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耦合分子振子同步化的能量代价及其最优设计原理的研究
北京大学物理学院/定量生物学中心欧阳颀课题组在Nature Physics发表题为“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章网址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子达到同步化所需的热力学代价，表明分子振子的同步化需要额外能量耗散，并揭示了能量耗散与所能达到的最优同步化效果及耦合的最佳设计之间的关系。 振子之间的同步化现象在自然界是非常普遍的现象，许多非线性理论与实验很好地回答了很大一部分非线性振子中的同步化问题。然而，对于分子振子而言，他们的振荡节律由随机的、大噪声的生化反应所决定，与之前相对成熟的非线性理论所涉及的情况有所不同。这类分子振子的同步化规律，尤其是同步化所需的热力学代价尚不明确。 欧阳颀课题组与美国IBM T. J. Waston 研究中心/北京大学定量生物学中心杰出访问教授的涂豫海教授展开合作研究，首次在理论上阐明了实现分子振子同步化所需的热力学代价。该研究提出一个简单而普适的随机理论模型，假设不同的分子振子之间被一些额外的分子间化学反应耦合起来从而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可产生同步化振荡的分子振子。在这个理论模型中，研究者们找到了单分子稳定振荡状态的概率密度的解析解，由此计算了不同条件下的能量耗散，并通过平均场近似得到了该振荡出现同步化现象的条件。通过比较不同条件下的能量耗散，研究者发现，若要实现分子振荡的同步化，除去驱动单个分子振荡的能量以外，还必须要有一部分不为零的额外的能量耗散。除此以外，当外界条件给定能量耗散的大小时，虽然可以通过调整模型中的参数达到各种不同的同步化效果，但是可以达到的最优的同步化效果由给定的能量耗散所限制。当能量耗散小于一个临界值时（这个临界值大于驱动单个分子振荡的能量）同步化是不可能的，给定的能量耗散越大，所能达到的最优同步化效果越好。该结论具有一定的普适性。随后研究者在蓝藻的生物钟系统中检验了该理论，验证了生物体内的分子振荡体系确实需要额外的能量来实现同步化。 北京大学物理学院博士生，欧阳颀课题组的张东良为该文章的第一作者，涂豫海教授为通讯作者，合作者包括欧阳颀教授和美国加州圣地亚哥分校的博士后曹远胜博士。
北京大学
2021-04-11
对苯二甲酸生产废水的治理及其资源的回收方法
本专利公开了一种对苯二甲酸生产废水的治理及其资源化的方法，属于化工领域。该工艺由树脂吸附、树脂的解析、解析物的分离与纯化构成。与现有技术相比，本发明实现了对苯二甲酸等苯系有机物与废水的有效分离，树脂经过洗脱可以反复使用；树脂解析后的物质经过过滤、分离纯化得到的有机物，可以返回到原生产工段或作为副产品销售，该工艺与传统的生物处理工艺相比，具有占地面积小、成本低廉的特点。本发明的方法达到了废水的治理与废物资源化的统一，在对苯二甲酸生产废水的治理中具有极大的经济价值和实用价值。
南京工程学院
2021-04-13
一种基于忆阻器的带宽可调的滤波电路及其操作方法
本发明公开了一种基于忆阻器的带宽可调的低通滤波电路及其 操作方法，该电路由包含忆阻器的一阶有源低通滤波电路以及忆阻器 的编程电路构成。本发明利用忆阻器的阈值电压特性，将忆阻器的工 作模式划分为模拟工作模式和编程工作模式，通过改变忆阻器的阻值 改变滤波电路的带宽。编程电路由忆阻器、四个 NMOS 管以及四个 PMOS 管构成，一阶有源滤波电路则由忆阻器、电容以及运算放大器 构成。本发明还公开了一种基于忆阻器的带宽可调的
华中科技大学
2021-04-14
三阶式生物接触氧化富营养化原水藻类及藻毒素去除技术
该技术运用反应器原理，将具有完全混合流特征的单阶反应器串联组成具有推流特征的阶式反应器，大幅度提高了氨氮、可生物降解有机物、藻毒素的去除效率和生物除藻效果，并可减少后续工艺中混凝剂与消毒剂的用量，提高了饮用水的安全性。
东南大学
2021-04-10
城市污泥生物质流化床燃烧氮氧化物生成机理和再燃控制技术
开展城市污泥生物质流化床燃烧氮氧化物生成机理和再燃控制技术研究， 探究了市政污泥生物质热解过程中 NH3、HCN 等 NOx 前驱物的释放特性，揭示了 污泥热解过程中氮元素的迁移规律;研究了 CaO、Fe2O3 等添加剂对污泥资源化 利用过程中 NOx 前驱物释放的控制机理。同时，在流化床炉上进行了污泥的燃烧 试验，探究了燃烧温度、污泥含水率、过量空气系数等因素对污泥燃烧特性以及 主要氮氧化物释放特性的影响，揭示了城市污泥流化床燃烧氮氧化物形成机理， 达到减量化、资源化、无害化处理污泥的目的。为进一
上海理工大学
2021-01-12
水体中主要病原微生物特异分子标识库德建立和快速检测技术
