交联剂改善羧基化石墨烯量子点荧光性能

1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)作为一种水溶性交联剂,目前广泛应用于纳米材料研究中。然而,其对石墨烯量子点(GQDs)的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点(CGQDs)为对象,研究EDC交联剂对C-GQDs光学性质的影响,改善了C-GQDs的荧光强度。实验中采用一步水相法得到C-GQDs与EDC复合物(C-GQDs/EDC)。实验结果表明,与EDC反应后,C-GQDs荧光显著增强约23倍。此外,也验证了溶液浓度、光辐照和反应时间等因素对荧光的影响。分析表明,C-GQDs的发光是本征态、表面态和缺陷态能级跃迁的多过程作用结果,而原C-GQDs中丰富的缺陷能级导致了发光性能的减弱。机理分析认为,EDC与羧基间发生的活化反应起到了表面缺陷钝化作用,提高了C-GQDs的表面态激子复合效率。该工作有效改善了C-GQDs发光强度低的问题,扩展了其在发光领域的应用前景,并为GQDs光学性质调控提供了参考方案。

国际运动生物力学研究领域热点问题及创新轨迹

研究目的:通过计量学方法,借助知识图谱绘制工具,对国际运动生物力学研究领域的热点问题进行探寻,分析该领域研究方向的创新轨迹,旨在辅助相关科研工作者摸清其研究脉络,避免科研工作的盲目性和随机性。研究方法:以Web of Science数据库为数据来源,通过Citespace 5.3可视化文献分析软件,对1987-2017年国际运动生物力学研究领域内的相关文献进行关键词词频分析、作者合作网络分析、文献共被引分析以及文献聚类分析等。研究结果:(1)从科研产量来看,以美国为研究主产区,研究人员以高校和医疗机构研究人员为主体,研究方向集中于运动损伤与康复领域;(2)聚类分析结果表明,国际运动生物力学研究领域有5个方向较为突出,分别是:ACL损伤机制研究、跑步与运动鞋类研究、髌股疼痛综合征类研究、ACL手术重建类研究和肩关节损伤机制研究;(3)随年代由远及近,聚类量逐渐减少,研究方向呈现趋同化现象,研究类型以解释性研究的数量最多,探索性研究次之,描述性研究数量较少。另外,前瞻性研究数量偏少,但此类研究结果普遍受到高度关注。

促进学生投入的生本学习设计框架——论定向、掌握与分享

生本学习是一种将学生视为自主学习掌控者的方法。近年来,研究者和一线教师对生本学习的关注与讨论不断升温。然而,如何在基础教育和高等教育中设计、开发和应用生本学习,学界尚未提出通用的综合框架。为了明确指导原则,促进学生主动学习,本文梳理了相关理论、应用案例与研究证据。生本学习的理论基础是认知建构主义、心理建构主义与自我决定理论。目前对这三大理论的独立研究已较为深入,但还需进一步探索三大理论的相互关系并综合提炼。本文认为:自主性、教学支架、现实受众是实施生本学习的三个关键因素;生本学习的内容包括动机、认知、社会交往与情感四方面,基本框架包括定向、掌握、分享三个步骤。实施过程包括:1)让学生自主掌控学习过程、明确学习意义并树立目标;2)提供元认知、程序性、概念性、策略性教学支架,支持学生自主开展学习、掌握学习内容;3)学生创作并广泛展示学习成果,而不仅仅由老师评分;实施生本学习有十条设计原则。本文主要为研究者与一线教师提供生本学习概念模型与实施原则,最终加强学生主动投入学习。本文首先按时间顺序回顾生本学习理论,并试图总结生本学习特征;然后梳理自我决定理论、认知建构主义与心理建构主义的内容与关键结构;最后提出定向、掌握、分享学习模型以及相应的设计原则。本文所提出的模型与原则将有助于师生创造良好的自主学习氛围,让学生得到有益的帮助,最终为现实受众呈现学习结果。

核心稳定性相关测试与摆臂和不摆臂下蹲跳高度的关系

目的:探究核心稳定性相关测试(CSRM)与摆臂和不摆臂下蹲跳(CMJ)的关系。方法:在美国某高校招募20名大学生,通过测力台采集受试者CMJ过程地面垂直支撑反作用力(VGRF)数据,运用机械能守恒定律计算摆臂CMJ高度(HAS)和不摆臂CMJ高度(HNAS)。CSRM包括躯干屈伸活动范围(TFE)、优势侧单腿站立(DLS)、优势侧单腿跳远(DLH)、躯干伸肌耐力(EE)、仰卧起坐(SU)5项测试,其中,躯干前屈活动范围(TF)和躯干后伸活动范围(TE)之和计为TFE。采用Pearson相关系数反映CMJ高度与CSRM的相关关系,采用多元线性回归法确定可以有效预测CMJ高度的CSRM。结果:DLH与HNAS具有显著性相关关系(P<0.05),两者共享了45.3%的变异度。DLH与HAS也具有显著性相关关系(P<0.05),两者共享了46.5%的变异度。TF和TE之差(DFE)与HAS和HNAS之差(DAN)具有显著性相关关系(P<0.05),两者共享了34.0%的变异度。结论:DLH是预测HNAS和HAS的良好指标,DFE是预测DAN的良好指标。在研究摆臂提高CMJ高度时,较大的TF和较小的TE应作为关键因素进行考虑。

