人心肌三磷酸腺苷敏感性钾通道的结构异质性及其与心房扩大的关联

目的探讨人心房肌和心室肌细胞膜上三磷酸腺苷敏感性钾通道(KATP)的结构差异性,及其主要调节亚单位磺酰脲类受体(SUR1和SUR2A)两者mRNA表达量与心房扩大的关系。方法应用逆转录聚合酶链式反应分析正常个体心房肌和心室肌组织中KATP主要配基SUR1和SUR2A mRNA表达量的差异(共7例,左房/左室),对比正常个体左右心房(左房7例,右房6例)SUR1和SUR2A mRNA表达量的差异,并比较病人组扩大心房(8例)和正常心房(29例)两种配基的mRNA表达量差异。结果 KATP通道配基SUR1在正常个体心房中mRNA的表达高于心室(0.438 00±0.197 42 vs 0.219 7±0.077 11,P<0.05),SUR2A则在心室的表达明显高于心房(0.543 7±0.091 61 vs 0.331 9±0.087 35,P<0.05)。正常个体左房和右房中两种调节亚基其mRNA的表达量无差异,P>0.05。病人组扩大心房中SUR1表达明显增加(0.595 9±0.081 56 vs 0.331 8±0.051 08,P<0.05;心房扩大后SUR2A的表达量也有增加(0.556 1±0.175 76 vs 0.380 1±0.108 94,P<0.05)。结论正常人心房肌和心室肌细胞膜上的KATP通道存在结构异质性,心房肌的主要配基为SUR1,而心室肌主要是SUR2A,两种配基其mRNA的表达量随心房的扩大而改变。

网络结构异质性对疾病传播影响的初步研究

为研究网络结构异质性对疾病传播的影响,基于N-intertwined模型构建出连续时间的异质SIS模型,分析模型解存在唯一性条件和传播阈值,并得到模型零解全局稳定性。由传播阈值与邻接矩阵谱半径的关系,分析出网络结构影响疾病传播的主要因素。由ER随机网络和BA无标度网络的数值模拟,验证了疾病更容易在无标度网络中传播。通过数值模拟得出:当初始阶段个体染病概率相同或某一社团存在局部传染源时,无标度网络社团之间的耦合强度不会影响最终染病人数,但会促进或抑制疾病传播;而相对于无社团结构的无标度网络,社团结构的存在会缩短染病人数达到平衡的时间。

具有包容关系的结构异质DEA效率评价方法

指标结构同质是数据包络分析(DEA)方法的基本假设之一;然而,现实问题的复杂性使得该假设常常难以完全被满足.针对具有包容关系的产出结构异质问题,通过解析决策单元(DMU)之间生产结构的内在关系来构建一种分阶段的DEA效率评价方法.该方法充分考虑了不同结构DMU的主观偏好,较好地规避了传统DEA方法在结构异质DMU效率评价过程中的不公平性.随后,该方法分别被拓展至投入结构异质和多重结构异质的情境中.最后,通过两个算例来说明本文方法的有效性与实用性.

2D MoS_(2)及其异质结构在生物传感领域的应用

简要介绍了多相态二维(2D)MoS_(2)纳米材料的结构、制备和相态调控策略。MoS_(2)具有可调节的电子转移和光学特性,可以通过制备过程参数的调制对产物相态调控。不同相态的MoS_(2)性质差异巨大,因而在传感器上的应用不同。详细介绍了基于不同相态MoS_(2)及其异质结构的2D纳米材料在生物传感领域的代表性应用。重点剖析了不同相态MoS_(2)在不同类型传感器中所起的作用。生物传感技术的发展对于疾病的诊断和临床治疗,以及环境和食品安全监测等领域都至关重要。希望可以为高性能MoS_(2)基生物传感器的研发和构建提供参考。

