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颗粒样品形变对声波传播影响的实验探究 被引量:1
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作者 周志刚 宗谨 +1 位作者 王文广 厚美瑛 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第15期186-192,共7页
为了更好地理解颗粒间接触结构的变化对通过颗粒介质中的声波的影响,本文利用单轴压缩实验,通过一系列增加的轴向压力使样品塑性应变不断增大,这在颗粒尺度上对应于颗粒间接触结构的改变.我们测量了此过程中通过颗粒样品的声波变化,结... 为了更好地理解颗粒间接触结构的变化对通过颗粒介质中的声波的影响,本文利用单轴压缩实验,通过一系列增加的轴向压力使样品塑性应变不断增大,这在颗粒尺度上对应于颗粒间接触结构的改变.我们测量了此过程中通过颗粒样品的声波变化,结果表明颗粒体系内接触结构的变化对声波波形中的非相干波部分和频率有明显的影响,并且在样品接触结构变化的初始阶段声速是偏离有效介质理论的预测的. 展开更多
关键词 颗粒物质 声波 有效介质理论
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以颗粒物理原理认识地震
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作者 陆坤权 刘寄星 《科学》 北大核心 2012年第5期23-28,4,共6页
地震是给人类造成巨大生命和财产损失的自然灾害.中国受地震灾害损失尤为严重。尽管数十年来人们作了巨大努力,然而,地震预报研究未能获得突破。基本共识是.地震预报是世界性科学难题。
关键词 地震预报地震前兆深源地震颗粒物质 浅源地震
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玻璃-橡胶混合颗粒体系的弹性行为研究 被引量:4
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作者 赵子渊 李昱君 +4 位作者 王富帅 张祺 厚美瑛 李文辉 马钢 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期117-127,共11页
废旧橡胶制品颗粒与砂土颗粒混合物作为建筑填充材料具有环保、轻质、减震效果好等特点.软硬组分的混合比例可以调制体系力学性能从而实现兼顾材料柔韧性与强度的需求,但细观层面上材料性能改变的原因尚不明确.本文主要研究玻璃-橡胶混... 废旧橡胶制品颗粒与砂土颗粒混合物作为建筑填充材料具有环保、轻质、减震效果好等特点.软硬组分的混合比例可以调制体系力学性能从而实现兼顾材料柔韧性与强度的需求,但细观层面上材料性能改变的原因尚不明确.本文主要研究玻璃-橡胶混合颗粒体系的弹性行为及其微观机制.利用飞行时间法测量混合材料等效动弹性模量,发现随着橡胶颗粒增加,体系逐渐从类玻璃刚性行为转变为类橡胶柔性行为.离散元模拟结果与实验结果类似.此外,模拟显示低橡胶颗粒占比样品内主要由玻璃颗粒构成主力链结构,而橡胶颗粒基本不参与强力链的构成.当橡胶颗粒占比较大时,玻璃颗粒和橡胶颗粒共同构成主力链网络结构,但颗粒间法向接触力分布相对更为均匀,可视为玻璃颗粒悬浮于橡胶颗粒中.基于上述结果,提出了改进的等效介质理论,用于描述混合颗粒体系的弹性行为.研究认为:橡胶颗粒占比较小时内部颗粒的变形相对均匀,材料近似满足等应变假设,视为并联弹簧模型;橡胶颗粒占比较大时混合材料近似满足等应力假设,视为串联弹簧模型.两种模型得到的结果与模拟结果一致.上述结果有利于从微观角度揭示混合颗粒材料弹性行为的变化机制. 展开更多
关键词 混合颗粒 离散元 声速测量 动弹性模量
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光镊与DNA纳米技术在膜生物学研究中的应用
4
作者 林小娜 石丽君 +4 位作者 叶杨 王云云 马璐 杨洋 边鑫 《自然杂志》 CAS 2023年第1期45-53,共9页
生物膜是生命活动中信号传导和物质运输的平台。近年来,多学科的交叉应用为膜蛋白介导的膜融合与分裂、囊泡形成与分泌,以及脂质代谢的调控机制等膜生物学研究带来了新的信息。例如,单分子光镊力谱方法通过精准、定量地检测蛋白与膜的... 生物膜是生命活动中信号传导和物质运输的平台。近年来,多学科的交叉应用为膜蛋白介导的膜融合与分裂、囊泡形成与分泌,以及脂质代谢的调控机制等膜生物学研究带来了新的信息。例如,单分子光镊力谱方法通过精准、定量地检测蛋白与膜的相互作用,为在时空维度上理解这一生物过程的复杂调控机制提供了强有力的手段。此外,DNA纳米技术通过构建纳米尺度可编程的自组装结构,提供了可精确修饰与功能化的分子器件。经过疏水修饰的核酸纳米器件可以作用于磷脂膜或生物膜,进而对膜进行表面改性、诱导形变、控制理化参数以及跨膜通信等调控操作。该领域的进步将为细胞生物学机制研究、分泌囊泡的分析检测、人工脂质体的制备优化、新型分子载具开发以及新型药物开发提供特色的工具手段,并构建新颖的体系平台助力合成生物学、化学生物学以及分子医学的发展。 展开更多
