4代杂交细胞起,直至第26代杂交细胞,均可测到信号强弱不同的小鼠β-珠蛋白基因产物。2.对SP2/0细胞进行7种癌基因的检测,发现除SiS表达较微弱外,其余6种癌基因均有较强的表达。对杂交细胞各代进行同样的原位杂交检测,可见癌基因的表达均有不同程度的减弱,其中尤以C-myc和Ki-ras癌基因受到抑制的现象最为明显。在较长时间传代(26代)之后,有些杂交细胞几乎又可测到类似SP2/0细胞的癌基因表达程度,但C-myc和Ki-ras的表达水平仍较SP2/0细胞弱。上述结果表明,多阶段肿瘤发生过程涉及多癌基因的活化和表达;而肿瘤细胞去恶性化,可能与相应癌基因表达受抑制以及分化基因的激活和持续表达有关。

纳米金刚石薄膜结构相变及摩擦性能的研究

论文用第一性原理分子动力学模拟研究了纳米金刚石薄膜的结构相变和表面重构,以及金刚石薄膜(110)表面不同方向上表面形态和抛光残余的本质.研究发现,纳米金刚石的表面碳团簇通过断开(111)面的σ键,形成具有碳六元环结构的石墨碎片;内部原子sp3杂化向sp2杂化转化的发生是从(111)面上成对C原子向石墨相转化时形成π键的过程中获得了能量,驱动石墨的转变由表层向心部逐渐进行.转变过程中存在一种洋葱状富勒烯和金刚石结构共存的过渡相—Bucky-diamond,表面悬空键的消除和表层的富勒烯外壳最大限度地降低了表面能和系统总能量,Bucky-Diamond结构稳定存在.sp2杂化碳的缓冲作用对薄膜中残余应力有较大的影响.