通过基体晶粒和颗粒分布异质结构的调控协同提升AlN_(p)/Al复合材料的强度-塑性

为了获得优异的强塑性能,采用液固反应结合后续的热机械处理方法制备了3种具有不同微观组织构型的异构AlNp/Al复合材料,详细研究了AlN颗粒分布和基体晶粒组织构型对拉伸强度和塑性的影响。结果表明,复合材料的强度和塑性同时提高。其中,具有较弥散颗粒分布的Uniformed-AlNp/Al复合材料表现出优异的极限抗拉强度(~387 MPa)和断裂伸长率(~9.1%)。与其他文献报道的颗粒增强铝基复合材料相比,该复合材料具有较好的比强度和延展性组合。此外,计算了异质变形诱导(HDI)应力。结果表明,在Uniformed-AlNp/Al复合材料中,HDI应力显著增加。揭示了HDI应力在提高AlNp/Al复合材料的强度和塑性中起着至关重要的作用。

梯度异质结构CoCrNi中熵合金的设计及变形机理研究

CoCrNi是一种典型的中熵合金,其具有塑性高但拉伸强度较低的特点,这种强塑性权衡问题限制了其工程应用范围。本文采用轧制退火和旋转加速喷丸工艺,在CrCoNi中熵合金中引入梯度晶粒尺寸和孪晶的异质结构。结果表明,这种设计实现了优良的强塑性,其屈服强度和抗拉强度分别为665 MPa和950 MPa,同时断裂塑性达到40.6%。在拉伸变形过程中,梯度晶粒异质结构能够产生非均匀变形诱导硬化,提升合金屈服强度的同时,保持高的加工硬化率和优异的延展性。因此,基于轧制退火和旋转喷丸工艺,引入梯度晶粒异质结构是克服合金强度-延展性失衡问题的有效途径。

异质结构CoCrFeNiW高熵合金的拉伸性能和强化行为

采用真空电弧熔炼方法制备Co_(30)Cr_(30)(FeNi)_(40-x)W_(x)(x=0~8%(摩尔分数),分别简化为HWO~HW8)高熵合金。研究铸态和退火态合金的显微组织和拉伸性能。结果表明,HW2和HW4具有单一的FCC相。随着W含量和退火温度的增加,细小粒状μ相的面积分数增加且分散在FCC基体中。软FCC基体和硬μ相构成应变不相容的异质结构。随着W含量从0增加到8%(摩尔分数),屈服强度和抗拉强度分别从278和629 MPa提高到530和839 MPa,应变维持在33%。退火后的HW8表现出优异的屈服强度(810 MPa)和抗拉强度(1087 MPa)。屈服强度的提高归因于固溶、沉淀和背应力强化。异质结构中产生的背应力强化作用诱导高硬化行为,在提高抗拉强度和塑性方面发挥着主导作用。