石墨烯量子点荧光增强及pH响应特性研究

本文详细研究了交联剂1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)对石墨烯量子点(GQDs)光学性质的影响及原因。采用水热法制备了GQDs,并与EDC反应得到GQDs/EDC复合物,对GQDs和GQDs/EDC的光谱特性进行研究。使用PBS溶液以及人工胃液样品,研究pH对GQDs/EDC荧光影响规律及作用机理。实验结果表明:GQDs表面缺陷被EDC钝化,使得GQDs的荧光在小于1 min内迅速增强,并在5~20 min内保持稳定;相比单独GQDs,GQDs/EDC的荧光强度显著提升约264倍;pH响应实验表明,在pH值为1.75~4.01及4.01~9.28范围内,GQDs/EDC具有荧光和吸收强度线性响应规律。生物兼容性表明,在25~300μg/mL样品浓度下,人乳腺癌细胞存活率均大于80%;同时,对人工胃液pH具有较高的检测准确性,其相对标准偏差RSD≤1.10%。EDC介导的荧光增强,使GQDs在检测、传感、成像等领域更具优势。同时,GQDs/EDC灵敏的pH响应特性使其在pH值检测应用中具有良好前景。

自由落猫机器人的最优下落轨迹研究

机器人在未知复杂环境下作业时,有从高处跌落的风险,所以需考虑空中姿态调整能力,减轻由错误的着陆方式造成的伤害。针对机器人空中不能借助外力翻转的难点,仿照猫从空中跌落可安全着陆特性,研究仿落猫机器人空中姿态调整的最优下落轨迹问题。首先利用可以扭转的轴对称双刚体模型导出机器人的数学方程,因为角速度不可积,将落猫机器人的姿态控制问题转变成非完整系统的运动规划问题。由于系统具有高度非线性和强耦合,且传统方法需要提供目标函数不一定有的梯度信息,所以采用粒子群优化算法寻找以系统关节耗能为指标的目标函数最优解。最后实施数值仿真,结果显示改进算法对于落猫机器人轨迹规划是有效的。

超酷的蟾蜍联盟数学与科学的融合

“雄性蟾蜍通常比雌性蟾蜍小得多。”这句陈述和许多有关蟾蜍的网站和一些野外指南里的类似陈述，都可以作为我们将科学和数学融合起来探究自然现象的出发点。这是1个为期1周的研究两栖爬行动物的STEM夏令营，招收对象为4—6年级的女孩。我们的“Hop to It”夏令营，为女孩提供了真实的、可以亲身实践的科学经历，让她们养成STEM领域专家的思维方式和行为过程，

芦芽山华北落叶松林土壤剖面细菌群落分布格局

微生物群落是维持森林土壤生态系统结构和功能的关键组分.细菌群落在土壤剖面上的垂直分布对森林土壤碳库和土壤营养循环具有重要影响.利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了芦芽山华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林腐殖质层及0~80 cm土层细菌群落特征,探究影响土壤剖面细菌群落结构的驱动机制.结果表明,细菌群落的α多样性随土壤深度的增加显著单调降低,群落结构在土壤剖面上有显著差异.放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度随着土壤深度增加而降低;酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度随土层深度的增加而增加.RDA分析结果表明,土壤NH_(4)^(+)、TC、TS、WCS、pH、NO_(3)^(-)和TP是决定土壤剖面细菌群落结构的重要因子,其中pH的影响最为显著.分子生态网络分析表明,凋落物层和亚表层土壤(10~20 cm)细菌群落的复杂性较高,深层(40~80 cm)土壤细菌群落的复杂性相对较低.变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和放线菌门在华北落叶松土壤细菌群落结构和稳定性方面发挥重要作用.Tax4Fun的物种功能预测结果显示,沿着土壤剖面深度的增加,微生物的代谢能力逐渐下降.总之,华北落叶松林土壤细菌群落结构沿土壤垂直剖面呈现一定的分布格局,群落复杂性逐渐降低,深层土壤与表层土壤特有细菌类群差异显著.

纪念Freeman Dyson(192-2020)

1.生平简介1.1个人背景Freeman John Dyson(戴森)1923年12月15日出生于英国Berkshire郡Crowthorne.他的父亲是音乐家和作曲家George Dyson爵士;他的母亲Mildred Lucy,née Atkey是一位律师,后来成为一位社会工作者.Freeman有一个姐姐Alice,她回忆说,作为一个男孩子,他总是不停地算,周围摆放着许多百科辞典.按Freeman自己的话说,他大约6岁时开始对数学和天文感兴趣.