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小转角双层石墨烯体系的结构和新奇量子物态研究进展
层间转角在层状堆垛的二维材料体系中提供了一个全新的自由度来调控其结构与性质。近几年,相关方面的研究引起了广泛的关注。早在2012年,何林课题组就开始关注转角对双层石墨烯结构和电学性质的影响,测量了不同转角双层石墨烯的两个范霍夫峰的峰间距能量与转角大小的关系[1],并预言该体系中的准粒子具有可调控的手征性[2],研究了应变结构在该体系产生的赝磁场和赝朗道能级[3]。2015年,何林团队发现双层转角石墨烯体系费米速度随角度减小而迅速下降,证明在转角为1.1度(第一魔转角)附近时费米速度降为零[4],并于2017年,在转角接近魔转角的双层石墨烯体系观察到强电子-电子相互作用[5]。2018年初MIT的Pablo课题组在魔角双层石墨烯观察到电子-电子相互作用导致的关联绝缘体态和超导态,魔角双层石墨烯物性研究迅速成为过去两年凝聚态物理研究的最大热点。 近期,何林课题组发展了一套方法,能够可控地制备利于扫描隧道显微镜系统(STM)研究的双层转角石墨烯,并利用STM研究了小角度双层石墨烯的性质,深入探索该体系由于电子-电子相互作用导致的平带简并度解除和新奇强关联量子物态的关联。例如,何林课题组与合作者发现当小转角体系的平带被部分填充时,电子-电子相互作用会解除平带的谷赝自旋简并度,在体系中产生很大的轨道磁矩(每个莫尔约10μ_B),由于轨道磁矩和磁场的耦合,谷极化态的劈裂能量会随着外加磁场线性增大[6]。同样的结果也在应变引起的平带中观察到了,当双层石墨烯的转角接近魔角时,体系中微小的应变结构可以使两个范霍夫峰之间出现一个新的零能量平带(赝朗道能级),何林课题组与合作者发现电子-电子相互作用会解除赝朗道能级的谷赝自旋简并度,产生轨道磁性态[7]。这些结果表明小转角石墨烯体系是研究二维轨道磁性态和量子反常霍尔效应的理想平台。在角度大于魔角的小转角双层石墨烯中,何林课题组与合作者证明电子-电子相互作用依然会起重要作用,并有可能产生完全不同于魔角双层石墨烯的新奇强关联量子物态。例如在1.49度的样品中,他们证明电子-电子相互作用解除了体系平带中的自旋和谷赝自旋的简并度,产生了一种全新的自旋和谷极化的金属态[8],这一结果进一步拓宽了转角体系新奇强关联量子物态的研究范围。 除了电学性质受层间转角的调制,在双层转角石墨烯体系,由于层间堆垛能与层内晶格畸变引起的应变能的竞争,其原子结构也会随着角度发生改变。最近,何林课题组系统研究了双层转角石墨烯结构随着角度的演化,发现当转角大于魔角时,体系可以看作两个独立的刚性石墨烯层发生扭转,层内晶格畸变几乎可以忽略(定义为非重构结构);当转角小于魔角时,由于莫尔条纹周期较大,层间堆垛能占主导,从而引起晶格畸变产生堆垛的畴界(domain wall)网格(定义为重构结构)。这种畴界的两边都是Bernal堆垛的双层石墨烯(分别为AB堆垛和BA堆垛),能传输谷极化的电流(图一)。我们利用STM证明非重构和重构的两种结构在魔角附近都能稳定存在。进一步,我们发现利用STM针尖脉冲可对魔角双层石墨烯的非重构和重构结构进行切换,从而开关其二维导电拓扑网格。同时,我们发现在强关联效应中起到重要作用的魔角双层石墨烯平带的带宽也能在这一过程中被调控[9]。相关成果近日刊发在物理学期刊《Physical Review Letters》上。何林教授课题组博士生刘亦文为第一作者,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的苏赢博士为文章的共同第一作者,何林教授为通讯作者。