集成有CNTs和Ni-Ni(OH)_(2)异质结构的电解析氢自支撑薄膜催化剂

氢气是一种重要的能量储存载体.通过电解水析氢的方式,可以将其他可再生能源转化为电能,并以化学能的形式储存于氢气中.为了提高电解析氢过程的能量转化效率、降低能耗,需要高活性的析氢催化剂.这些催化剂不仅应具有巨大的比表面积,还应具备适中的氢吸附能和较强的解离水的能力.铂基催化剂在电解析氢方面展现出了显著的优势,而同族的镍基催化剂因其高性价比而备受关注.然而,在电解析氢过程中,镍基催化剂存在氢吸附强度高和解离水能力弱两个重要缺陷,这导致析氢过程动力学不理想.因此,本文的研究思路是探索如何在镍基催化剂中引入功能性组分,以平衡氢吸附能和催化水解离的能力,从而实现析氢性能的提升.研究表明,碳纳米管(CNTs)可以改善催化剂的电解析氢性能,而Ni(OH)_(2)则可以提升催化剂解离水的能力.因此,本文采用复合电沉积法制得CNTs-Ni薄膜,并通过原位氧化在其表面形成Ni-Ni(OH)_(2)异质结构,构建了包含CNTs和Ni-Ni(OH)_(2)两种功能组分的CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)薄膜.该薄膜展现出与Pt/C相当的析氢活性和更出色的稳定性.微观形貌分析显示,CNTs的引入使CNTs-Ni薄膜具有复杂的三维结构,镍以高度褶皱的微球形态均匀负载在CNTs表面,形成巨大的比表面积.电化学测试和模拟计算结果证实,CNTs-Ni薄膜的析氢活性较纯镍有显著提高,这归因于其巨大的电化学活性面积以及CNTs对析氢过程动力学的积极影响.当优化沉积时间和CNTs表面镍的负载量时,CNTs-Ni薄膜的电化学活性面积和析氢活性均得到显著提升.进一步氧化处理后,通过X射线光电子能谱和X射线衍射等测试手段证实了Ni-Ni(OH)_(2)异质结构的形成,并观察到电化学活性面积的增大和析氢活性的改善.此外,深入研究发现,随着氧化时间的延长,单位电化学活性面积上的析氢活性出现下降.结合析氢过程的背景电流分析推测,在析氢过程中CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)表面发生氢氧化镍的还原,重新生成的镍活性位点对提升析氢过程动力学起到关键作用.但过长的氧化时间可能会破坏镍活性位点的再生.基于此理论构建的计算模型验证了CNTs和异质结构对析氢活性的协同增强作用,使氢的吸附自由能达到理想值,理论上氢在复合薄膜表面的析出过电位接近于0 V.因此,在碱性溶液中,集成有CNTs和Ni-Ni(OH)_(2)异质结构的CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)析氢催化剂表现出优异的性能,其氢气起始析出电位为0 V,当阴极电流密度分别为10和50 mA/cm^(2)时,析氢过电位也仅为65和109 mV.综上所述,本文通过复合电沉积和原位氧化的方式获得了CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)自支撑析氢催化剂,不仅体现出明显的几何效应,而且也对析氢过程的动力学产生了积极影响.这种整合多种功能性组分的方式,为未来设计和制备高活性、高性价比的电解析氢材料提供了新的思路.

MOFs衍生的异质结构在电催化中的应用进展

电催化剂受结构、组成和表界面性质等多种因素的影响,构建高效稳定的过渡金属基纳米催化剂从而实现优异的催化性能,对实现高效能源转化和存储有着重要的意义。异质结构材料的构建因其能够发挥多种组分之间界面的协同作用,与单一结构的材料相比,具有更优异的催化性能。通过构建异质结构进行界面工程是开发高效电催化剂的有效方法。概述了MOFs衍生的异质结构的优缺点和结构特性;介绍了MOFs衍生异质结构的设计和构建的简要分类;MOFs衍生的过渡金属异质结构作为析氢、析氧和氧还原电催化剂的应用进展;最后,总结了用于电化学能量转换和存储的异质结构过渡金属催化剂进一步的研究和应用方向。

光伏模块驱动的基于范德华异质结构的热离子制冷器的性能评估

为了开发高效的太阳能冷却技术,建立了一个由光伏(photovoltaic,PV)模块和基于范德华异质结构(van der Waals heterostructure,vdWH)的热离子制冷器(thermionic refrigerator,TIR)组成的新型耦合系统。在充分考虑内部和外部的不可逆因素的情况下,建立了耦合系统的理论模型,推导了关键性能指标的数学表达式。在此基础上,研究了耦合系统的一般性能特征,并确定了允许系统运行的电压区域。根据计算,最大制冷量和最大性能系数(coefficient of performance,COP)分别为75.88 W和0.49。此外,还进行了灵敏度分析,以得出关键参数对整体性能影响的规律和大小,包括太阳辐照度、有效肖特基势垒高度、层间热阻、外部热阻、热泄漏热阻和热库温度。所得结果可能有助于实际耦合系统的设计和运行。

