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二维反铁材料MnPS3中磁振子输运的实验进展
近年来,磁振子电子学在信息计算和信息传输领域表现出了极具价值的应用潜力。磁振子电子学利用以磁振子为载体的电子自旋进动来实现信息处理,有望实现无热量产生、低耗散的信息传输,相比于传统意义上通过操纵电荷来实现信息的处理的微电子学具有无可比拟的巨大优势。磁振子电子学领域的进展很大程度上依赖于能够有效传输磁振子的新材料的发现,而获得长距离的磁振子输运始终是磁振子电子学研究的重中之重。与通常的三维磁性绝缘体(如Yttrium Iron Garnet)相比,二维尺度下的磁振子被理论预言有很多的新颖物理效应,例如自旋能斯特效应,拓扑磁振子,以及外尔磁振子等。 在最新的研究文章中,量子材料科学中心韩伟课题组在二维磁性体系中展开工作并取得了重要进展,观测到了二维反铁磁体系中磁振子的长距离输运。MnPS3晶体是一种层状反铁磁材料,利用机械剥离手段得到了二维的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制备了用于测量磁振子输运的非局域器件,器件结构如图A所示。器件左侧Pt电极通过热方法来注入磁振子,右侧Pt电极探测在二维MnPS3中扩散传输的磁振子。在二维反铁磁MnPS3中,实验上观测到了几微米的磁振子扩散长度。并且从图B中可以看出,随着注入端和探测端距离的增加,探测到的非局域信号表现出e指数衰减的形式,跟一维漂移扩散模型的理论模型一致。在此基础上,他们还系统研究了MnPS3厚度对磁振子弛豫性质的影响。随着MnPS3厚度从40nm降低至8nm,磁振子弛豫长度由4μm减小到1μm(图C),这可能是由较薄的MnPS3中较强的表面杂质散射效应导致的。 该文章中的结果具有重要的学术价值:二维材料中的磁振子输运实现为二维磁性材料在磁振子电子学的应用与发展奠定了基础,也有望推动磁振子在量子尺度下的新颖量子物理性质研究。图:二维反铁磁体系中磁振子输运研究。(A)二维反铁磁MnPS3中的磁振子输运测量结构示意图。(B)自旋信号R_NL^*随电极间距的依赖关系,与理论预言的e指数衰减吻合。(C)磁振子弛豫长度随MnPS3厚度的依赖关系。 该工作于2019年2月7日在线发表于物理学术期刊Physical Review X上(Phys. Rev. X 9, 011026 (2019) )。 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.011026。该工作由韩伟研究员设计和指导完成,北京大学量子材料科学中心2015级博士生邢文宇为文章第一作者,物理学院2015级本科生邱露颐为第二作者(今年9月份将去哈佛大学读博士),韩伟研究员为文章通讯作者。本工作的顺利完成得到了量子材料科学中心贾爽教授和谢心澄院士的合作帮助,以及国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的支持。
北京大学 2021-04-11
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
一种高压输电线路绝缘子清扫与检测机器人
本发明公开了一种高压输电线路绝缘子清扫与检测机器人,包括可以绕旋转轴向两边打开的环形框 架和控制箱,环形框架包括通过多个辅助支架固定相连的上层支架和下层支架、以及通过清扫层升降机 构可上下移动的中层支架,上层支架上设有用于夹住绝缘子的上夹爪,上夹爪上设有检测装置,中层支 架上设有清扫装置和夹持绝缘子裙部的辅助夹爪,上层支架和下层支架之间还设有通过夹爪层升降机构 上下移动的下夹爪,与转轴相对的环形框
武汉大学 2021-04-14
石河子大学参加第61届高博会 代斌作论坛主旨演讲
4月15日-17日,第61届中国高等教育博览会在福州举行。我校党委副书记、校长代斌,党委常委、副校长李剑带领党办校办、研究生院(学科建设办公室)相关负责人等参会。
石河子大学 2024-04-19
一种绿盲蝽唾液酶中果胶酶与淀粉酶的体外提取测定方法
本发明涉及一种绿盲蝽唾液酶中果胶酶与淀粉酶的体外提取测定方法,利用Paraflim膜,采取膜夹营养法提取绿盲蝽唾液酶,并测定绿盲蝽中果胶酶、淀粉酶活性,Paraflim膜法提取绿盲蝽唾液酶利用Paraflim膜、胶卷盒、纱布、橡皮筋、位于两层Paraflim膜间的液体营养介质,利用酶与底物反应的原理,测定绿盲蝽唾液中果胶酶、淀粉酶活性。本方法材料易得,操作简单方便,制作成本低,占空间小,可实现绿盲蝽唾液酶的大量、批量提取,并且绿盲蝽可继续回收利用。
青岛农业大学 2021-04-11
甲氧苄啶与敌菌净合成新工艺技术