关键词 光镊 DNA纳米技术 生物膜 脂质体 膜蛋白
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振动驱动单颗粒运动的统计力学
5
作者 王伟 厚美瑛 +1 位作者 李成波 张晟 《西北师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第3期37-42,共6页
振动驱动是颗粒体系最通用的激发方式之一,颗粒在振动驱动下表现出复杂的集合运动现象.单颗粒在振动驱动下运动行为的研究有助于对多颗粒集合行为的理解.本文研究了单个盘状颗粒在垂直驱动下一维水平运动的统计力学性质,通过将装有颗粒... 振动驱动是颗粒体系最通用的激发方式之一,颗粒在振动驱动下表现出复杂的集合运动现象.单颗粒在振动驱动下运动行为的研究有助于对多颗粒集合行为的理解.本文研究了单个盘状颗粒在垂直驱动下一维水平运动的统计力学性质,通过将装有颗粒的实验仓固定在振动台上,在竖直方向提供固定频率和振幅的振动驱动条件,使用高速相机记录颗粒的运动状态,采用图像识别技术获得颗粒的位置及转角信息,分析得到平动位移和转动角度的统计分布都满足高斯分布,并且还测量了与时间相关的动力学性质,验证系统满足统计力学涨落-耗散关系,得到接近平衡态统计特性的实验条件. 展开更多
关键词 颗粒物质 振动驱动 统计力学 朗之万方程
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Spectrum Correction in Study of Solvation Dynamics by Fluorescence Non-collinear Optical Parametric Amplification Spectroscopy
6
作者 党伟 白晶晶 +1 位作者 张连水 翁羽翔 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2016年第1期147-150,I0003,共5页
Femtosecond time-resolved fluorescence non-collinear optical parametric amplification spec- troscopy can extract the curve of spectral gain from its parametric superfluorescence. This unique spectrum correction method... Femtosecond time-resolved fluorescence non-collinear optical parametric amplification spec- troscopy can extract the curve of spectral gain from its parametric superfluorescence. This unique spectrum correction method enables fluorescence non-collinear optical parametric amplification spectroscopy acquiring the genuine transient fluorescence spectrum of the studied system. In this work we employ fluorescence non-collinear optical parametric amplification spectroscopy technique to study the solvation dynamics of DCM dye in ethanol solution, and confirm that genuine solvation correlation function and shift of peak frequency can be derived from transient fluorescence spectra after the spectral gain correction. It demonstrates that fluorescence non-collinear optical parametric amplification spectroscopy can benefit the research fields, which focuses on both fluorescence intensity dynamics and fluorescence spectral shape evolution. 展开更多
关键词 Transient fluorescence spectrum Solvation dynamics Non-collinear optical parametric amplification Spectrum correction
