AFM单分子力谱技术及其在活体细胞和菌体表面生物大分子研究中的最新进展

生命活动过程与生物分子内或生物分子间机械力的作用密不可分.原子力显微镜具有极高的力学分辨率,可以在近生理条件下对生物样品进行力学测量,是研究生物体系力学相互作用的理想工具.基于原子力显微镜的单分子力谱(AFM-SMFS)技术可以在单分子、单细胞水平测量生物分子内或生物分子间的相互作用.本文首先扼要介绍了AFM-SMFS技术,包括AFM-SMFS的基本原理、力谱测量及分析方法(蠕虫链模型、自由连接链模型和自由旋转链模型)以及探针的化学修饰方法(硅/氮化硅探针和镀金探针的修饰);重点介绍了利用AFM-SMFS技术对活体细胞表面蛋白(转化生长因子β1、CD20、热休克蛋白以及蛋白酪氨酸激酶)和糖类分子(葡萄糖和甘露糖)的近期研究进展;随后介绍了利用AFM-SMFS技术对活菌体表面蛋白(肝素结合血凝黏附素和Als5p黏附蛋白)和糖类分子(半乳糖、甘露糖、B族碳水化合物、荚膜多糖、α-甘露聚糖、β-甘露聚糖、β-葡聚糖以及几丁质)的近期研究进展;最后对AFM-SMFS技术的缺点和发展前景进行了总结和展望.

石墨烯/CdTe肖特基结柔性薄膜太阳能电池研究

利用Matlab仿真模拟了石墨烯/P-CdTe肖特基结太阳能电池的光电特性。结果表明,电池的短路电流密度Jsc为23.9×10–3A/cm2、开路电压Voc为0.64 V、填充因子FF为79.0,转换效率η高达12%。与传统的氧化铟锡(ITO)电极比较,石墨烯柔韧性好,同时具备高透光和高导电的特性,可替代ITO作为新型电极材料来制备柔性薄膜太阳能电池。

石墨炔类结构储锂性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理的计算方法,研究了石墨炔类结构的储锂性能,结果表明,石墨炔类体系是一种理想的储锂材料,锂原子通过向衬底转移电荷而带正电,彼此之间的库仑排斥作用避免了锂原子的团簇化.通过比较石墨一炔到石墨五炔的储锂性能,发现并不是炔键越多其储锂性能就越好,还需考虑炔键的增多对结构稳定性的影响.在保证石墨炔类结构稳定的前提下,石墨二炔和石墨五炔达到LiC3的最大储锂量.

修饰银纳米粒子的石墨烯泡沫镍衬底制备及其SERS活性研究

为了解决表面增强拉曼散射(SERS)衬底的吸附性差、稳定性低以及灵敏度不高的问题,设计了一种沉积银纳米粒子的石墨烯泡沫镍SERS衬底,并进行了实验研究。利用化学气相沉积法在泡沫镍衬底上生长石墨烯,并通过溶液沉积的方法将合成的银纳米粒子沉积在石墨烯泡沫镍衬底表面,烘干后制备成石墨烯泡沫镍修饰银纳米粒子的新型SERS衬底。采用罗丹明6G(R6G)对SERS衬底进行拉曼实验研究,结果表明石墨烯能够较好地淬灭SERS衬底的背景荧光;泡沫镍的独特三维结构能够增大衬底对检测分子的吸附;同时,银纳米粒子也可大幅增强衬底的SERS活性。而修饰了银纳米粒子的石墨烯泡沫镍新型衬底同时具有以上优异特性,是一种具有很大应用潜力的新型SERS衬底。

正常和癌变胃粘膜组织的共焦拉曼光谱初探

目的:分析研究胃正常和癌变粘膜组织的拉曼光谱特征,为拉曼光谱应用于胃癌的临床检测诊断奠定基础。方法:收集胃镜检查中活检的19例正常和12例癌变胃粘膜组织标本,采用785 nm激发光拉曼光谱仪进行拉曼光谱采集。比较分析胃正常和癌变粘膜组织的拉曼光谱特征差异并研究其区分正常和癌变组织的价值。结果:1)特征峰1 098 cm-1、1 444 cm-1、1 555 cm-1、1 660 cm-1等在胃癌组织中发生了移位,平均位移(2.57±1.28)cm-1,以红移为主;2)癌变组织中相对峰强比I1087 cm-1/I1207 cm-1≥1.87,其区别胃癌和正常胃粘膜组织的准确率、灵敏度和特异度分别为87.1%、83.3%、89.5%;3)癌组织中增加了表征蛋白质的特征峰1 262 cm-1、1 586 cm-1,但同时减少了表征蛋白质和脂质特征峰1 172 cm-1。结论:拉曼光谱不仅可以准确区分正常和癌变,而且可以探索癌变相关的分子生化改变。拉曼光谱在胃癌的跟踪发现和检测诊断中具有良好前景。

大面积低损耗薄膜衬底太赫兹偏振片

以硬质硅片作为承载体，在其表面合成性质可控的聚合物薄膜，利用光刻工艺制作微结构，将薄膜与硅片剥离，获得在柔性衬底上大面积均匀的太赫兹器件．以聚酰亚胺薄膜为衬底的太赫兹偏振片的测试结果表明：在o．1THz处，器件的偏振消光比可达到50dB，在0．1～2THz范围内偏振方向的平均透过率高达89．78％，偏振度大于99．84％，在42．3mm直径的区域内，其偏振均匀性好，达到实用化要求．

一种标定硝酸盐含量新方法的研究

针对水中存在碘离子、溴离子等干扰物时硝酸根浓度的测定问题,本论文将最小二乘支持向量回归机应用于混合溶液的光谱数据分析并建立起硝酸根、碘离子和溴离子含量的预测模型。实验结果表明:经过本文算法训练后的模型可以较准确的预测混合溶液中硝酸根的含量,基本消除了碘离子、溴离子对测定的干扰。本方法与传统方法相比较,无需化学和物理方法分离,精度高,速度快,适用于水质在线监测系统中对硝酸根含量的测定。

紫外双光束单波长硝酸根原位监测传感器系统的研究

水中硝酸根含量的实时监测是一个亟待解决的现实问题,为了满足硝酸根监测的实时性要求,避免采样、预处理等繁琐的步骤,提出了一种新型的原位监测硝酸根传感器系统的研究设计,介绍了系统的工作原理和构成,该仪器利用双光束单波长标准测量法,不仅能有效消除材料及粒子散射对测量的干扰,而且简化了设计结构。并用紫外分光光度计进行了模拟实验,实验证明,这种新型的传感器系统能够满足指定水域的硝酸根实时监测要求。