用于促进碱性介质中析氢反应动力学的异质结构电催化剂的合理设计

在碱性介质中,由于电极材料的较高的稳定性,电催化析氢反应(HER)具有实现大规模制氢的巨大潜力。然而,即使对于最突出的铂催化剂,HER在碱性介质中的反应动力学也比在酸性介质中慢2–3个数量级,这是由于碱性环境下质子的浓度较低。异质结构催化剂具有多种结构优势,研究表明,构建异质结构电催化剂是促进碱性HER动力学的有效策略。协同效应是异质结构的一个独特特征,这意味着一个功能活性位点作为水解离的促进剂,另一个活性位点则负责适度的氢吸附,从而协同提高HER催化性能。此外,异质结构中的每个构建模块都是可调节的,为构建最佳催化剂提供了更多的灵活性和可能性。同时,由于界面处两个组分之间存在费米能级差,可以合理地调控每个组分的电子结构,从而大幅度提高碱性介质中的HER催化性能。随着对纳米结构的深入理解,人们开发了更先进的设计策略来构建高性能异质结构电催化剂。本文综述了异质结构催化剂在碱性HER方面的最新发展,以及构建界面异质结构以促进碱性HER动力学性能的合理设计原则。我们首先介绍了HER在碱性介质中的基本反应途径,然后详细讨论了促进碱性HER动力学的新兴有效策略,包括协同效应、应变效应、电子相互作用、相工程和结构工程,最后提出了未来面向实际应用的新型异质结构催化剂设计所面临的挑战和研究机遇。

SnS_(2)/SnS/NC异质结构微米花的构筑及储钾性能探究

采用水热法制备SnS_(2)微米花(MFs),以聚多巴胺衍生的氮掺杂碳(NC)作为还原剂和缓冲基质,合成了SnS_(2)/SnS/NC异质结构微米花(SSNC MFs)作为钾离子电池负极材料。SnS_(2)和SnS形成的异质界面加快了电荷的转移,进而改善了电化学动力学。同时,NC增强了复合材料的导电性和结构稳定性。因而,SSNC MFs电极在0.1 A/g下,循环50周的可逆比容量为492.4 mAh/g,2.0 A/g下仍保持在199.6 mAh/g,远大于相同测试条件下的SnS_(2) MFs电极(分别为132.1和28.4 mAh/g),表现出显著提升的可逆比容量、循环稳定性和倍率性能。

锌离子电池用锰/钒基氧化物异质结构正极的研究进展

水系锌离子电池(AZIBs)由于其理论比容量高、安全性高、成本低、制造工艺简单和环境友好等特性在电化学储能领域展现出巨大应用潜力。锰/钒基氧化物因其价态丰富、结构优异、比容量高等优点成为最具潜力的锌离子电池正极材料。然而,它们的本征导电性差、锌离子扩散动力学缓慢、电化学过程中的溶解和结构塌陷等限制了其进一步发展和实际应用。缓解上述问题的一种有效方法是将锰/钒基氧化物与不同功能性的组分结合构筑异质结构。原因在于,获得的异质结构能够借助各组分的特点和具有显著物化特性的异质界面,实现多功能性和协同效应,从而实现高效的储锌性能。基于此,本综述总结了锰/钒基氧化物正极材料面临的主要挑战,重点介绍了近年来已报道锰/钒基氧化物异质结构的类型、特点、制备方法及储锌性能增强机制等。最后,本文对水系锌离子电池用异质结构正极材料未来的发展进行了展望,以期为高性能锌离子电池电极材料的开发提供新的思路。

Cu_(x)S_(y)-MoS_(2)异质结构的介电损耗调控及其高效电磁波吸收

二硫化钼(MoS_(2))因高的比表面积和独特的电子结构在电磁波(EMW)吸收领域备受关注,但其高导电性导致EMW吸收性能较差。为了解决这个问题,本文引入Cu_(x)S_(y)纳米颗粒,构建一种独特的Cu_(x)S_(y)-MoS_(2)异质结构,以实现适当的阻抗匹配和衰减能力。通过调控Cu_(x)S_(y)纳米颗粒,达到调节介电损耗能力,以使Cu_(x)S_(y)-MoS_(2)材料在低、中、高频率下都能表现出优异的EMW吸收性能。Cu_(x)S_(y)-MoS_(2)样品在12.68 GHz的频率下,表现出高达-72.77 dB的反射损耗(RL),而材料的匹配厚度仅为1.99 mm,优于大多数金属硫化物异质结构。此外,它还具有宽的有效吸收带宽(EAB),在1.73 mm处达到5.1 GHz(12.9~18.0 GHz)。这项工作为设计具有强吸收、宽频带和薄厚度的MoS_(2)基吸波材料提供了新的策略。