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三维微纳米制造技术在癌症生物物理研究中的应用
7
作者 鲁金蕾 王晓晨 +1 位作者 容晓晖 刘雳宇 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期8-20,共13页
癌症致命的主要原因是癌细胞在临床上的转移性.癌细胞的侵袭和转移是一个非常复杂的三维过程,但现有的癌症研究在活体上有诸多观测和操作上的困难.而体外实验又通常在培养皿中进行,其二维的生长环境已完全不能满足对癌细胞空间转移性的... 癌症致命的主要原因是癌细胞在临床上的转移性.癌细胞的侵袭和转移是一个非常复杂的三维过程,但现有的癌症研究在活体上有诸多观测和操作上的困难.而体外实验又通常在培养皿中进行,其二维的生长环境已完全不能满足对癌细胞空间转移性的深入研究,故在活体外构建出癌细胞侵袭和转移的三维物理模型具有十分重要的意义.然而如何在体外尽可能真实地模拟体内癌细胞的生长微环境一直是困扰科学家的难题.本文系统介绍了三维微纳米制造的几种主流技术,探讨了它们在癌症生物物理研究中的应用和发展.在此基础上为了在未来实现对体外三维模型的制造、观测和精确操作,文章还创新性地提出了一种结合紫外线固化生物型水凝胶的三维成型技术、光片三维成像技术以及微纳米探针控制技术的一体化研究平台.这些先进的技术和理念,势必会逐步升级现有传统的癌症研究手段,为未来理解和治疗癌症揭开全新的篇章. 展开更多
关键词 三维微纳米制造技术 3D生物打印 体内微环境 生物物理
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利用轨迹自动识别方法研究单细胞内表皮生长因子受体的运输 被引量:2
8
作者 李辉 段兆文 +1 位作者 窦硕星 王鹏业 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期479-484,共6页
利用基于方向持续度及均方位移的轨迹自动识别方法,研究了单细胞内表皮生长因子受体(EGFR)运输轨迹的模式特征,将EGFR运动逐段划分为定向运动、超扩散运动、布朗运动和次扩散运动四种模式,计算了不同运动模式的动力学参数并讨论了其所... 利用基于方向持续度及均方位移的轨迹自动识别方法,研究了单细胞内表皮生长因子受体(EGFR)运输轨迹的模式特征,将EGFR运动逐段划分为定向运动、超扩散运动、布朗运动和次扩散运动四种模式,计算了不同运动模式的动力学参数并讨论了其所揭示的受体运动的生物信息. 展开更多
关键词 轨迹识别 胞内运输 表皮生长因子受体 动力学特征
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金纳米粒子降低吸附态细菌叶绿素a荧光量子效率的机理研究 被引量:9
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作者 张权 翁羽翔 《光散射学报》 北大核心 2015年第1期74-81,共8页
本文通过比较细菌叶绿素a(BChl a)吸附于Au纳米颗粒表面前后吸收光谱、荧光光谱、绝对量子产率和荧光寿命的变化,研究金纳米颗粒表面对吸附态细菌叶绿素a(BChl a)自发荧光辐射过程的影响。结果表明,BChl a吸附到Au纳米颗粒表面后,单体... 本文通过比较细菌叶绿素a(BChl a)吸附于Au纳米颗粒表面前后吸收光谱、荧光光谱、绝对量子产率和荧光寿命的变化,研究金纳米颗粒表面对吸附态细菌叶绿素a(BChl a)自发荧光辐射过程的影响。结果表明,BChl a吸附到Au纳米颗粒表面后,单体和二聚体BChl a吸收峰位均红移约3nm;BChl a单体发射的荧光峰位置从784nm红移到791nm,BChl a二聚体发射的荧光峰位置从684nm红移到689nm,二者荧光均发生淬灭;荧光量子效率降低;荧光寿命在误差范围内保持不变。原因可能来自两个方面:(1)BChl a吸附到Au导电表面后使得与自发辐射跃迁速率相关的光子能态密度变小,从而使BChl a自发辐射速率降低;(2)BChl a与纳米Au颗粒表面间的无辐射能量转移导致吸附态BChl a非辐射速率增大。 展开更多
关键词 细菌叶绿素BChl a 纳米金 自发辐射速率 非辐射速率 绝对量子产率
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用荧光显微示踪方法研究RecA在DNA同源识别过程中的工作机理
10
作者 庞哲 王爽 +2 位作者 李辉 徐春华 李明 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第21期504-512,共9页
RecA是原核生物体内参与DNA同源识别过程的一种关键蛋白,长期以来一直是同源重组相关课题的重要研宄对象.通过荧光显微示踪方法,发现在同源识别过程中RecA与单链DNA形成的核蛋白丝与模板DNA的结合是短时(τ=0.2 s)和短程(l=1.05μm)的,... RecA是原核生物体内参与DNA同源识别过程的一种关键蛋白,长期以来一直是同源重组相关课题的重要研宄对象.通过荧光显微示踪方法,发现在同源识别过程中RecA与单链DNA形成的核蛋白丝与模板DNA的结合是短时(τ=0.2 s)和短程(l=1.05μm)的,结合后搜寻模板DNA上的同源位点的过程可分为布朗运动和定向运动两种模式.结合时核蛋白丝并不是缠绕在模板DNA上,而是以一种更弱的方式结合在模板DNA外侧进行位点搜寻.如果在该过程中没有找到同源位点,核蛋白丝就会脱离模板DNA,并寻找下一次与模板DNA结合的机会,重复以上过程. 展开更多
