MgO单晶势垒磁性隧道结的第一性原理计算和实验研究

在MgO单晶势垒磁性隧道结中发现的室温高隧穿磁电阻现象,是近些年自旋电子学以及磁性隧道结磁电阻材料研究中的又一重大突破。本文主要评述和介绍2001年以来MgO单晶势垒磁性隧道结第一性原理计算和实验上的重要进展,以及介绍利用Layer-KKR第一性原理计算方法研究的Fe(001)/MgO/Fe、Fe(001)/FeO/MgO/Fe、Fe(001)/Mg/MgO/Fe、Fe(001)/Co/MgO/Co/Fe和Fe(001)/MgO/Fe/MgO/Fe等基于单晶MgO(001)单势垒及双势垒磁性隧道结材料的电子结构和自旋相关输运性质研究的最新进展。这些第一性原理定量计算的结果,不仅从物理上增强了对MgO单晶势垒磁性隧道结的电子结构和自旋相关输运特性的了解,而且对于研究新型室温磁电阻隧道结材料及其在自旋电子学器件中的广泛应用,具有一定的参考价值。

钴氧化物中晶格与自旋的关联耦合效应研究

强关联电子体系具有多序参量耦合且极易受到外场高效调控的特性.钴氧化物(LaCoO3)是一类典型的多铁性(兼具铁弹性和铁磁性)氧化物材料,受到了研究者们广泛和深入的研究.过去,针对钴氧化物的研究都集中于应力作用下的铁弹性相变和结构调控方面.近年来,研究人员新奇地发现钴氧化物薄膜在张应力作用下发生顺磁到铁磁相转变,但其根源一直存在较大争议.部分实验证据表明应力将会导致钴离子价态降低产生自旋态转变,而另一些研究者认为应力诱导的纳米畴结构会呈现高自旋态的长程有序排列,才是钴氧化物薄膜铁磁性的主要原因.本综述主要介绍近几年来钴氧化物薄膜和异质结中自旋与晶格之间关联耦合效应的系列进展.在保持钴离子价态不变时,通过薄膜厚度、晶格失配应力、晶体对称性、表面形貌、界面氧离子配位和氧八面体倾转等结构因素诱导钴氧化物薄膜的自旋态可逆转变,从而形成高度可调的宏观磁性.进而,研究者们利用原子级精度可控的薄膜生长技术构筑了单原胞层钴氧化物超晶格,通过高效的结构调控,实现了超薄二维磁性氧化物材料.这些系列进展不仅澄清了强关联电子体系中晶格与自旋等序参量之间的强耦合关系,而且为实现氧化物自旋电子器件所需的超薄室温铁磁材料提供了优良的候选者.

地下水铀污染的原位微生物还原与固定：在美国能源部田纳西橡树岭放射物污染现场的试验

总结了美国斯坦福大学和橡树岭国家实验室等在美国能源部田纳西州橡树岭综合试验基地进行的铀污染原位微生物修复阶段性试验结果.本试验利用微生物以乙醇为电子供体还原地下水和沉积物中的六价铀为不溶解的四价铀,使之原位固定化.随后通过加入溶解氧和硝酸盐来试验微生物还原后的地下水层中还原固定态铀的稳定性.通过预处理和长期间隔注入乙醇溶液,地下水中铀浓度从40～60mg·L-1降至0.03mg·L-1以下,达到了美国环保署饮用水的标准.还原的四价铀主要以U(Ⅳ)-Fe复合物的形态存在.结果表明,固定化后的四价铀只有在厌氧条件下才是稳定的,溶解氧和硝酸盐侵入地下水层后会使固定化的四价铀重新氧化为溶解态的六价铀.在试验过程中,采用多种分子生物学方法检测了微生物种群的变化和与铀氧化还原反应有关的功能微生物.本研究表明,在维持试验系统无氧和无硝酸盐的条件下,通过添加乙醇为电子供体可有效地促进地下水中土著功能微生物的活性,从而实现铀的原位还原固定与稳定.