北京师范大学 2021-04-10
几种新型填料在低界面张力体系萃取塔中的研究和应用
本项目根据润滑油精制萃取塔改造的迫切需要,利用先进的测试手段,系统地研究了金属Intalox等国外引进的新型填料用于低界面张力体系时的两项流动,轴向返混,传质特性和设计方法:/line针对高孔隙率新型填料用于低界面张力体系的特点,提出了新的填料萃取塔液泛速度的计算方法,可用于润滑油精制生产装置的核算和设计;/line用光导纤维探针式比色计和计算机在线数据采集系统,可靠地测定单项和两项流动情况下的轴向扩散系数,并用随机模型成功地进行了关联;/line通过拟合实测的两项浓度剖面,求得了文献中罕见的“真实”体积传质系数,为在扩散模型的基础上,比较准确地模拟填料萃取塔的传质性能提供了依据;/line突破了长期沿用气-液传质设备液体分布器的设计方法的局限,研究了对工业填料萃取塔性能具有重要影响的液液分配器的性能和设计方法,编制了优化设计的计算机程序;首次建立了复合型填料萃取塔诊断专家体统,具有一定的实用价值
清华大学 2021-04-10
精馏塔、吸收塔及解析塔的设计和旧塔改造
本人从事新型垂直筛板塔的研究多年,发表了关于新型垂直筛板板结构,出口堰尺寸,点效率,板效率的论文八篇,受到国际关注。其二篇论文被美国工程索引及美国化学化工文摘收录,其中一篇论文被法国一家公司索取。   新型垂直筛板塔(简称VST)是日本三井公司于上世纪七十年代初开发的一种气液并流接触塔板。它是一种以气相为连续相,液相为分散相的高效新型塔板,其处理能力达到普通塔板的1.5-2倍,板效率高于一般塔板的10%-20%,操作范围宽,压降低。该种塔板在日本已大量应用。    本人经过理论和实验研究,发现板孔,帽罩及出口堰对塔的处理量及塔板的分离效率影响较大。因此,旧塔可经过改造,提高塔的分离效率,降低生产成本,创造经济效益。同时,建议新企业建厂时,采用新型垂直筛板塔作为分离塔设备(精馏塔,吸收塔,解析塔),欢迎来面谈。
武汉工程大学 2021-04-11
沈其荣教授团队揭示真菌孢子传播和进化权衡分子机制
南京农业大学资环学院沈其荣教授团队以木霉菌为研究材料,通过生态遗传学方法,解析了一类表面活性小分子蛋白Hydrophobin(HFB)参与真菌分生孢子传播,进而影响其环境适应性与物种分化的分子机制, 真菌进化生物学由于化石证据的缺乏、群体间生活史迥异以及同时具有无性和有性生殖现象等问题而发展相对缓慢;另一方面,也正是因为这些独有的特性,真菌具有高度生态可塑性,因而可作为进化生物学研究的极佳对象。高等丝状真菌通过在分生孢子表面“涂”上一层由表面活性小分子蛋白HFB组成的“疏水涂层”而实现孢子的风媒传播等功能。研究人员针对姐妹种木霉T. harzianum(Th)和T. guizhouense(Tg)的高表达hfb基因(hfb4和hfb10)构建了基因敲除突变体库,并分别对突变体进行了风媒和水媒的传播模拟试验,发现不同菌种有各自偏好的传播方式。研究人员对突变子进行抗逆性、生长和繁殖能力测试,发现HFB4的移除不仅显著影响真菌的生态适应性(Fitness),且同一HFB对真菌适应性的贡献力即便在遗传背景相近的菌株间也差异显著。基于此,研究人员分别对两个种群的hfb4(及hfb10)进行了自然选择压力计算,发现来自Th的hfb4受到强正向选择压力驱使。