检索结果-内蒙古大学图书馆

电工技术学报 2024年第24期39卷 7933-7949页

作者：陈媛段文献何怡刚黄小贺安徽大学人工智能学院合肥230601 汽车仿真与控制国家重点实验室(吉林大学) 长春130022 武汉大学电气工程与自动化学院武汉430000

准确的电池健康状态估计可以保证锂离子电池可靠安全运行,减少系统不必要的维护成本。采用机器学习算法虽然能够获得精确的电池健康状态(SOH),但是其估计精度严重依赖于算法中的参数,普适性差,且会受到传感器噪声的影响。该文提出一种... 详细信息

准确的电池健康状态估计可以保证锂离子电池可靠安全运行,减少系统不必要的维护成本。采用机器学习算法虽然能够获得精确的电池健康状态(SOH),但是其估计精度严重依赖于算法中的参数,普适性差,且会受到传感器噪声的影响。该文提出一种结合降噪自编码器(DAE)和门控递归单元的递归神经网络(GRU-RNN)的混合模型进行电池的SOH估计,以提高算法估计精度及抗干扰能力。首先,利用电压-容量模型来重构电池恒流充电和放电阶段的电压曲线,以减小传感器噪声对SOH估计的影响;其次,从电压曲线和增量容量(IC)曲线中提取相关特征作为SOH估计模型的输入;再次,利用DAE对带有噪声的输入特征进行无监督的训练,可以增强模型的鲁棒性;最后,在输入特征含有噪声的情况下,利用提出的DAE-GRU-RNN算法与其他SOH估计算法进行对比验证。结果表明,该文提出的算法精度更高,相对误差比GRU-RNN和深度神经网络(DNN)模型小6.39%~23.23%。利用部分电压曲线获得的特征数据进行电池SOH预测时,该算法依然具有较高的电池SOH估计精度。

关键词：电池健康状态估计降噪自编码器门控递归单元的递归神经网络无监督训练

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聚轮烷互锁结构的单分子力化学研究

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高分子学报 2022年第10期53卷 1279-1286页

作者：李占东鞠华强黄飞鹤张文科吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室化学学院长春130012 化学工程国家重点实验室浙江大学化学系杭州310027

基于冠醚和二级铵盐的轮烷体系是一类重要的超分子机器.理解外力作用下该轮烷体系的解离及结合机制,将有助于开发基于轮烷体系的力学响应材料.基于原子力显微镜(AFM)的单分子力谱(SMFS)是研究这种超分子弱相互作用的有效方法.为了提升... 详细信息

基于冠醚和二级铵盐的轮烷体系是一类重要的超分子机器.理解外力作用下该轮烷体系的解离及结合机制,将有助于开发基于轮烷体系的力学响应材料.基于原子力显微镜(AFM)的单分子力谱(SMFS)是研究这种超分子弱相互作用的有效方法.为了提升实验效率并降低界面非特异性相互作用对单分子力谱实验的干扰,通过合理的分子设计和聚合方法,将单体轮烷结构单元聚合,形成轮/轴首尾相连的聚互锁结构.通过将该聚合物桥联于AFM针尖与固体基片之间,并对该聚合物进行恒速拉伸操纵,实现了聚轮烷互锁结构的动态打开与形成过程的原位观测.实验结果显示,外力作用下聚轮烷结构中的重复单元依次打开,产生了具有锯齿状平台的力学信号,该锯齿状信号的力值体现出对拉伸过程中力加载速率的依赖性,随着力加载速率从600 pN/s升高至90000 pN/s,其力值从~84 pN升高至142 pN.往复拉伸实验结果显示,该聚轮烷结构的形成是一个自发、可逆的过程,且结合力值随着松弛速率的增加而降低.通过结合动态力学谱及相关动力学模型,得到该轮烷体系的结合速率常数为1.3×10^(4)s^(-1),解离速率常数为0.26 s^(-1),平衡态自由能为-34.6 kJ/mol,并绘制出其解离与结合的能量路径.本研究深化了对基于冠醚和二级铵盐的轮烷体系力学稳定性及结合与解离机制的认识,为基于轮烷的材料体系力学性质调控及理性设计提供了重要参考.