基于FvCB模型的叶片光合生理对环境因子的响应研究进展

为提高叶片光合速率并更好地理解叶片光合生理对环境因子变化的响应机制,FvCB模型(C_3植物光合生化模型)常用于分析不同环境条件下CO_2响应曲线并预测叶片活体内光合系统的内在变化状况。系统介绍了FvCB模型的建立、发展过程和拟合方法等基本理论,综述了该模型在叶片光合生理对光、CO_2、水、温度和N营养等环境因子变化的响应机制中的应用研究。为进一步完善FvCB模型并更好地理解叶片活体内光合系统对环境因子变化的响应机制,未来拟加强以下研究:1)羧化速率与光合电子传递速率之间的联系;2)叶肉导度的具体组分及其对FvCB模型参数估计的影响;3)叶片气孔导度和叶肉导度对环境因子变化的调控机制。

凝聚法和分散法制备^(188)Re─硫化铼混悬液的比较研究

对凝聚法和分散法制备１８８Ｒｅ－硫化铼混悬液的条件进行了比较。条件试验结果表明。凝聚法的最佳条件为Ｎａ２Ｓ２Ｏ３和ＫＲｅＯ４的摩尔比３５：１．反应时间７─８ｍｉｎ：而分散法分别为７０：１和３０ｍｉｎ。随着超声时间的加长，硫化铼的颗粒逐渐变小。从而得出结论：凝聚法虽然比较简单，但标记率不高（约７０％），颗粒小。稳定性差；而分散法的标记率大于９６％，颗粒较大，且７２ｈ内均十分稳定。

冠层高度对毛竹叶片光合生理特性的影响

借助LI-6400便携式光合作用系统,研究了冠层高度对不同林龄毛竹(Phyllostachys pubescens)叶片光合生理特性和水分利用效率(WUE)的季节性影响,为促进毛竹林碳汇能力和生产力提升的林分结构调整等可持续栽培技术提供理论依据。结果表明:(1)出笋期,不同竹龄毛竹叶片净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日均值呈现出冠层上部小于冠层下部的梯度变化趋势,且2a生毛竹不同冠层Pn日均值大于3a生毛竹;孕笋行鞭期,不同林龄毛竹各时间点Pn值和日均值、以及2年生毛竹各时间点的Tr值均为冠层上部大于冠层下部。各生长季节,不同林龄毛竹个体叶片的气孔导度(Gs)均与Tr的变化趋势一致。(2)2年生毛竹各季节仅冠层上部叶片会出现"光合午休",而3年生毛竹仅于出笋期时各冠层叶片出现"光合午休"现象。(3)出笋期毛竹叶片WUE日均值随着冠层高度增加而增加,这种变化趋势不受竹龄影响;而孕笋行鞭期,仅2年生毛竹叶片WUE日均值随着冠层高度增加而下降。不同冠层高度的孕笋行鞭期毛竹叶片WUE日均值都显著高于出笋期;冠层高度对毛竹叶片气体交换特性和WUE的影响受生长发育关键期的季节因素影响,且毛竹叶片WUE与Gs之间存在负相关关系,其不受毛竹个体年龄和叶片冠层高度影响。(4)不同生长季节各冠层叶绿素a/b值均随着冠层高度下降而降低,不同林龄毛竹叶片叶绿素含量基本随着冠层自上而下呈逐渐增加的趋势。各生长季节,不同林龄个体叶片氮素含量、比叶重随冠层高度垂直变化趋势与叶片Pn日均值的垂直变化趋势一致。研究认为,毛竹不同冠层部位叶片通过改变形态、氮素含量来适应不同生长季节生长环境的变化,以便充分利用光能提高光合能力。

