非线性光学开关材料是非线性光学材料的一个重要分支，指的是在某种外界条件（如：光、热、化学环境变化等）变化下，能够在非线性光学 “开”、“关”两种状态间切换的物质。先前的大多数研究主要集中于液态材料，但其易失谐以及不稳定等特点，使得液态开关材料难以获得实际应用。而固态非线性开关材料具备非线性性质优良、性能稳定、易于调控等优势；但是目前具备固态非线性开关特性的材料却还很匮乏，这是因为其不仅要求其结构构筑基元是强响应非线性活性基团，而且环境变化下具备基元间对称性的可逆重排特性。目前，已经报道的固态非线性开关材料在状态间切换依赖于材料本身的相变温度Tc，正因如此，已报道材料只能在一个固定温度点下使用，这严重限制了固态非线性材料在温度响应方面的应用。 2018年吴立明课题组从理论上预测具不对称性的单氟磷酸根PO3F2-有望成为新的DUV NLO功能基团，并提出氟磷酸盐可作为深紫外非线性光学材料；进而通过实验合成获得(NH4)2PO3F，NaNH4PO3F∙H2O，(C(NH2)3)2PO3F等新型单氟磷酸盐深紫外非线性光学材料，并对其非线性光学性能进行了系统研究。（Chem. Mater. 2018, 30, 7823-7830.）。对其中非线性晶体材料(NH4)2PO3F相变特性深入研究发现：该化合物可在温度变化下发生低温相（P21/n、无非线性信号）和高温相（Pna21、有非线性信号）的相互转变。通过单晶结构表征分析证实，该相转变需要克服氢键网络重排的能垒。基于此，该工作提出，如果能调控(NH4)2PO3F中的氢键结构，有望实现对该化合物相变能垒和相变温度的调控。据此，该工作利用K+与NH4+的半径相似但不存在氢键环境的特点，设计合成了一系列化合物Kx(NH4)2-xPO3F (x = 0.0 – 2.0)。研究表明，随着K+含量x的增加，由于Kx(NH4)2-xPO3F结构中氢键网络不断被削弱，发生相转变所需克服的能垒也逐步降低，在材料性能上则表现为非线性开关激发温度Tc的不断降低。因此，通过调控材料中K+离子的含量，固态非线性开关材料Kx(NH4)2-xPO3F (x = 0 – 0.3)可实现激发温度Tc在270–150 K大温度范围内的连续可调。这是首次实现对固态非线性开关材料激发温度的调控，并且根据K+离子含量的控制，可实现在120摄氏度范围内的宽温度连续可调。通过理论计算高温相与低温相的自由能证实当K+含量高于30%时，由于氢键结构的过度削弱，该相转变消失，这与实验结果相符。该工作系统深入地探究了内部微观结构与宏观非线性光学开关性质之间的内在机制，不仅打破了传统非线性开关局限在特定温度的壁垒，而且为今后研究氢键机制作用下调控宏观性质提供了有益的参考。

变构效应(allostery)，是蛋白质在外部刺激的条件下，构象发生一定的变化，从而执行相应的功能，以确保生命体的正常运行。为了模拟蛋白质中复杂的变构过程，设计和合成具有外部刺激响应并执行特定功能的大环主体分子一直是超分子化学的重要目标。然而光致异构的小分子，在大的环张力或者应力的条件下，一般会降低或者失去其异构性能，因此构筑光响应的刚性大环主体分子一直是超分子领域的一大难题。近来，刘育教授课题组与美国西北大学J.FraserStoddart课题组合作，设计并合成了一个具有光和热响应的苯撑乙烯吡啶盐大环主体分子。由于大环张力效应，苯撑乙烯吡啶盐异构反应的可逆性被进一步提高。在光照的条件下，该大环由(EE)-异构体转化成(EZ)-异构体、在加热的情况下，(EZ)-异构体又能定量的转化成(EE)-异构体.得益于苯撑乙烯吡啶盐大环主体的变构效应，成功实现了对一系列富电子和缺电子芳香客体分子的光控可逆释放与包结。利用光响应的主体来控制分子包结，不仅为构筑更高级的光响应超分子组装体和分子机器提供了可能，也在活性中间体的稳定，可控的药物释放以及污染物分离等方面中具有广泛的应用前景。

本发明可用于外科整形手术替换病人的畸形外耳；复合人工耳蜗组件后，该人工耳可用于听力缺陷的治疗和恢复。

本项目针对处理水藻爆发造成水体污染的超声除藻的作用机制和关键技术，开展包括低频低功率超声对微囊藻细胞作用的生物效应及其作用机理、低频低功率超声除藻方法的效率和经济性和低频低功率超声除藻的水环境生态安全性评价等内容的研究。

（专利号：ZL 201510464978.8） 简介：本发明公开了一种氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统及其优化调控方法，属于大气污染治理技术领域。本发明中首先确定了氨法脱硫系统中的模型参数；输入上述模型参数，并设定一初始pH值、氧化空气量Q以及S4+和S6+的初始浓度，利用+4价硫的氧化率模型计算浆液池内+4价硫的氧化率；将计算得到的+4价硫氧化率带入进行检验，若不成立，则调整和的值重新计算，直至成立，并将得到的氧化率与工程中的设定值进行比较，并通过调整模型中的pH值、氧化空气量Q、和的值，使+4价硫的氧化率能够满足工程要求。本发明中的氧化率模型能够对氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统的设计和运行提供理论指导，进而提高氨法脱硫技术的稳定性和经济性。

