基于梯度提升决策树的材料计算时间预测模型

材料计算运行时间预测对提升作业调度效率和新材料研发有着至关重要的作用,传统集群作业运行时间预测模型的精度较差,在领域的可用性较低。为此,提出一种基于梯度提升决策树的作业预测模型,结合领域知识和相关文献对VASP作业日志数据进行清洗,对选择的特征进行重要性评估,然后在不同数据量、不同样本分布数据条件下进行实验,将该模型与使用传统机器学习方法的模型进行比较。实验表明,所提方法的平均绝对百分比误差在不同条件下均低于传统机器学习方法,且综合作业运行时间的预测误差为4.28%,优于RunningNet方法的10.3%,证明了所提模型对材料计算运行时间预测精度更高,对提升作业调度效率和加快新材料研发作用更大。

金刚石中La相关缺陷的结构稳定性和电子结构

利用密度泛函理论(DFT)对金刚石La色心结构进行优化,并在VASP软件包中进行计算。发现金刚石LaV3结构最稳定,La原子位于三个空位中心的取代基位置。在此基础上,计算了其电子结构。测定了La和C的电荷转移、能带结构和态密度。能带中的杂质态主要由La原子的6s和5d轨道组成,激发态位于前者,基态位于后者。计算得到金刚石LaV3色心的零声子线为2.01126eV,相应的荧光波长为598.63nm。为金刚石LaV3色心的制备和应用提供了参考。

Ena/VASP家族对人巨核细胞白血病Dami细胞中GPIb-IX复合物表达的影响

目的:探索Ena/VASP家族对人巨核细胞白血病Dami细胞中GPIb-IX复合物表达的影响。方法:设计合成针对Ena/VASP家族的Enah、EVL及VASP 3个基因的干扰siRNA,通过Lipofectamine^(TM) 2000转染人巨核细胞白血病Dami细胞株,培养48 h后收取细胞,利用qRT-PCR、Western blot和流式细胞术等方法检测巨核细胞中GPIb-IX复合物的表达情况。结果:构建了Ena/VASP家族基因干扰效果较佳的Dami细胞株。在敲减Enah、EVL及VASP基因表达后,在mRNA水平上,巨核细胞中GPIb-IX复合物的表达无明显变化;在总蛋白和膜表面蛋白水平上,敲减Enah后,巨核细胞中GPIb-IX复合物表达明显降低。结论:Enah基因可能对人巨核细胞白血病Dami细胞中GPIb-IX复合物的表达有影响,但是具体机制仍需要进一步探索。

CaZrO_(3)介电特性理论计算实验设计

借助于VASP计算软件包、VESTA和P4Vasp可视化软件及Origin绘图软件等,分别构建了CaZrO_(3)钙钛矿模型、优化初始构建模型和计算CaZrO_(3)的介电特性,并结合实验数据对比分析计算结果,为CaZrO_(3)材料的研究提供理论阐释与指导。不仅有助于学生掌握常用理论计算软件的使用方法,熟悉材料计算模拟流程及理论分析手段,使学生充分认识到理论指导实践在新材料研发的重要性,而且能促进学生对材料成分、微观结构和性能之间关联性的理解和掌握,将对学生的创新能力的提升奠定良好的基础。

钽掺杂的锂离子电池结构稳定性与导电性仿真

开发高结构稳定性与导电性的锂电池是缓解能源与环境危机的有效途径,也是发展下一代锂离子电池的重要方向之一。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,并使用VASP软件包处理所有模拟数据。在计算中,采用了投影增强波(PAW)方法和广义梯度近似(GGA)方法结合Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)泛函来研究锂离子电池结构的相关性能。结果表明,掺杂钽可以提高锂离子电池的结构稳定性与导电性。

InGaN量子阱的微观特性(英文)

采用VASP程序包模拟计算InGaN量子阱的能带,精细展示了量子阱实空间能带结构。计算结果表明,In原子所在区域出现局域束缚态,导带底与价带顶的简并能级发生分裂,同时量子阱沿垂直结面方向存在分立的能级。此外,针对影响能带的In组分波动、能带弯曲等问题进行探讨,以准确描述其电子行为,从而深入系统地了解InGaN/GaN量子阱的电学光学等特性。

高性能计算集群系统的设计和实现

主要论述了运用Oscar 2.3.1集群管理软件设计和搭建基于LinuxRedhat9.0的高性能计算集群系统的过程,并以支持集群并行计算的VASP包为例,通过对8个原子的立方结构C超原胞、64个原子的立方结构C超原胞和18个原子的六方结构ZnO超原胞的自洽计算,验证集群系统在计算性能上的优越性,同时提出了进一步提高集群性能的方案,以满足大型的科学计算和数值模拟.