课题进展按计划进行，完成了240株检测范围内和检测范围外近缘菌株的收集；对29株军团菌、17株钩端螺旋体和32株克雷伯的靶基因序列破译和序列分析；完成了探针筛选及终型芯片点制；进行了105份模拟样品的检测实验；进行了芯片判读系统Bactarray软件的初步开发；初步建立了芯片生产质量控制体系；课题组额外进行了嗜肺军团菌3，6，13型的O抗原破译，并完成了其序列分析；申请发明专利2项，发表SCI 论文2篇。
南开大学
2021-04-14
微生物——植物联合原位生态修复技术处理中低浓度石油污染土壤
针对我国油田区域土壤不同浓度、不同原油物性、不同土壤环境的石油污染，开发物理化学—生物耦合技术以及微生物—植物联合生态修复的分类集成技术，并建立相应的示范工程。在着重开展技术创新与集成的同时，尝试建立油田区污染土壤的修复理论体系、技术规范和评价体系，建设油田区典型石油污染土壤生态修复集成技术的示范工程，同时为在我国大面积开展石油污染土壤修复工作建立一个具有国际先进水平和引领作用的技术研发平台，为我国油田区污染土壤生态功能恢复和环境质量改善提供技术支撑。 1、筛选出的高效石油降解菌与筛
南开大学
2021-04-14
微生物——植物联合原位生态修复技术处理中低浓度 石油污染土壤
针对我国油田区域土壤不同浓度、不同原油物性、不同土壤环境的石油污染，开发物理化学—生物耦合技术以及微生物—植物联合生态修复的分类集成技术，并建立相应的示范工程。在着重开展技术创新与集成的同时，尝试建立油田区污染土壤的修复理论体系、技术规范和评价体系，建设油田区典型石油污染土壤生态修复集成技术的示范工程，同时为在我国大面积开展石油污染土壤修复工作建立一个具有国际先进水平和引领作用的技术研发平台，为我国油田区污染土壤生态功能恢复和环境质量改善提供技术支撑。
南开大学
2021-04-13
微生物菌剂矿化固结修复土壤中重金属污染关键技术
近年来重金属污染事件频发，不仅严重阻碍经济社会的良性发展，而且对人体健康造成不可逆转的损害。我国是人均耕地资源短缺的国家，水、大气等受体的污染物最终将会陆续转移到土壤中。为保证粮食安全问题，2016年国务院印发了《土壤污染防治行动计划》，简称“土十条”。
本成果针对中国日趋严重的土壤重金属污染问题，开展土壤重金属污染生物修复关键技术研发与应用示范，对于大力推进耕地质量保护与提升，解决重金属污染造成的食品安全问题具有重要的意义。
技术特点：
1．综合利用有机物料、微生物等对土壤中重金属的钝化和解毒原理，结合改良土壤、诱导植物抗逆等技术手段，围绕微生物菌剂创新等开展研究；
2．筛选出多种重金属修复优势菌株，研发了复合微生物菌剂的配方及其发酵生产工艺，通过田间试验证明土壤中施用微生物菌剂可明显降低土壤有效态重金属的含量，并可显著降低作物可食用部分中重金属的含量，提高作物对重金属的耐受性，提高土壤pH值，增产效果较明显；
3．实现了多菌株协同发酵培养的创新，在复合微生物菌剂制备工艺上，从菌株的发酵到生产工艺的优化等方面取得了一系列的自主知识产权。
相关技术对于保护生态环境、治理环境污染具有重要的意义，同时为保障农产品安全和促进农民增收提供新途径。
南京工业大学
2021-01-12
高活性固体酸催化高酸值油脂制备生物柴油的绿色合成工艺
成果描述：生物柴油是一种极具应用前景的生物质洁净能源，世界各国都极其重视其发展，并在政策和税收等方面给予了极大的扶持。由于需以精制后的动植物油为原料，其生产成本过高而导致生物柴油的推广应用受阻。若以煎炸费油、地沟油等为原料制备生物柴油，则可以大大降低生产成本。但由于煎炸废油、地沟油等原料的酸值很高，必须经过硫酸催化预酯化降低酸值后，才能采用传统的碱催化酯交换方法制备生物柴油。这个工艺同时存在着硫酸对反应器的腐蚀、大量含酸废水排放污染水环境、催化剂与产物分离困难、催化剂不可重复使用等弊端。采用非均相固体酸催化剂则可以克服这些问题，并且是一种绿色环保的工艺。 采用酸改性的固体酸催化剂，对高酸值棕榈油酯化反应制备生物柴油表现出很好的催化活性。固体酸在醇油比9:1、催化剂用量7 wt%、65 oC条件下，催化棕榈油的甲酯化反应时间2 h，产物的甲酯含量和甲酯收率分别可达96.3%和93.2%。制备了有添加剂的SZMN型固体酸，对脂肪酸的酯化反应表现出高活性和高稳定性。在65 °C、醇酸比9/1、催化剂用量10 wt.%、反应时间4h，油酸转化率可达98.5%。最优反应条件下，SZMN固体酸在重复使用6次后认可保持约96%的油酸转化率。市场前景分析：该项技术可应用于生物柴油生产企业，尤其适用于从低成本高酸值油脂原料（如煎炸废油、地沟油、棕榈油等）生产生物柴油。使用该项技术，可以降低用于处理含酸、碱废水的成本，使生产过程更容易达到环评要求。与同类成果相比的优势分析：催化剂活性评价： 65 °C、醇酸比9:1、催化剂用量7~10 wt.%、反应时间2~4h，脂肪酸转化率 > 90 %。 催化剂稳定性评价： 65 °C、醇酸比9:1、催化剂用量7~10 wt.%、反应时间2~4h，重复使用6次，仍可保持 > 90 %的脂肪酸转化率。 生物柴油产品评价： 产品酸值 < 1 mgKOH/g。
四川大学
2021-04-10