结合其生理生态习性(图1),研究人员猜测,Tg可能起源于水生环境,其孢子为脱离亲代生境,需要通过风媒传播至别处,且在高空中传播要求其孢子可以耐低温和UV照射,Tg具有上述特征;而Th则更偏向于利用雨水或昆虫进行传播,其确切的传播偏好有待进一步研究。在整个进化历程中,hfb4对菌株生态适应性的净贡献率是物种多个指标或特性进化权衡(compromise)的结果,例如hfb4的存在可提高Tg孢子的风媒传播能力,但却会相应“牺牲”掉一些耐低温特性。 在本研究中,研究人员结合人工智能(AI)技术开发了一套可高通量监测丝状真菌生长和繁殖能力的技术集合——REPAINT。REPAINT技术不仅扩充了真菌环境适应性评价体系的指标内容,使基于纯培养方式的数据采集实现高通量智能化和标准化,而且允许针对不同真菌类群实行定制化调整。
南京农业大学 2021-02-01
用于船舶和海洋装备的长效防腐防污新材料与制备技术
一、概述 (一)腐蚀  腐蚀是船舶和其它海洋服役装备全寿命周期内存在的共性问题;  引起船舶和海洋装备不可用天数增加,产生巨额维修费用;  增加发生重大事故的概率。 (二)污损 已探明的海洋生物20余万种,其中约有4000-5000种生物能造成污损; 船舶、码头、浮标、水管、石油平台、养殖设施易受海洋生物附着污损; 污损增加船底粗糙度、降低航速、增加燃料消耗(水线以下船壳污损5%,燃料将增耗10%;污损大于50%,燃料将增耗40%以上); 产生巨额的清污与防污费用。 (三)国内外现状 1、表面腐蚀防护技术 防腐涂料:常用防腐技术,期效一般为1-5年; 热喷涂:可用于舱内防腐,但不适用于与海水接触区域; 激光熔覆:熔覆层与基体冶金结合、晶粒细小、孔隙率极低,其综合性能显著高于热喷涂涂层。 2、海洋污损防护技术 含氧化亚铜的自抛光涂料是当今主导产品,我国远洋船舶防污涂料的市场一直被国外公司垄断; 常用防污涂料的期效一般为2-5年; 国际公约要求,2008 年全面禁止生产和使用含三丁基锡 TBT 防污涂料,2009 年全部停止溶 剂法氯化橡胶生产线,2010 年全面禁止使用含 DDT船底防污涂料,把含氧化亚铜防污涂料列 入“高污染、高环境风险”名单,氧化亚铜防污技术是过渡性措施。 3、高耐蚀合金现状 Ni-Cr-Mo系镍基合金耐海水腐蚀性能优异,但该类合金产品制造工艺复杂、 价格昂贵,主要依赖进口; 现有镍基合金的成分是综合考虑强度、耐蚀、加工及焊接性能而设计的,而激光熔覆层的核心功能为防腐,需要重新设计其成分。 4、高速激光熔覆技术 2017年10月,德国弗劳恩霍夫激光技术研究所研发了高速激光熔覆技术,其优点为: 激光束功率密度高,1000~5000W/mm2; 熔覆速度高,10~350cm/s,使热影响区、稀释率、工件变形等参数得到更好的控制; 吸收比高,粉末到达熔池之前吸收激光能量,适合在高反射率基体上制备熔覆层。 二、课题组开发的相关技术  研发了系列专用于激光熔覆的高性能耐蚀粉末材料和制备高耐蚀熔覆层的高速激光熔覆系统,高性能熔覆层耐蚀寿命≥50年,该项技术的成熟度达到8级,具备批量生产条件;  研发了系列环保性好(不含氧化亚铜、敌草隆、二甲苯、石油脑等成分)、防污期效长的新型防污材料和防污层制备工艺,防污层与基体冶金结合,防污期效可达10年以上(已经进行了3年的实海试验)。 三、应用领域 (一)船舶与海洋装备的腐蚀防护 根据模拟海水腐蚀实验结果,熔覆层静态海水条件下腐蚀速率为0.00004mm/a。 该项技术已在发电设备、船舶及海洋装备中得到应用,效果显著。 (二)船舶与海洋装备的污损防护  防污层与基体材料形成牢固的冶金结合,防污层在异物撞击下不会脱落;  防污层厚度可根据防污寿命的需要调节,防污层防污期效可达10年以上;  防污层能满足抑制藤壶水螅、水母、藻类、细菌粘膜等多种类型海生物生长的要求;  主要用于船舶、海洋装备的海洋生物污损防护(如钻井平台、海上设施)。