大肠腺癌组织中VASP和PCNA的表达

目的研究大肠腺癌组织中VASP和PCNA的表达及临床意义。方法采用SP免疫组化染色法检测25例大肠腺癌组织中VASP及PCNA的表达。结果VASP阳性21例(84%),PCNA阳性18例(72%),两者均为阳性16例(64%),均为阴性2例(8%);VASP表达率和PCNA表达率之间有明显正相关性(P<0.05);VASP表达与PCNA表达均与大肠腺癌分化程度显著相关(P<0.05),在合并后的Duke's分期A、B和C、D期间有显著性差异(P<0.05)。结论VASP随着大肠腺癌分期、分级增加而表达增强的特性提示,VASP变化可能成为辅助判断大肠腺癌的转移和增殖特性的一个新指标。

急性肺损伤炎症环境中TNF-α介导肺通透性增加的机制研究

目的探讨急性肺损伤(ALI)时,炎症环境中肿瘤坏死因子(TNF-α)介导肺通透性增加的机制。方法30只SPF级健康Balb/c小鼠分为6组,对照组、0 h实验组、1 h实验组、2 h实验组、4 h实验组、8 h实验组,每组5只。实验组采用腹腔注射脂多糖(LPS)法,根据体重用要求的剂量于不同时间点进行注射,对照组注入同等剂量的生理盐水。LPS诱导急性肺损伤模型后,眼眶取血制备血清,游离肺组织碾磨制备上清,ELISA检测肺组织上清液中TNF-α的含量;LPS诱导急性肺损伤模型后,尾静脉注射伊文思蓝,在620 nm波长下检测不同时间点伊文思蓝溶液的吸收值;Western Blotting检测急性肺损伤小鼠模型中肺组织的低氧诱导因子-1α(HIF-1α)和血管扩张刺激磷蛋白(VASP)的蛋白表达水平改变。结果 LPS能成功诱导急性肺损伤模型,4 h实验组和8 h实验组的ELISA结果显示,实验组肺组织上清液中的TNF-α的含量明显升高;LPS造模后,尾静脉注射伊文思蓝,在620 nm波长下检测伊文思蓝溶液的吸收值,各组1 h开始升高,4 h实验组较0 h实验组明显升高,且差异有显著性(P<0.01);在小鼠的急性肺损伤模型中,实验组小鼠肺组织中HIF-1α的蛋白表达在4 h和8 h明显增加,同时VASP的蛋白表达在4 h和8 h明显降低。结论急性肺损伤症过程中,TNF-α可诱导HIF-1α的活化,进而引起VASP的表达下调,肺泡-毛细血管屏障损害,随着时间的增长,情况有所减退。

小鼠早期胚胎的全胚原位杂交技术

目的:探索一种适合于早期胚胎基因表达型检测的全胚原位杂交技术。方法:收集小鼠囊胚、固定;制备VASP、IL1R2基因特异性地高辛标记的cRNA探针;对囊胚进行杂交前处理、全胚原位杂交、抗体处理、显色以及显色后处理与镜检。结果:VASP、IL1R2特异性表达在囊胚的内细胞团细胞和滋养层细胞中。结论:小鼠早期胚胎全胚原位杂交技术适用于早期胚胎基因时空表达型的检测。

流式细胞术检测血小板VASP磷酸化评价氯吡格雷疗效

目的观察血小板血管扩张剂刺激磷蛋白(vasodilator-stimulated phosphoprotein,VASP)的磷酸化程度检测对氯吡格雷疗效的评价作用。方法15例健康志愿者不予任何药物干预,20例稳定性心绞痛患者仅予阿司匹林抗血小板治疗,33例急性冠脉综合征患者给予氯吡格雷、阿司匹林和肝素等标准抗血小板治疗。在入选时和冠心病患者抗血小板治疗后第7天分别行流式细胞术检测血小板VASP磷酸化程度并据此计算出血小板反应性指数(PRI)。结果入选时健康志愿者、稳定性心绞痛患者和急性冠脉综合征患者PRI均匀同质总体均数(76.90%±5.10%),范围(65.70%～92.10%),抗血小板治疗7天后稳定性心绞痛患者PRI无明显变化(75.64%±4.39%vs74.82%±3.90%P>0.05),急性冠脉综合征患者PRI明显降低(77.52%±5.60%vs.57.05%±13.69%,P<0.001=但分布明显离散(17.80%～80.10%),9例急性冠脉综合征患者(27%)PRI无明显下降且高于治疗前均数-2倍标准差。PRI下降与氯吡格雷相关(r=0.7661,P<0.001)。结论①流式细胞术检测血小板VASP磷酸化程度能特异性评价氯吡格雷疗效;②急性冠脉综合征患者常规抗血小板治疗后近30%患者对氯吡格雷反应低下。

缺陷对RRAM材料阻变机理的影响

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理和VASP仿真软件,分析了阻变随机存储器(RRAM)阻变效应的物理机制。对比计算了单斜晶相HfO2中Ag掺杂体系、氧空位缺陷体系和Ag及氧空位缺陷共掺杂复合缺陷体系的能带、态密度、分波电荷态密度面和形成能,结果表明在相同浓度下Ag掺杂体系能形成导电通道,而氧空位缺陷体系不能形成导电通道;共掺杂体系中其阻变机制以Ag传导为主,氧空位缺陷为辅,且其形成能变小,体系更加稳定。计算共掺杂体系的布居数和迁移势垒,得出在氧空位缺陷存在的前提下,Ag—O键长明显增加,Ag离子的迁移势垒变小,电化学性能增强。进一步计算了缺陷间的相互作用能,其值为负,表明缺陷间具有相互缔合作用,体系更加稳定。

