Shape optimization of a meniscus-adherent nanotip

A soluble tip can dissolve into a tip with curvature when partially immersed in a liquid. This process has been used in the manufacture of sophisticated tips. However, it is difficult to observe the dissolution process in the laboratory, and the dissolution mechanisms at the nanoscale still need to be better understood. Here we utilize molecular dynamics simulations to study the dissolution process of a meniscus-adherent nanotip. The tip apex curvature radius reaches its minimum in the intermediate state. The shape of this state is defined as the optimized shape, which can be used as the termination criterion in applications. In addition, the shape of one optimized tip can be well-fitted to a double-Boltzmann function. The upper Boltzmann curve of this function forms via the competition between the chemical potential influence and the intermolecular forces, while the formation of the lower Boltzmann curve is controlled by the chemical potential influence. The parameters of the double-Boltzmann function are strongly correlated with the nanotip's initial configuration and dissolubility. A shape factor xi is proposed to characterize the sharpness of optimized tips. Theory and simulations show that optimized tips possess a greater ability to shield the capillary effect than common tips. Our findings elucidate the meniscus-adherent nanotip's dissolution process and provide theoretical support for nano-instrument manufacture

CO_2浓度升高对土壤-植物(春小麦)系统光合碳分配和积累的影响

光合碳在土壤-植物系统的分配与截获是生态系统碳循环过程研究中的重要科学问题,解决这个问题对农田生态系统未来大气CO2浓度升高或CO2施肥条件下的农田土壤碳截获能力评价具有重要意义。实现土壤-植物系统新老碳的区分必须依赖于同位素示踪技术。因此,研究利用13C标记CO2供给春小麦生长,并在小麦不同生长阶段(拔节期、抽穗期和成熟期)测定光合C在小麦植株中的富集动态以及转运到地下部分的碳同化物变化。结果表明:CO2浓度升高可促进植物光合作用,产生更多的碳同化产物,增加小麦各器官生物量,增幅在拔节期最为显著。CO2浓度升高同时显著提高了光合C在小麦各器官的富集程度。在收获期,籽实中积累的光合C数量在CO2浓度升高条件下显著高于常规浓度,表明CO2浓度升高通过增加生物量,促进光合C的富集而提高了作物产量。随着小麦的生长,土壤中13C富集比例不断增加,但是在一个生长季中土壤有机碳含量并未发生显著变化,表明光合C不断向土壤转化并促进了SOC的更新。在常规CO2浓度下,经过小麦一个生长季后共有140mg·kg-1的13C进入土壤,其中植物光合C所占比例为97.9%。在CO2升高条件下,土壤13C富集比例在拔节期和抽穗期与常规CO2处理没有显著差异,到了成熟期13C富集比例由-17.9‰增至3.1‰,比常规CO2浓度处理提高了52.4%,表明更多的光合C在作物营养生长后期通过根系过程进入土壤,促进了SOC的更新

极端工况下采煤机行星减速机构动态仿真分析

为研究复杂煤层赋存条件下采煤机截割部行星减速机构的动态特性,建立了采煤机刚-柔耦合动态模型。对极端工况下的采煤机滚筒外负载进行了分析及动态模拟,在动态仿真分析软件Recur Dyn中进行了加载与虚拟仿真。对截割部行星减速机构中的内齿圈进行了受力分析,找到了最大等效应力位置并根据其受力情况进行了结构优化。对齿轮修形后的行星减速机构再次进行仿真,发现最大等效应力小于材料许用应力,并且齿面疲劳寿命得到了较大地提高,保证了采煤机可靠工作,为齿轮动力学研究提供了重要参考

中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室;

双模态超燃冲压发动机主要面临着宽马赫数范围高效燃烧问题,支板与凹腔组合结构在燃料混合与火焰稳定方面优势明显,研究凹腔-支板耦合结构在超燃冲压发动机中的性能很有意义。采用实验方法研究了支板参数——支板高度、支板与凹腔距离、支板厚度、燃料射流位置和当量比对燃烧的影响。实验在中国科学院力学研究所直连式超声速燃烧实验台上进行,燃料为乙烯,燃烧室入口马赫数为3.0,总温1 650K。结果表明,支板参数对燃烧影响复杂,各参数权重不同且不相互独立。因此,存在一个或多个最佳支板参数组合,使得燃烧室燃烧效率最高

Weakening Visual Function Enhances Auditory Fear Conditioning in Mice

作为一种高级认知活动,视觉功能减弱是否影响听觉恐惧条件化学习目前还不清楚.本文以突变体rd/rd、cl/cl小鼠为视觉功能减弱组,研究视觉功能减弱是否对听觉巴甫洛夫条件化恐惧反应有影响.在恐惧条件化、恐惧消退和消除记忆再现阶段记录了僵直行为.研究结果表明,视觉功能的减弱更有利于小鼠听觉恐惧条件化的建立.文中讨论了出现此结果的可能神经机制.</p

企鹅系统发育分类与肠道菌群组成差异的相关性

除了环境和食物因素外,宿主的系统发育同样被认为会影响动物的肠道菌群,但对于鸟类,特别是极地企鹅不同种属的系统发育分类学差异对其肠道菌群的影响尚未清楚。本研究利用在相同环境和食物条件下馆养的王企鹅(Aptenodytes patagonicus)、帽带企鹅(Pygoscelis antarctica)和巴布亚企鹅(P.papua)分析宿主系统发育分类学差异对企鹅肠道菌群的影响。结果表明:不同企鹅的肠道菌群多样性、组成和功能均具有显著差异(PPaeniglutamicibacter)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、肉杆菌属(Carnobacterium)、狭义的梭菌属(Clostridium sensu stricto 1)、消化链球菌属(Peptostreptococcus)、戈特沙尔克氏属(Gottschalkia)和蒂西耶氏菌属(Tissierella); 巴斯德氏菌属(Pasteurella)和鲸杆菌属(Cetobacterium)在帽带企鹅肠道菌群中丰度明显升高; 而巴布亚企鹅肠道菌群具有更多的萨特氏菌属(Sutterella)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)细菌。王企鹅肠道菌群中信号传递相关通路基因的丰度显著高于巴布亚企鹅和帽带企鹅,相比之下,帽带企鹅肠道菌群具有更强的碳水化合物消化吸收能力,而巴布亚企鹅肠道菌群中鞘磷脂代谢的能力明显高于其他企鹅。本研究发现王企鹅、帽带企鹅和巴布亚企鹅肠道菌群的差异可能是其固有的遗传特性