关键词 RECA 同源识别 单分子示踪 液流拉伸
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利用磁镊研究促旋酶与DNA的结合
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作者 张志强 刘玉如 +3 位作者 谢平 李伟 窦硕星 王鹏业 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第24期2269-2275,共7页
促旋酶(gyrase)在原核生物的生命活动中扮演着重要的角色,它是已知拓扑异构酶中,唯一能够向DNA引入负超螺旋的酶.本文中,我们利用磁镊(magnetic tweezers)对促旋酶和DNA的相互作用进行了单分子实时观测.实验发现,在不加入ATP时,促旋酶... 促旋酶(gyrase)在原核生物的生命活动中扮演着重要的角色,它是已知拓扑异构酶中,唯一能够向DNA引入负超螺旋的酶.本文中,我们利用磁镊(magnetic tweezers)对促旋酶和DNA的相互作用进行了单分子实时观测.实验发现,在不加入ATP时,促旋酶能够同时与两段DNA(G片段和T片段)结合,但这种结合较弱,施加0.7pN的外力就能逐渐破坏两者的结合;但加入高浓度的诺氟沙星后,促旋酶与DNA的结合明显增强,甚至能够抗衡5.9pN的外力.促旋酶还会影响超螺旋的几何尺度:不加入促旋酶时,DNA超螺旋的几何尺度由DNA所受拉力决定,而加入促旋酶后,超螺旋DNA几何尺度变小,并且主要由DNA与促旋酶的相互作用而不再是所受拉力所决定.而且促旋酶与正负超螺旋的结合能力不同,它更容易与正超螺旋结合.同时,发现促旋酶从DNA上解离的时间符合双指数分布.我们提出的模型能够很好地解释这个分布,并与他人提出的模型的结果进行了比较. 展开更多
关键词 促旋酶 DNA 超螺旋 单分子
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打开DNA双链的物理新方法——激光微流法
12
作者 潘秉毅 张凌云 +1 位作者 窦硕星 王鹏业 《物理》 CAS 北大核心 2010年第6期423-425,共3页
文章报道了一种打开DNA双链的物理方法——激光微流法.DNA双链分子被固定在石英片的表面,在一定强度的激光衰逝波和微流振荡共同作用下,DNA双链间的氢键被迅速打开.利用全内反射单分子荧光共振能量转移技术,可以观察到激光微流法打开单... 文章报道了一种打开DNA双链的物理方法——激光微流法.DNA双链分子被固定在石英片的表面,在一定强度的激光衰逝波和微流振荡共同作用下,DNA双链间的氢键被迅速打开.利用全内反射单分子荧光共振能量转移技术,可以观察到激光微流法打开单个DNA的动力学过程.通过对激光进行控制,可以准确地打开连接在石英表面特定位置的DNA双链.DNA分子打开的比例与激光功率的关系表明微流产生的机械能与激光光能在DNA双链打开过程中缺一不可. 展开更多
关键词 单分子生物物理 激光微流法 荧光共振能量转移 DNA变性
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地震前兆信息传播、分布及其探测原理 被引量:3
13
作者 陆坤权 厚美瑛 +2 位作者 王强 姜泽辉 刘寄星 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期776-785,共10页
地壳岩石层由板块、断层和其间的断层泥构成,在研究地震前兆信息传播这类准静力学问题时,应将其作为大尺度离散态颗粒物质体系处理.地震孕育过程中,在大地构造力驱动下,岩石层块克服所受摩擦力和边界断层泥阻力发生滞滑移动.当岩块间断... 地壳岩石层由板块、断层和其间的断层泥构成,在研究地震前兆信息传播这类准静力学问题时,应将其作为大尺度离散态颗粒物质体系处理.地震孕育过程中,在大地构造力驱动下,岩石层块克服所受摩擦力和边界断层泥阻力发生滞滑移动.当岩块间断层泥受挤压后其强度增大到一定程度时,又推动下一岩石层块滞滑移动,就这样渐次使其他岩石层块发生移动,并以力链形式分布和传递.文章给出了此模型的物理依据和实际观测例证;通过模拟实验和分析阐述了力-移动-形变在地层中分布的表达形式和传播时间序;说明了地震前兆信息的主要特征及其与地震发生之间的关联,以及探测有效地震前兆信息的方法原理.同时,论述了用颗粒物理原理与连续介质观念对地震前兆认识的本质区别,解释了连续介质观点难以理解的若干地震学问题. 展开更多
关键词 地震前兆 颗粒物质 滞滑移动 力链
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氦-氧等离子体针灭活肺癌A549细胞 被引量:2
14