关键词：聚轮烷超分子材料单分子力谱力化学

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聚合物力化学的单分子力谱研究

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中国科学：化学 2023年第4期53卷 708-720页

作者：卢胜杰宋宇张文科超分子结构与材料国家重点实验室吉林大学化学学院长春130012

研究聚合物在力致结构转变过程中的分子机制,进而建立起材料的构效关系,对于力响应聚合物材料的设计和精准制备至关重要.然而由于真实材料体系的复杂性,使用传统的测量方法很难从分子水平精准表征上述过程.基于原子力显微镜(AFM)的单分... 详细信息

研究聚合物在力致结构转变过程中的分子机制,进而建立起材料的构效关系,对于力响应聚合物材料的设计和精准制备至关重要.然而由于真实材料体系的复杂性,使用传统的测量方法很难从分子水平精准表征上述过程.基于原子力显微镜(AFM)的单分子力谱(SMFS)可以操纵单个聚合物链,是一种研究单个分子力学和动力学性质的有效技术.本文首先重点介绍了力化学的基本概念、影响因素和自由聚合物链单分子力化学的最新进展,按照共价键、配位键及氢键体系的顺序展开.然后讨论了SMFS技术在凝聚态体系的单链力学响应中的应用,包括用于聚合物单晶研究的AFM-SMFS方法的建立,链组成、构象、折叠模式以及环境对力诱导聚合物单晶熔融和纳米力学性能等影响规律的探究.希望本文将引起材料、化学和计算研究界的进一步关注,并加深科研人员们对聚合物结构-性质(功能)关系的理解.

关键词：聚合物力化学半结晶聚合物分子机器单分子力谱原子力显微镜

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Anderson型多金属氧簇DNA嵌入剂

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中国科学：化学 2023年第7期53卷 1247-1256页

作者：尹方方李豹吴立新超分子结构与材料国家重点实验室吉林大学化学学院长春130012

DNA嵌入剂通过非共价作用进入到DNA碱基对,可改变DNA的二级结构,影响DNA的性质.已有DNA嵌入剂多为有机分子,而具有丰富功能性的多金属氧簇DNA嵌入剂尚未报道.本文通过共价修饰将三种具有DNA嵌入能力的有机基团连接到Anderson型多金属氧... 详细信息

DNA嵌入剂通过非共价作用进入到DNA碱基对,可改变DNA的二级结构,影响DNA的性质.已有DNA嵌入剂多为有机分子,而具有丰富功能性的多金属氧簇DNA嵌入剂尚未报道.本文通过共价修饰将三种具有DNA嵌入能力的有机基团连接到Anderson型多金属氧簇上,并用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和圆二色光谱对其与DNA的作用强度进行评估.研究表明,在空间位阻和嵌入作用的共同影响下,含有苯并菲咯啉四酮的多金属氧簇杂化物与DNA具有最强的结合能力,结合常数达到10~4L mol^(-1).透射电子显微镜和原子力显微镜结果表明嵌入结合对多金属氧簇杂化物和DNA的形貌都有显著影响.本文的工作将DNA嵌入剂研究扩展到了多金属氧簇领域,为更多功能性DNA嵌入剂的开发提供了新思路.