Ta原子在TaN(001)表面上绕岛迁移的第一原理计算

纳米薄膜的各方面性能和薄膜自身的微观结构是密切相关的,研究原子的迁移行为可以充分了解纳米材料的形成机理以及基本结构。笔者运用第一性原理VASP软件包对粒子的迁移行为进行模拟计算,内容包括模型的建立、原子吸附能的计算以及NEB方法计算迁移激活能。计算结果表明:Ta原子在2Ta2N岛附近的P3和P5位置为两个最稳定吸附,分别为11.41 eV和8.85 eV。Ta原子绕岛激活能的势垒较大(3.45eV),说明Ta原子的绕岛迁移很困难。

稳定层流剪应力对内皮细胞骨架调节蛋白VASP表达的影响

为探讨生理强度的稳定层流剪应力对内皮细胞骨架 actin相关蛋白 VASP特征影响规律 ,我们采用胰蛋白酶消化法分离人脐静脉内皮细胞 (HU VECs) ,模拟体内流动环境 ,建立平行板流动腔模型。利用细胞图像分析系统和 AL EXA4 88-若丹明 -次毒蕈环肽双标记法 ,观察内皮细胞在稳态层流下形态、actin排列变化与 VASP分布变化之间的规律。采用 Western blot定量动态检测细胞内 VASP表达及磷酸化的水平。结果表明 ,内皮细胞在 10 dyn/cm2剪切作用后 ,随时间细胞逐渐延长 ,长轴趋于剪应力作用方向排列 ,细胞与静息态的细胞相比 ,细胞内骨架沿剪应力方向重组 ,与此同时 VASP表达增强 ,沿着 actin纤维呈点状分布 ,尤其集中在细胞膜下 actin末端区域 ;West-ern blot检测显示在剪切后 ,细胞内 VASP出现快速磷酸化 ,VASP总体表达量增加 ,2 h达高峰后逐渐恢复 ,8h后再次逐渐升高。以上结果提示血流动力学特性中剪应力引起了细胞胞质内骨架蛋白分子重组 ,血管内皮细胞形态改变 ,在此过程中 ,VASP发挥骨架调节蛋白的作用。

应用VASP分析含氧碳化硅的拉伸性能

利用VASP模拟了含氧碳化硅晶体的理想拉伸过程,研究间隙位氧原子和替换位氧原子对碳化硅机械性能的影响。研究发现掺氧碳化硅的应力-应变曲线在峰值之后出现突然下降,说明含氧碳化硅的机械性能发生了变化。同时还分析了不同掺氧方式碳化硅模型的拉伸强度和杨氏模量,结果显示,含氧碳化硅的拉伸强度和杨氏模量均有不同程度的减弱。

氧含量对碳化硅晶体的拉伸性能的影响

碳化硅具有良好的抗腐蚀和抗氧化性能,是先进核反应堆核燃料包壳的候选材料之一,但杂质元素会对碳化硅材料的机械性能产生重要影响。杂质元素对材料拉伸性能的影响可用第一性原理进行分析。首先构建一个2×2×2的3C-SiC超晶胞结构,使用VASP(Vienna Ab-initio Simulation Package)程序模拟SiC晶体的理想拉伸过程;在不同间隙位增加1个或2个氧原子,构建不同的碳化硅晶胞模型,并计算含氧SiC晶体拉伸强度;通过模拟计算了一个掺杂原子和两个掺杂原子在不同间隙位的拉伸强度,最后总结含氧量对SiC拉伸强度的影响。计算结果表明,掺氧后SiC材料更容易发生脆性断裂,同时氧原子增加后SiC的抗拉强度变小了,说明氧含量对SiC的拉伸性能有明显影响。

用VASP的Pseudopotential和Projectoraugmented-wave方法计算Fe,Co和Ni的bcc,fcc和hcp结构磁性的比较

应用Pseudopotential(PP)和Projector augmented-wave(PAW)方法分别计算Fe,Co,Ni的bcc,fcc和hcp三种晶体结构时的晶格常数,原子磁矩和总能量以及它们的关系。并对所得的结果进行了比较,得出了在进行有关磁性材料的结构和磁性方面的计算时,使用PAW方法比使用PP方法更可靠的结论,并指出了Fe,Co,Ni的bce,fcc,hcp这三种结构与磁性的关系。

高岭石对金属置换吸附机理的理论分析

采用第一性原理计算方法,对高岭石的形成能、跃迁能级、电荷密度进行了研究。计算结果表明:金属离子不易进入高岭石中的硅元素位置,更倾向于进入铝元素位置。一个2价态的金属和一个4价态的金属组合很容易共同进入铝元素位置,而一个2价态和3价态金属则很难共同进入。从掺杂金属元素的态密度和电荷密度分析,铁元素进入后会影响到高岭石的能带结构。这些理论结果有助于理解高岭石对金属的吸附性质与机理。