华北电力大学 2021-05-10
强震下增强抗倒塌能力和整体性的砌体结构及方法
本发明公开一种强震下增强抗倒塌能力和整体性的砌体结构及其方法。在相邻的上层圈梁和下层圈梁之间的墙体内,相邻的两根构造柱之间砌有一组以上钻孔砖,每一组钻孔砖含有第一排钻孔砖和第二排钻孔砖,所述第一排钻孔砖的各钻孔砖的孔道中心线即第一孔道中心线重合,所述第二排钻孔砖的各钻孔砖的孔道中心线即第二孔道中心线重合,所述第一孔道中心线与第二孔道中心线斜向分布且相互交叉;所述第一排钻孔砖和第二排钻孔砖的孔道内各自贯穿有加强钢筋,所述加强钢筋的下端固定连接有U型预埋件,所述U型预埋件埋置于所述下层圈梁内,所述加强钢筋的上端锚固在所述上层圈梁或相应的构造柱的钢筋内。
浙江大学 2021-04-11
可高效静脉和瘤内注射的新型溶瘤病毒构建和转化
溶瘤痘苗病毒在体内有四种形式,其中EEV外包裹细胞膜,能逃避机体免疫反应,使其特别适合静脉注射(图A)。表达治疗基因A的溶瘤痘苗病毒有非常好的治疗效果(图B),VV-A与和PD-1抗体很好的协同作用(图C)。
郑州大学 2021-05-10
人脐带间充质干细胞外泌体及其制备方法和应用
本发明属于外泌体领域,具体涉及一种脐带间充质干细胞来源外泌体及其制备方法和其在原始卵泡体外激活中的用途。人脐带间充质干细胞外泌体及其制备方法和应用,制备方法包括以下步骤:采集人脐带组织,并提取得到脐带间充质干细胞;得到的脐带间充质干细胞进行离心处理,以提取得到外泌体。本发明HucMSC外泌体可以激活原始卵泡并促进新生小鼠卵泡发育,卵泡发育成熟后获得的成熟卵母细胞,其质量未受到影响。HucMSC外泌体可以改善老年小鼠生育功能,老年鼠卵巢包囊内注射外泌体后,与公鼠交配后,实验组小鼠产仔数明显高于对照组。
南开大学 2021-04-10
鸭坦布苏病毒E蛋白和LTB的融合蛋白及其应用
本发明的目的是提供一种鸭坦布苏病毒基因工程亚单位疫苗,即筛选获得鸭坦布苏病毒E蛋白具有优势抗原表位的DomainIII结构域,并通过Lingker与肠毒素LTB组成新型融合蛋白LTB-Es,并以该融合蛋白作为抗原来制备鸭坦布苏病毒基因工程亚单位疫苗。本发明中鸭坦布苏病毒新型融合蛋白LTB-Es,其编码蛋白的氨基酸序列为SEQIDNO:1;其中一种核苷酸序列为SEQIDNO:2。本发明利用原核表达载体构建了能表达鸭坦布苏病毒新型融合蛋白LTB-Es的大肠杆菌BL21(DE3)宿主菌。将重组表达的蛋白纯化后制备成基因工程亚单位疫苗,可使免疫后鸭群获得免疫保护。
青岛农业大学 2021-04-11
一种相控阵三维声纳图像离线处理系统和方法
本发明公开了一种相控阵三维声纳图像离线处理系统和方法,系统包括三维声纳图像数据读取模块、单帧重建模块、精确配准模块,拼接融合模块;方法包括:读取GPS、姿态信息以及原始声纳点数据并进行解析,将采集到的三维点阵数据连接成为三角面片,再将相邻两帧图像两两配准的结果,通过最优化处理得到全局配准信息;将配准后的数据进行重采样,再重建,以消除两帧之间的重叠部分并将单帧图像融合成一幅整体图像并进行三维可视化显示。该系统结构谨严、高精度、图像清晰、交互方便、可扩展性强,有效地实现了三维声纳图像的离线处理功能。
浙江大学 2021-04-11
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