ZnCe-LDO异质结构催化剂的制备及其光催化性能研究

针对四环素类抗生素因其性质稳定且难以完全降解,在环境中不断累积,对环境和人类健康均产生了不良影响的问题,光催化技术作为一种有效降解污染的新型技术手段,具有高效、低成本、环保且无二次污染的优势,引起了广大研究者的关注。根据制备的ZnCe-LDH以及ZnCe-LDO异质结构催化剂,开展了光催化降解盐酸四环素试验,结果表明,吸光度测试试验结果适用于一级反应动力学方程,经过线性拟合,验证了500℃焙烧得到的异质结构催化剂的光催化性能优于锌铈水滑石以及其他焙烧温度得到的产物,且降解性能更优。

外加电场对空位缺陷下硫硒化钼/石墨烯异质结构的电子性质调控

本文构建了四种由Janus MoSSe和Graphene垂直堆垛而成的含缺陷异质结构。基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了外加电场对空位缺陷下Janus MoSSe/Grahene异质结构电子性质的影响。研究发现S空位缺陷下的SMoSe/Graphene异质结构在电场的作用下可以改变其掺杂类型,最高能够达到1.176 × 1013 cm−2的n-type掺杂密度。SeMoS/Graphene的S和Se空位缺陷结构在电场作用下能分别达到1.488 × 1013 cm−2和1.555 × 1013 cm−2的载流子掺杂密度,并且施加反向的电场能够完全抑制掺杂的产生。

二维异质结构的I、II、III能带特性综述

自从石墨烯的成功剥离以来,二维材料深受电子科技产品的欢迎。随着技术的进步,单一的二维材料的电子性质已不满足现在的需求。随之而来的是通过各种方法来调控材料的电子性质扩展其应用范围。其中构建异质双层结构是一种有效的方法,它可以保留原有材料的优点,甚至产生新的电子性质。构建的异质双层结构所展现的I、II、III型能带特性使得我们在调控其电子性质时可以选择有效的方法。本文对三种能带特性材料以及其电子性质的调控方法进行了综述。

氧化亚铜/银异质结构的生物硫化氢检测性能研究

H2S被证实是人体内一种非常重要的内源性气体信号分子,其在人体内的含量会随着某些疾病的发生而变化,对于冠心病患者血浆中H2S的含量下降49.56%,提示内源性H2S参与冠心病发病过程。因此,水溶性H2S可作为冠心病等心血管疾病诊断的生物标志物,实现生物体内H2S浓度的快速检测可以达到冠心病及时监测的目的,对人类健康具有重要的意义。本项目旨在通过二维电化学沉积方法制备具有清晰异质界面的Cu2O/Ag纳微异质结构,基于氧化亚铜与银纳米线之间的异质结构势垒和样品与电极之间的肖特基势垒的双重调节作用,实现了硫化氢的高灵敏检测,且响应时间短,可靠性高。该研究可以为基于Cu2O的异质结构的传感材料的制备提供新的思路。

基于CuWO4/WO3复合材料异质结构的气体传感器性能研究

本文采用水热法制备了CuWO4/WO3复合材料。通过调节CuWO4纳米颗粒的负载量,制备了不同比例的CuWO4/WO3复合材料,并且在最佳工作温度下对不同比例的CuWO4/WO3复合材料进行了H2S敏感特性的研究,发现CuWO4/WO3(1:5)复合材料对H2S显示出最佳的传感性能。通过复合材料形成具有协同作用的异质结构来调节选择性和灵敏度是一种简单有效的方法。这也会为敏感机理的研究提供有效参考。

Cu2O/GO异质结构对H2S检测性能的研究

体内H2S分子的浓度变化可反映多种疾病发展状况,在心血管疾病、唐氏综合征、肝硬化、糖尿病和癌症等疾病诊断中发挥着重要作用。石墨烯具有原子厚度的二维共轭结构、巨大的比表面积、优异的导电性以及稳定性,在H2S传感领域得到了广泛的应用。基于石墨烯的H2S传感器灵敏响应度高,检测限低于100 ppb。本研究通过二维电化学沉积法构建了基于氧化石墨烯(GO)和Cu2O的异质结构材料,该材料具有清晰的异质界面和优良的检测性能,可作为制备H2S气体传感器的材料。以此材料制作的传感器可以对呼出H2S气体进行检测和分析,从而进行疾病的快速诊断。