关键词：多金属氧簇 DNA嵌入剂非共价作用有机共价修饰

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计算机模拟辅助设计聚合物接枝纳米粒子的构筑

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科学通报 2023年第7期68卷 729-740页

作者：薛耀红贺敏伟刘鸿吕中元广东财经大学信息学院广州510320 华南师范大学环境学院环境理论化学教育部重点实验室广州510006 吉林大学化学学院理论化学研究所超分子结构与材料国家重点实验室长春130023

优化聚合物纳米复合材料性能的关键在于实现对纳米粒子表面配体链的可控调节,包括对链分子量、分散性、接枝密度等的精细调控.由于实验受限于表征手段,理解纳米粒子接枝聚合物的动力学机理仍有不小的难度.计算机模拟能够以微观或介观的... 详细信息

优化聚合物纳米复合材料性能的关键在于实现对纳米粒子表面配体链的可控调节,包括对链分子量、分散性、接枝密度等的精细调控.由于实验受限于表征手段,理解纳米粒子接枝聚合物的动力学机理仍有不小的难度.计算机模拟能够以微观或介观的视角去动态地研究该过程,是明确纳米粒子接枝聚合物结构与动力学影响因素的有力工具.本文以本课题组近年来的计算机模拟工作为主线,对当前在聚合物接枝纳米粒子的构筑领域所取得的系统性和创新性成果进行总结和评述,从聚合物接枝纳米粒子的结构特征、基于“接枝到表面”(grafting-to)和“从表面接枝”(grafting-from)两种策略分别构筑聚合物接枝的纳米粒子体系等3个方面进行介绍,对两种接枝过程的动力学主控因素进行阐述,为聚合物纳米复合材料的设计和调控提供新思路.

关键词：接枝接枝密度分散性纳米粒子

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光电半导体材料的理论设计

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科学通报 2023年第17期68卷 2221-2238页

作者：李木琛王新江颉家豪王啸宇邹洪帅杨晓雨张立军吉林大学材料科学与工程学院集成光电子国家重点实验室汽车材料教育部重点实验室计算方法与软件国际中心长春130012

光电半导体作为一种可以将光能和电能相互转换的材料,近几十年来,在能源和电子信息等领域得到广泛应用.随着计算机算力的提升和理论算法的发展,理论设计方法可以在短时间内探索成百上千种材料,相比于采用试错法的实验方式,具有开发周期... 详细信息

光电半导体作为一种可以将光能和电能相互转换的材料,近几十年来,在能源和电子信息等领域得到广泛应用.随着计算机算力的提升和理论算法的发展,理论设计方法可以在短时间内探索成百上千种材料,相比于采用试错法的实验方式,具有开发周期短且成本低等特点,逐渐成为新材料研发的关键步骤.通过将物理原则与高通量计算、智能优化算法和机器学习等理论设计策略相结合,可以准确高效地探索性能优异的光电半导体材料.本文概述了光电半导体材料的设计策略和研究进展.首先,介绍基于第一性原理计算光电性质的方法,并分析相关物理性质的成因及其在光电半导体设计方面的意义;然后,结合具体的研究成果对高通量材料筛选、物理原则导向的材料设计、基于智能算法的材料搜索和基于机器学习方法的材料发现等不同的光电半导体设计策略进行概述,为该领域的理论设计方向提供指导原则;最后,对光电半导体设计方面的工作进行总结,并对该领域未来的发展进行展望.

关键词：光电半导体理论设计策略高通量筛选智能优化算法机器学习

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杂原子掺杂石墨烯的制备及其作为超级电容器电极材料

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化学进展 2023年第7期35卷 1005-1017页

作者：吴云鹏王晓峰李本仙赵旭东刘晓旸吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室长春130012 长春理工大学化学与环境工程学院长春130022

石墨烯具有比表面积大、导电性高等特点,在电化学储能领域得到了广泛的关注。然而其作为电极材料时体积能量密度较低,因此在应用中存在着一定的困难。杂原子掺杂是一种提高石墨烯电化学性质的有效手段,可以增强石墨烯作为电极材料时的... 详细信息

石墨烯具有比表面积大、导电性高等特点,在电化学储能领域得到了广泛的关注。然而其作为电极材料时体积能量密度较低,因此在应用中存在着一定的困难。杂原子掺杂是一种提高石墨烯电化学性质的有效手段,可以增强石墨烯作为电极材料时的储能性能。本文概述了杂原子掺杂石墨烯的制备方法,介绍了不同种类的杂原子掺杂对石墨烯电化学性质的影响,及其应用于超级电容器的代表性工作,最后展望了该研究领域未来的发展方向。