随机漂移粒子群算法的RZWQM替代模型参数优化

根区水质量模型(Root Zone Water Quality Model,RZWQM)被广泛应用于刻画土壤水文循环过程对作物生长的影响,并通过模型率定模拟指导农业生产管理。然而RZWQM模型的一次率定需要较长时间,在可接受时间范围内找到一组合适的模型参数是一件较困难的工作;同时传统的模型参数试错法依赖于使用者的专业知识和经验,也需要多次尝试才能达到较满意的模拟效果。提出使用稀疏网格方法建立RZWQM模型的近似替代模型,并使用随机漂移粒子群优化算法对替代模型进行自动参数优化,将优化后的参数用于RZWQM模型的实际应用模拟。替代模型近似精度高,率定速度快,大大节省了模型参数优化的计算开销。最后将提出的稀疏网格近似替代模型方法结合随机漂移粒子群优化算法使用美国爱荷华州5年玉米-大豆间中的作物产量、排水流量、NO-3-N流失量田间实测数据进行了验证分析。结果显示该方法能够极大地提高模型参数优化效率和节省人力;同时,通过模型性能评价指标PBIAS、NSE和RSR的数值比较也表明该方法优化后的RZWQM模型性能要好于传统试错法的模型性能。

缀块性和缀块动态:Ⅰ.概念与机制

缀块性(patchiness)是自然界中最为普遍的现象之一,它存在于各种生态学系统的每一时空尺度上。森林、农田、草地、湖泊等生态系统,通常构成景观缀块(landscape patches),每一景观缀块内部又具有大小、持续时间以及内容都不同的各种缀块。在不同时。

^(188)W-^(188)Re发生器的研制

采用国产层析用氧化铝为吸附剂研制了^（１８８）Ｗ－^（１８８）Ｒｅ发生器。以生理盐水为淋洗剂，在１０ｍＬ的收集体积内，１８８Ｒｅ的收率至少在三个月内可稳定在７０％－８０％（在衰变校正后）。淋洗曲线的重现性很好，峰位置基本不变。得到的１８８Ｒｅ组分有极高的核纯度和放化纯度（＞９５％），且其中铝的含量、钨的漏穿都很低。

缀块性和缀块动态:Ⅲ.生态与进化效应

自然界各种等级系统都普遍存在时间和空间的缀块性。它反映了系统内部或系统间的时空异质性,影响着生态学过程。不同缀块的大小、形状、边际性质以及缀块间的距离等空间分布特征构成缀块性的差异,并控制生态过程的速率。某一空间特有的缀块性也是生态过程的结果。

采用稳健统计与B样条函数处理频率扰动记录单元异常数据

北美电网监测系统(FNET)是在配网侧实时采集电网频率的广域测量系统。由于硬件故障或网络中断,频率扰动记录单元(FDRs)采集的数据不可避免地包含尖峰或缺失数据段等异常数据,在剔除尖峰同时常用的一维中值滤波,弱化频率波动的细节信息无法弥补缺失数据段。针对此一问题,提出了融合稳健统计和B样条函数的频率异常数据处理方法,它通过设定阈值辨识尖峰值,采用B样条基函数的线性组合重构原始频率序列,引入曲线粗糙度控制B样条基函数学习过程中存在的过拟合问题。该方法仅在局部范围内处理频率异常数据,能最大限度地保留频率波动信息,且计算简洁,能实现任意阶B样条函数的构造及学习,易于推广到其他时间序列的数据预处理。

基于数字图像相关的近熔池应变场原位测量

焊接时进行原位应变测量可以直接观测焊接过程中的力学现象,同时也可以用于验证焊接过程计算机模型。目前常见应变测量方法主要采用应变片,无法得到全场应变。使用数字图像相关(DIC)技术,测量了在不锈钢厚板表面进行激光堆焊时熔池周围的应变场分布,直接观测由于焊接过程中的非均匀热膨胀造成的焊接热影响区及其周围材料的变形。结果表明,在熔池侧面存在一定的负应变。在熔池后,随着材料逐步冷却,最终形成了正应变。