作者 陈维 黄骏 +5 位作者 李辉 吕国华 王兴权 张国平 王鹏业 杨思泽 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第18期320-324,共5页
研究了介质阻挡放电等离子体针对肺癌A549细胞的灭活机制,探讨从不锈钢管注入到氦等离子体尾流区域的氧气含量对杀灭肺癌细胞A549的影响.利用中性红吸收测试法定性观察了等离子体处理后死亡的细胞和活着的细胞的形态区别,并且定量测定... 研究了介质阻挡放电等离子体针对肺癌A549细胞的灭活机制,探讨从不锈钢管注入到氦等离子体尾流区域的氧气含量对杀灭肺癌细胞A549的影响.利用中性红吸收测试法定性观察了等离子体处理后死亡的细胞和活着的细胞的形态区别,并且定量测定了不同条件下的细胞存活率.在固定功率24 W的处理过程中,氦-氧等离子体的灭活效率主要取决于等离子体曝光时间以及氦气中添加氧气的百分含量.实验结果显示最好的处理参数为:处理时间150 s,800 mL/min的氦气添加3%氧气,保持针距样品的距离为3 mm.根据氦-氧等离子体发射光谱,可以推断在细胞灭活过程中,氦-氧等离子体中的活性粒子(如羟基和氧自由基)起主要作用. 展开更多
关键词 :氦-氧等离子体针 介质阻挡放电 A549癌细胞 发射光谱
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低温下二氧化硅介孔内水的振动性质 被引量:1
15
作者 黄秀峰 潘礼庆 +3 位作者 李晨曦 王强 孙刚 陆坤权 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第13期355-359,共5页
利用拉曼谱测量了100 K—303 K温度范围内受限于二氧化硅介孔内水的振动性质.利用水分子在亲水介孔内,先径向后轴向的吸附生长特点,改变孔内界面水和位于孔中心水的相对含量.发现越接近界面,水低温相的振动谱越偏离体相六角冰的振动谱.... 利用拉曼谱测量了100 K—303 K温度范围内受限于二氧化硅介孔内水的振动性质.利用水分子在亲水介孔内,先径向后轴向的吸附生长特点,改变孔内界面水和位于孔中心水的相对含量.发现越接近界面,水低温相的振动谱越偏离体相六角冰的振动谱.当界面水层减小到小于两个水分子层厚度时,界面水在降温过程中不具有晶化行为,其低温相与体相非晶冰相的拉曼谱主峰位在不同的温区内随温度的变化趋势相同、连续. 展开更多
关键词 受限水 振动性质 低温拉曼谱 界面效应
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飞秒时间分辨荧光非共线光参量放大光谱技术 被引量:1
16
作者 党伟 王专 翁羽翔 《中国科学:化学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1713-1729,共17页
时间分辨荧光光谱技术是研究激发态弛豫、能量传递以及电荷转移等光化学过程的重要且直接的工具.飞秒时间分辨荧光非共线光参量放大光谱技术是一种新发展的具有高时间分辨率、宽探测带宽、高增益的时间分辨光谱技术.本文对该技术的基本... 时间分辨荧光光谱技术是研究激发态弛豫、能量传递以及电荷转移等光化学过程的重要且直接的工具.飞秒时间分辨荧光非共线光参量放大光谱技术是一种新发展的具有高时间分辨率、宽探测带宽、高增益的时间分辨光谱技术.本文对该技术的基本原理与工作特性、系统配置、荧光收集和会聚、数据采集模式、时间分辨光谱数据处理等进行了系统阐述.最后简单介绍了飞秒时间分辨荧光非共线光参量放大光谱技术在物理、生物和化学领域的3个典型应用,并以此展现该技术的高时间分辨率、宽光谱探测及高增益优势. 展开更多
关键词 时间分辨 荧光光谱 非共线光参量放大 应用
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原子力显微镜观测生物大分子图像的一种处理方法
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作者 季超 张凌云 +1 位作者 窦硕星 王鹏业 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期788-794,共7页
针对具有复杂结构的生物大分子图像,本文改进了已有的半自动化方法,设计了一种新的算法去消除背景噪声,目的在于能够从生物大分子图像高效准确地提取量化信息.通过利用这种新的处理程序对生物大分子DNA原子力显微镜图像进行了研究,不仅... 针对具有复杂结构的生物大分子图像,本文改进了已有的半自动化方法,设计了一种新的算法去消除背景噪声,目的在于能够从生物大分子图像高效准确地提取量化信息.通过利用这种新的处理程序对生物大分子DNA原子力显微镜图像进行了研究,不仅可以对线性构像的DNA图像进行了处理,而且对于具有分支构像复杂DNA图像也能够处理.本文所提出的数字图像处理方法具有普适性,它也可以被应用到其他成像领域. 展开更多
关键词 原子力显微镜 数字图像处理 DNA
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