关键词：石墨烯杂原子掺杂超级电容器能量储存

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苯乙烯及其衍生物的生物氨羟化反应用于β-氨基醇的高效合成

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Chinese Journal of Catalysis 2023年第1期44卷 171-178页

作者：胡瑞文龚安界廖浪星郑颜欣刘鑫吴鹏李福帅郁慧丽赵晶叶龙武王斌举李爱涛湖北大学生命科学学院工业生物技术湖北省重点实验室省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室湖北武汉430062 厦门大学化学化工学院理论与计算化学福建省重点实验室固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门360015

氨基醇是非常重要的手性砌块,广泛用于药物、天然产物、氨基酸及其手性助剂的合成.迄今为止,超过300000种含有此类结构单元的化合物已被报道,其中包括2000多种天然产物、80多种已获批准的药物以及超过100种候选药物.鉴于β-氨基醇的重... 详细信息

氨基醇是非常重要的手性砌块,广泛用于药物、天然产物、氨基酸及其手性助剂的合成.迄今为止,超过300000种含有此类结构单元的化合物已被报道,其中包括2000多种天然产物、80多种已获批准的药物以及超过100种候选药物.鉴于β-氨基醇的重要作用,对映选择性高效合成β-氨基醇具有非常重大的意义.过去几十年,研究人员一直致力于β-氨基醇高效合成方法的开发.其中,通过利用过量的胺作为胺供体直接与环氧化物进行氨解反应,是合成β-氨基醇最为实用和认可的方法之一.此外,科学家也开发了使用各种路易斯酸或在不同有机溶剂中反应的化学法来提高环氧化物氨解反应的效率.然而,这些方法普遍存在反应温度高、催化剂用量大、催化剂对水敏感以及有机溶剂危害大等缺陷.为了解决这些问题,研究人员进一步开发出了水溶液体系中不依赖催化剂的环氧化物氨解反应,用于氨基醇高效合成.但该方法仍然需要以高反应活性的环氧化物作为起始原料,导致其在选择性控制和后期应用方面存在一定的问题.此外,环氧化物(尤其是手性环氧化物)难以制备,通常需要金属催化剂在苛刻的反应条件下进行.相比之下,以廉价易得的烯烃作为底物,通过Sharpless不对称胺羟化反应合成氨基醇是一种极具潜力的方法,但该方法对许多类型烯烃如末端烯烃的催化活性很低.针对上述问题,本文发展了一种酶法催化烯烃不对称氨羟化反应,采用一锅法合成光学纯的β-氨基醇,它以血红素依赖性细胞色素P450单加氧酶或黄素(FAD)依赖性苯乙烯单加氧酶作为催化剂.首先,催化烯烃不对称环氧化生产手性环氧化物中间体,然后利用苯胺作为胺供体与环氧化物发生自发的化学氨解反应,从而合成相应光学纯的β-氨基醇.利用cluster-continuum(HCC)模型计算结合实验研究了环氧化物中间体与苯胺的氨解机理以及水分子在该反应中的关键作用.结果表明,产物β-氨基酸的光学纯度是由酶促反应中形成的环氧化物的绝对构型所决定.基于此,本文发掘了具有不同立体选择性的P450单加氧酶或苯乙烯单加氧酶,用于催化苯乙烯和苯胺的氨羟化反应,并对反应条件,包括底物浓度、胺供体浓度以及底物添加方式进行优化,分别高效地合成了(S)-和(R)-构型的两种氨基醇,得率均为90%,产物的ee值分别为90%和99%.最后,对该生物催化体系进行了底物谱的拓展,用于催化苯乙烯及其衍生物与苯胺的分子间的氨羟化反应,实现了多种相应(R)-或(S)-构型β-氨基醇的高效合成,得率为87%-97%,ee值为90%-99%.综上,本文开发的人工生物催化体系,为光学纯的β-氨基醇的高效合成提供了一种高效、绿色环保的新策略.