植物体系中甲酯酶的底物专一性的理论研究（英文）

酶对天然底物的高度专一性是酶的特点之一.然而关于酶是如何对底物具有高度专一性以及识别能力,我们的理解仍然缺乏.本文以植物体系中发现的一组甲酯酶(MESs)对一些底物[包括水杨酸甲酯(Me SA),茉莉酮酸甲酯(Me JA)和吲哚-3-乙酸甲酯(Me IAA)]的催化反应为例,报道了同源建模和理论计算对茉莉酮酸甲酯酶(At MES10)和水杨酸结合蛋白2(SABP2)的研究结果.基于简单的锁-钥匙理论(底物与酶结合时不发生基团的碰撞或严重排斥),以底物对接到酶的活性部位(即底物中—COO的一部分占据可被催化丝氨酸亲核进攻的位置)为原则,可以在空间上为酶对底物的专一性提供解释.模拟结果表明,SABP2可对Me SA有高活性,对Me JA和Me IAA有低或无活性;At MES10可对Me JA有高活性,而对Me SA和Me IAA有低或无活性,这与实验结果相一致.因此,相关酶的结构预测与计算机模拟对了解酶的底物专一性具有重要的意义.

气态硝酸在钙质山毛榉森林中沉降通量的研究

1987年5月至12月,在联邦德国哥廷根森林中,位于树冠不同高度上完成了气态硝酸浓度分布的测定。同时,还测定了森林中大气扩散参数。用模式计算出气态硝酸的沉降速度和沉降通量。结果表明,气态硝酸沉降通量平均约为26kg HNO_3—N/a·ha,气态硝酸浓度平均约为0.88μgHNO_3—N/m^3,夜间浓度下降,43m处(树冠上面)气态硝酸浓度高于33m(树冠中)。在第1至第10个实验里气溶胶中气态硝酸与硝酸盐的比值是0.3,而在第11～14个实验中约为1～3。

缀块性和缀块动态:Ⅱ.描述与分析

在生态学中,“缀块”(patch)的概念早已在植被群落和海洋生态系统中浮游动植物空间分布研究中广泛应用。A.S.Watte早在1947年就强调缀块在植物群落结构分析中的重要性。实际上,缀块存在于地球的任何地方。

基于原位测量的钨极惰性气体保护焊焊接过程高温应变表征与计算

采用数字图像相关(DIC)方法与有限元法相结合模拟钨极惰性气体保护焊(GTAW)焊接过程高温应变的演化规律.利用DIC方法获得整个焊缝热影响区的高温应变,并用ABAQUS软件模拟计算GTAW焊接过程的温度场和应变场,将计算结果与DIC方法所得高温应变进行对比.同时,通过原位测量焊缝热影响区的高温应变,验证了DIC方法表征焊接过程高温应变的可行性以及有限元法模拟结果的合理性.

一种在表面形成Al_2O_3膜的新型耐热奥氏体不锈钢

一类以在材料表面形成Al2O3膜的奥氏体不锈钢(AFA)的开发正如火如荼地在全球展开。这类合金与传统的、在其表面形成Cr2O3膜的不锈钢相比,在不牺牲其成本、蠕变抗力和可焊性等其它性能的同时具有更高的使用温度和更好的耐环境侵蚀能力。作者简要介绍了该合金的开发方法和其抗氧化和蠕变抗力方面的数据。

在申请教职中“再造”自己

Matthew Kelly在《The Rhythm of Life》一书中写道：“Who you become is infinitely more important than what you do or what you have. The meaning and purpose of life s for you to become the-best-version-of-yourself.”两年来．我在混沌中寻找前进的方向．在奔跑和思考中成长。

用MCNP计算^252Cf源中子活化分析装置的中子通量

本文介绍蒙特卡罗方法计算中子传输程序集，用来计算了黑龙江省技术物理所＾２５２Ｃｆ源中子活化分析装置中的中子通量，与实际测量结果进行了比较，还计算了装备各表面处的中子与光子通量，考核了装置的防护屏蔽性能。

全球生态系统服务与自然资本的价值估算

编者按：地球上的生态系统是一种复杂的生命支持系统，生态系统对人类的贡献，在生态学研究中经常用“社会效益和经济效益”来表述，是可以用经济价值来估算的。然而，由于其复杂性和不确定性，对这两个效益如何进行估价，一直是困扰生态学家和经济学家的重要问题。Ｃｏｓ...