Electric-field-induced selective catalysis of single-molecule reaction

随着单分子电学检测技术的迅速发展，分子电子学的研究不再局限于分子电子学器件的构筑及其电学性质的测量，而且扩展到单分子尺度化学反应过程的探索。然而目前相关的研究仍然局限于理论计算方面，在单分子尺度上实时监测和调控化学反应的活性和选择性是化学领域的长期目标和挑战。针对这一挑战，洪文晶教授课题组与程俊教授课题组合作，自主研发了精密科学仪器，将单个有机分子定向连接在两个末端尺寸为原子级的电极之间，解决了化学反应中分子取向控制的问题.理论计算结果证实了定向电场可以有效地稳定化学反应的过渡态，从而降低反应能垒。该研究工作在化学化工学院洪文晶教授、程俊教授、能源材料化学协同创新中心（iChEM）刘俊扬副研究员的共同指导下完成，由硕士研究生黄晓艳、iChEM博士研究生唐淳、博士研究生李洁琼以及兰州大学的陈力川博士作为共同第一作者，化学化工学院师佳副教授、陈招斌高级工程师、夏海平教授和田中群教授，萨本栋微纳研究院杨扬副教授、环境与生态学院白敏冬教授以及兰州大学张浩力教授参与了研究工作的讨论并给予指导，博士后乐家波、博士研究生郑珏婷、张佩（已毕业）、李瑞豪、李晓慧也参与了研究工作。Oriented external electric fields (OEEFs) offer a unique chance to tune catalytic selectivity by orienting the alignment of the electric field along the axis of the activated bond for a specific chemical reaction; however, they remain a key experimental challenge. Here, we experimentally and theoretically investigated the OEEF-induced selective catalysis in a two-step cascade reaction of the Diels-Alder addition followed by an aromatization process. Characterized by the mechanically controllable break junction (MCBJ) technique in the nanogap and confirmed by nuclear magnetic resonance (NMR) in bottles, OEEFs are found to selectively catalyze the aromatization reaction by one order of magnitude owing to the alignment of the electric field on the reaction axis. Meanwhile, the Diels-Alder reaction remained unchanged since its reaction axis is orthogonal to the electric fields. This orientation-selective catalytic effect of OEEFs reveals that chemical reactions can be selectively manipulated through the elegant alignment between the electric fields and the reaction axis.This work was supported by the National Key R&D Program of China (2017YFA0204902), the National Natural Science Foundation of China (21722305, 21703188, 21673195, 21621091, 51733004, 51525303, and 91745103), the China Postdoctoral Science Foundation (2017M622060), and the Young Thousand Talents Project of China. 该工作得到国家自然科学基金委（21722305、21703188、21673195、51733004、51525303、91745103），国家重点研发计划课题（2017YFA0204902），中国博士后面上基金（2017M622060）的资助，以及固体表面物理化学国家重点实验室、醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室、能源材料化学协同创新中心的支持

Transition from tunneling leakage current to molecular tunneling in single-molecule junctions

数十年来，半导体工业一直遵循基于“摩尔定律”所设定的发展蓝图，逐步提升集成电路芯片上晶体管的集成度和运行速度，减小器件尺寸。为探索这一尺寸极限，课题组基于机械可控裂结技术自主开发了具有飞安级电学测量和亚纳米级位移控制灵敏度的科学仪器，在国际上首次获取了一系列具有不同重复单元的寡聚苯乙炔类分子电导随电极间距的演变关系，并发现随着电极间距的缩小，器件电输运由通过分子器件电流占主导逐步转变到由隧穿漏电流占主导。对于本研究中具有最小尺寸的寡聚苯乙炔分子器件，其由于隧穿漏电流所制约的尺寸极限可小至0.66 nm，预示了有机分子器件在未来电子器件小型化方面具有重要的应用潜力。 这一研究工作是在化学化工学院洪文晶教授、萨本栋微纳研究院杨扬助理教授以及英国Durham University的MartinR. Bryce教授共同指导下完成的。能源材料化学协同创新中心iChEM Fellow刘俊扬博士为论文第一作者，博士研究生郑珏婷、李瑞豪和硕士研究生黄晓艳、唐永翔、皮九婵、本科生王飞等参与了研究工作。田中群教授、毛秉伟教授和师佳副教授为论文工作提供了重要指导。【Abstract】The tunneling leakage current will be a major quantum obstacle during miniaturization in the semiconductor industry down to the scale of several nanometers. At this scale, to promote charge transport and overcome the tunneling leakage current between the source and drain terminals, molecular electronic junctions offer opportunities by inserting molecules between these two electrodes. Employing a series of oligo(aryleneethynylene) (OAE) molecules, here we investigate the transition from tunneling leakage current to molecular tunneling in the single-molecule devices using mechanically controllable break junction (MCBJ) technique, and the transition distances of the OAE molecular junctions were determined and even down to 0.66 nm for OAE2 molecular junction, which demonstrates that the intrinsic charge transport properties of a single-molecule device can be outstripped from the tunneling leakage current. Consequently, molecular electronic devices show the potential to push the ultimate limit of miniaturization to the scale of several angstroms.This work was supported by the National Key R&D Program of China (2017YFA0204902). This work was also generously supported by the Young Thousand Talent Project of China, the EC FP7 ITN “MOLESCO” project number 606728, the National Natural Science Foundation of China (nos. 21703188, 21673195, 21503179), and the China Postdoctoral Science Foundation (2017M622060). 该工作获得科技部国家重点研发计划课题（2017YFA0204902），国家自然科学基金委（21673195、21703188、21503179）以及中国博士后科学基金（2017M622060）等项目的资助，也得到了固体表面物理化学国家重点实验室、能源材料化学协同创新中心的支持