关键词：氨羟化反应 β-氨基醇烯烃单加氧酶环氧化物氨解化学酶反应

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SERS纳米探针对电刺激过程中细胞内产生活性氧的检测

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高等学校化学学报 2022年第6期43卷 103-111页

作者：陈嘉敏曲孝章齐国华徐蔚青金永东徐抒平吉林大学化学学院超分子结构与材料国家重点实验室长春130012 吉林大学化学学院理论化学研究所长春130012 中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室长春130022 吉林大学第一医院长春130031

电刺激是用于细胞内紊乱电活动引起疾病的一类重要治疗方式.在电刺激过程中是否会诱导细胞内活性氧(ROS)水平的改变,以及常规抗氧化抑制药物与电刺激治疗同时运用带来的影响,目前尚未有相关研究.本文设计了一种具有较好生物相容性的金/... 详细信息

电刺激是用于细胞内紊乱电活动引起疾病的一类重要治疗方式.在电刺激过程中是否会诱导细胞内活性氧(ROS)水平的改变,以及常规抗氧化抑制药物与电刺激治疗同时运用带来的影响,目前尚未有相关研究.本文设计了一种具有较好生物相容性的金/银核壳纳米棒表面增强拉曼(SERS)活性探针,用于电刺激过程中细胞内产生ROS的检测.将该探针与细胞共孵育,使其内化入细胞,对细胞进行不同时间的电刺激,利用拉曼光谱对SERS探针的信号进行检测.实验结果表明,随着电刺激时间的延长,SERS信号减弱,说明细胞内产生ROS的量明显增加.该传感机制是利用ROS能刻蚀金/银核壳纳米棒的银壳,从而使其变薄引起SERS信号减弱.抗坏血酸(AA)和谷胱甘肽(GSH)两种抗氧化抑制剂类药物与电刺激同时运用时,可观察到它们会对电刺激过程产生的ROS有清除作用.该研究发展了一类用于细胞内ROS检测的光谱方法,也为异常的氧化应激和肿瘤治疗过程中的组合用药提供了建议.

关键词：活性氧表面增强拉曼光谱电刺激原位检测

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液态凝聚态调控的分散质组装及功能

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化学进展 2022年第7期34卷 1600-1609页

作者：李豹吴立新吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室化学学院长春130012

凝聚态化学是研究利用分子间作用力构筑凝聚态物质多层次结构实现物质功能和化学反应的新研究领域。相比于固态凝聚态化学,液态凝聚态化学研究涉及多相态,如液态凝聚态如何影响分散质的存在状态和功能特性等重要课题。从凝聚态化学的角... 详细信息

凝聚态化学是研究利用分子间作用力构筑凝聚态物质多层次结构实现物质功能和化学反应的新研究领域。相比于固态凝聚态化学,液态凝聚态化学研究涉及多相态,如液态凝聚态如何影响分散质的存在状态和功能特性等重要课题。从凝聚态化学的角度认识分散质在其中的聚集行为不但有利于获得预期的分子存在结构状态,而且可以探索环境条件对组装结构形成的过程认识。本文在对液态凝聚态的物理化学性质,尤其是与溶质分散和聚集相关方面进行简要概述的基础上,选取典型示例分别阐述了液态凝聚态在分散质组装过程、组装与解组装以及组装体结构转变等方面的作用。在液态凝聚态对物质性质影响方面,从其对染料分子的紫外-可见吸收、电子转移、手性调控以及催化等几个方面进行了讨论。在这些过程中,作为连续相的液态凝聚态的介电常数、极性以及黏度等性质对于分散相的存在状态和性质起到了关键作用。然而,受现有仪器检测范围的限制,液态凝聚态与分散质之间的快速、多变且细微的作用力很难在时间和空间上进行准确测定,而从实验和理论两个方面进行相互拟合来说明液态凝聚态的作用是一个重要且行之有效的策略。

关键词：液态凝聚态分散质组装功能化

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