甲氧苄啶作为经典的抗菌剂在细菌增殖过程的二氢叶酸环节起到阻断作用,广泛应用于 医药、畜牧业作为抗菌剂和抗菌增效剂。上市50年来,市场规模不断扩大,已经广泛地与磺胺 药、抗生素、抗疟药物、止泻药等配伍使用,用途不断增多,有可能成为像阿司匹林一样的百 年老药。国际上几十年来一直未能开发出较甲氧苄啶更好的细菌增殖二氢叶酸酶抑制剂。甲氧 苄啶在畜牧业上,由于较小产生抗原,是一个安全、广谱的兽用药。敌菌净作为甲氧苄啶的同 类药物,是畜牧业经典的抗菌剂,国内外有广泛的市场。目前,甲氧苄啶在中国的产量约为 4500吨左右,售价高达15万元/吨以上。 传统上国内生产甲氧苄啶与敌菌净的工艺路线是“单甲醚-二甲醚”路线,这条路线主要 的缺点是对关键中间体3,4,5-三甲氧基苯甲醛、藜芦醛的单耗较高。新工艺路线采用经“苯胺 缩合物”的高效环合工艺,使得对关键中间体3,4,5-三甲氧基苯甲醛、藜芦醛的单耗降低20%, 综合成本较老工艺每吨降低2.4万元以上。这条路线的优点在于: 1. 各步反应高效,转化率几近定量,分离收率达到90%以上。 2. 主要辅料二甲亚砜、苯胺均可回收套用,最大限度降低了成本。 3. 产品质量好,符合世界各国药典、兽药典。 4. 该路线生产成本较老工艺有较大幅度下降,为产业更新升级所急需。
华东理工大学 2021-04-11
蜜环菌深层发酵工艺优化与产业化应用研究
蜜环菌(Armillaria spp.)属于担子菌门,伞菌目,白蘑科,蜜环菌属.在世界各大洲均有分布,在我国主要分布在黑龙江,吉林,辽宁,内蒙古等省区.蜜环菌是与传统中草药天麻(Gastrodia elata Blume)共生的著名食药兼用的真菌.多年来,经大量的试验研究表明,蜜环菌的菌丝体和发酵液均具有较强的催眠,抗惊厥,抗缺氧等神经调节功能和脑保护功能,还具有增加心,脑血管血流量,增强机体免疫调节功能等生理活性.尤其是在催眠,抗惊厥,抗缺氧和调节心,脑血管功能等方面具有与天麻相同的药理活性.因此,20世纪70年代开始,在对蜜环茵生理活性和化学成分研究,以及蜜环菌的深层发酵工艺和系列制剂的开发等方面引起了中国和世界许多国家的重视,取得了大量研究成果,开发生产出多种蜜环菌制剂. 蜜环菌中含有丰富的化学成分,通过对蜜环菌菌丝体和发酵液的化学成分的系统研究,分离得到了蜜环菌多糖,蜜环菌素等倍半萜类化合物和嘌呤类化合物等多种生理活性物质,并对这些化合物的理化特性和生物学活性进行了较细致的研究.由于野生天麻在我国的资源有限,栽培天麻虽已获得成功,但因受到各种条件影响,其生长周期长,并且必须有蜜环菌作为萌发菌和营养供体,技术要求严格,生产成本高,价格贵,难以满足人们保健和临床用药的需求.以蜜环菌及其发酵产物替代天麻,来解决天麻供应不足,保护野生天麻资源等问题,是一条行之有效的资源
吉林农业大学 2021-05-04
肠道菌群在间充质干细胞移植治疗中的作用
报道了肠道菌群在间充质干细胞移植治疗中的作用,发现糖尿病状态下紊乱的肠道菌群可以抵抗间充质干细胞治疗I型糖尿病的效果,而消除或调节紊乱的肠道菌群则可以增强间充质干细胞治疗I型糖尿病的效果。
北京大学 2021-04-11
我国学者在肠道菌群调控脓毒症研究方面取得进展
在国家自然科学基金项目(批准号:82130063、82270581、81974070、32271230、32071124)等资助下,南方医科大学陈鹏教授、姜勇教授、周宏伟教授、陈烨教授、龚伟教授多团队合作,在肠道菌群调控脓毒症研究方面取得新进展。研究成果连续发表两篇论文:(1)以“源自嗜粘蛋白-阿克曼氏菌的新型三肽RKH可预防致命性脓毒症(Novel tripeptide RKH derived from Akkermansia muciniphila protects against lethal sepsis)”为题,于2023年8月8日在线发表于《肠道》(Gut)杂志。论文链接:http://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2023-329996;(2)以“一种来自共生白色念珠菌的代谢物能增强巨噬细胞的杀菌功能并防止脓毒症进展(A metabolite from commensal Candida albicans enhances the bactericidal activity of macrophages and protects against sepsis)”为题,于2023年8月9日在线发表于《细胞及分子免疫学》(Cellular & Molecular Immunology)杂志。
医学科学部 2023-08-16
基因重组菌淀粉质原料生料发酵产燃料酒精技术
研发阶段/n内容简介:本技术主要研究了:菌种的选育:对酵母进行复合诱变,筛选出菌株,利用原生质体融合技术得到遗传性能稳定具有两亲株特性-能直接利用生料、酒精高产且耐高温的融合子。发酵的工艺条件:确定了原材料粉碎方式、调浆温度、接种量和料液比,优化了发酵条件。产蛋白饲料的工艺路线:确定了酒精糟固态发酵生产蛋白饲料工艺流程,优化了蛋白饲料发酵工艺条件。在中试放大试验中,确定了生料发酵工艺流程,优化了生料发酵工艺条件。本项目研究成果经湖北省科技厅鉴定为国内领先水平。技术指标:淀粉转化率:92.1%;酒精度
湖北工业大学 2021-01-12
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