中国物理海洋学研究70年：发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的"普遍风浪谱"和"涌浪谱",发展了第三代海浪数值模式;提出了"准调和分析方法"和"潮汐潮流永久预报"等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了"棉兰老潜流",揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了"南海内波潜标观测网",实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流"边缘不稳定"的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军

抗淀粉样蛋白寡聚体单链抗体融合蛋白在真核细胞中表达的初步研究

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种由脑内淀粉样蛋白(A)聚集引起的,以老年人记忆和认知功能丧失为临床表征的神经退行性疾病。研究表明,A寡聚体是AD发生发展的主要因素。应用自行筛选出的能够特异识别淀粉样蛋白寡聚体的单链抗体W20基因,构建了以绿色荧光蛋白为报告基因的真核表达载体pSNAV2.0-W20-EGFP,并应用流式细胞分选、蛋白免疫印迹以及荧光显微镜等技术对该单链抗体融合蛋白在真核细胞中的表达进行了初步研究,为针对AD的抗体基因治疗奠定了基础

林火在空间上的波动性及其对全球变化的响应(Ⅰ)

研究表明,林火在时间方向具有一定的周期性,表现为一定频率的火周期。该文应用黑龙江省1980～1999年林火数据,分别计算出每年火灾发生的火点的质心经纬度坐标和火场面积质心的经纬度坐标,用波谱分析研究其质心随年份的波动现象。结果表明,1980-1999年的黑龙江省林火的火场质心分别是以东经126.97°,北纬49.63°为轴作东西、南北波动,波动具有明显的同期性,经度方向和纬度方向的周期均为3.3a,其东西南北波动的最大最小值分别为东经128.68°,北纬52.82°,东经123.08°,北纬46.86°。火点的质心分别以东经127.90°,北纬48.69°为轴作东西、南北方向的波动,波动不具有明显的周期性,其东西南北波动的最大最小值分别为东经129.22°,北纬50.37°,东经125.18°,北纬47.28°

宁夏枸杞鲜果采后病原菌的分离、鉴定及水杨酸的抑病效果研究

目的分离、鉴定宁夏中宁地区引起枸杞鲜果采后病害的主要病原菌,并研究水杨酸(salicylic acid,SA)的抑病效果。方法采用常规方法从自然发病果实中分离病原真菌,通过形态学和ITS(internal transcribed spacer)序列信息进行鉴定。使用不同浓度的水杨酸处理病原菌和果实,观察SA对病原菌体外和体内的抑制效果。结果共分离到4株病原真菌菌株,它们均能引起枸杞鲜果的采后腐烂。其中, WB-1鉴定为梨黑斑链格孢(Alternariagaisen),WB-2鉴定为互隔链格孢(Alternariaalternata);WB-3和WB-4分别鉴定为镰刀霉属(Fusarium)和枝孢属(Cladosporium)真菌。SA对3种供试病原真菌的生长均有明显抑制作用,且SA浓度越高抑制效果越明显。SA浸泡处理对常温和低温贮藏的枸杞鲜果病害有显著的控制效果,并且SA处理对枸杞果实固形物含量(soluble solids content, SSC)无显著影响。结论枸杞鲜果采后腐烂由多种病原真菌引起, SA处理对枸杞采后病害具有较好的控制效果,具有潜在的应用前景

A brief history of computer development in China

简要论述了20世纪50年代中期中国计算机事业起步以来的发展与学科建设。系统介绍了中国从早期的基于电子管第一代计算机、基于晶体管的第二代计算机、基 于中小规模集成电路的第三代计算机,到基于微处理器的第四代计算机发展过程。中国自主研发的计算机为国防和科研事业做出了重要贡献,并且推动了计算机产业 的发展。目前中国计算机在很多方向的研究上达到了世界前沿,部分计算机水平已达到国际领先。与此同时,中国计算机事业的发展呈现出多元化的趋势,与国外发 达国家同步的形成了一系列新的学科,这些学科也获得了快速的发展,很多领域在技术研发或产业化上,达到甚至超越了同期国外水平。本文重点介绍了计算机网络 、计算机安全、数据库、人工智能、中文信息处理、图形图像处理、虚拟现实和人机交互等学科的发展。The paper presents a brief introduction to China's computer development and the related subject construction from the mid-1950s. First, the paper systematically introduces the computer development history from the first generation computers using vacuum tubes to the transistor-based second generation, then to the small and medium-sized integrated circuit-based third generation, and finally to the microprocessors-based fourth generation. The domestically developed computer has made an important contribution to the national defense and scientific research, and promoted the development of computer industries. At present, many research directions of China's computer are in the forefront of the world, and some results have gained the international leading level. Meanwhile, the computer development in China presents a dynamic development trend. A series of new disciplines have been formed in China synchronously with the foreign developed countries. They are developing fast, and many of them have reached or even surpassed the international level. The paper focuses on the development of computer networks, computer security, databases, artificial intelligence, Chinese information processing, graphics & image processing, virtual reality, and human-computer interactions

免疫增强剂对异育银鲫非特异免疫力的影响

分别用添加1%酵母细胞壁（1号饲料）、1%酵母细胞壁＋0.23%Vc＋0.02%VE（2号饲料）、1%免疫多糖（3号饲料）的饲料投喂异育银鲫,并于试验后4、11、17、24、31 d测定头肾巨噬细胞吞噬活性、血清溶菌酶活性和血清杀菌活性。结果表明,与对照组相比,3组饲料均能显著提高异育银鲫的头肾巨噬细胞吞噬活性、血清溶菌酶活性和血清杀菌活性,其中3号饲料效果最为显著,其次为2号饲料