研究团队创造性提出晶体表界面调控的“变异和遗传”生长机制，在国际上首次实现种类最全、尺寸最大的高指数晶面单晶铜箔库的制造。

成果描述：针对亚洲人群自然膝关节的解剖结构特点和运动学数据，实现了符合国内人群的人工膝关节的设计，为我国人工膝关节制造提供依据；提出了基于包络原理的人工膝关节匹配关节面的创新设计方法，实现了人工膝关节匹配关节面的参数化设计，在改变参数的基础上可进一步实现系列化设计和个性化设计；同时，可拓展应用于人体其它关节部位的参数化设计。市场前景分析：当前，美国大约每年有30万患者接受人工膝关节置换；在欧洲和亚洲发达地区，每年需做人工膝关节置换手术的患者约占人口的千分之一；而我国现在每年有超过3万患者接受人工膝关节置换。随着人们观念转变和生活要求的提高，以及医疗保险的改善，可以预测不远的将来我国每年至少有30万患者接受人工膝关节置换，再加上部分亚洲市场，每年亚洲国家有潜在50万患者选择人工膝关节置换。如果我们所设计的产品占领亚洲市场的1/4，每套产品按1元万记，估计产值为12亿。此项目研制开发适合于亚洲人群特点的人工膝关节假体，具有更适合亚洲人膝关节解剖特点和高屈曲度功能要求，其市场应用前景非常广阔。 根据人体自然膝关节的特点，开发适合于亚洲人群，尤其应用于中国人群的人工膝关节，符合我国当前骨科医疗领域的实际情况，对于我国外科医疗技术的进步无疑具有重要的现实意义，项目成功实施后可以有效地改善患者的生活水平，创造更大的经济效益。与同类成果相比的优势分析：国内领先。

世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成极大不便，所以亟需便于失语者携带、操作简单、性能优异的新型人工喉的器件及系统研究。 本成果团队研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更贴合人体皮肤的纹身式薄膜作为衬底，无需胶带粘贴，可直接贴敷在人体喉咙，极大地提高了佩戴舒适感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收发声系统方面有了双重突破，实现了石墨烯的器件级应用至系统级应用的跨越。通过专用电路对声音信号的放大和转换，第二代石墨烯智能人工喉首次将收声系统和发声系统连接起来，实现了声音输入到输出的闭环，并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。接着，通过与单片机的结合，该器件可以将人体喉部的不同动作“翻译”成不同的声音，实现了动作发声系统。通过连接解码器，该器件还可以播放任意音乐。最后，第二代石墨烯智能人工喉系统可通过臂包穿戴在胳膊上，首次实现了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未来将进行体积更小及功能更多的集成，有望实现像“创可贴”一样贴附在人体喉部并帮助失语者“开口说话”。

高温、低温和盐碱胁迫已成为限制作物生产和植物生长发育的重要环境因子。本项目历时14年，以重要作物棉花和模式植物拟南芥为材料，将基因挖掘、机理探索与利用紧密结合，分离鉴定了多个温度和高盐胁迫应答基因、高效特异表达启动子及基因表达调控元件，探讨了其调控机制，为作物遗传改良提供了新基因资源和理论支撑。①发现了高温诱导的miRNA可变剪切新机制，探讨了低温胁迫下GhDREB1与激素的调控关系，为阐明植物应答温度胁迫的分子机理提供了新证据。②解析了GhZFP1、GhMT3a和GhNHX1等基因在植物高盐胁迫适应中通过调节Na+积累和清除活性氧发挥作用，为作物抗逆品种改良提供了重要基因资源。③发掘并鉴定了植物组织特异高效启动子和调控元件，阐明了核基质结合序列在提高遗传转化效率和转基因表达水平方面的作用，为植物遗传转化提供了有效表达载体。本成果在Molecular Cell等国内外学术刊物发表论文71篇，其中SCI论文62篇；总影响因子235，影响因子5以上论文15篇，单篇最高影响因子15.28，他引总计2227次。高温诱导的miRNA可变剪切阐明了环境胁迫与植物miRNA加工的调控关系，是本领域研究的重大发现，在国内外产生了较大影响，为提升我国在该领域研究的国际影响力发挥了积极作用。

本发明提供一种工厂化水产养殖的水质调控系统与方法，通过采集养殖池的水体参数，根据水体参数预测第一预设时段后的预测时刻的溶解氧预测含量，第一预设时段为增氧过程的滞后时段，根据养殖行为参数和鱼类活动规律确定预测时刻的耗氧因子，根据溶解氧预测含量、国家渔业水质标准中溶解氧标准含量和耗氧因子确定预测时刻的供氧量，根据预测时刻的供氧量生成供氧调控指令，根据供氧调控指令调节养殖池内水体的溶解氧含量；即当前时刻的供氧调控指令是根据预测时刻的溶解氧预测含量和预测时刻的耗氧因子来确定，从而在检测到水体中氧含量过低之前就能实施对水体增氧，避免了可能出现的鱼类因缺氧而死亡的情况，避免了由于鱼类缺氧死亡造成的损失。