人工智能化学：变革研究范式,加速物质发现

化学科学领域的复杂性和海量数据为人工智能应用提供了契机。人工智能、机器学习、深度学习从海量数据中识别新的化合物,建立新的模型,提出新的理论,正在改变化学物质的发现、转化和功能研究范式,促进重大问题的解决。本文综述了近年来国际上人工智能在化学研究中的重要进展,分析了人工智能化学的主要发展态势。人工智能通过助力化学海量数据挖掘、实现化学实验室智能化和自动化、增强计算化学解决实际问题的能力,推动化学跨越式发展。     

新型快速多极杂交边界点法在复合材料热传导中的应用

将杂交边界点法应用于复合材料的热传导模拟,推导一种求解复合材料的方程,该方程减少计算自由度,效率更高.将新型快速多极算法与杂交边界点法结合进行大规模计算,数值算例中对包含大量粒子的复合材料进行模拟,结果表明快速多极杂交边界点法可行,具有一定的应用前景.     

PLGA-PEG共聚物负载多西紫杉醇的药物输运体系的计算机模拟

采用耗散粒子动力学模拟的方法研究了抗癌药物输运体系多西紫杉醇与聚乙丙交酯与聚乙二醇的共聚物(PLGA-PEG)的自组装形态, 考察了共聚物浓度、共聚物组成和药物含量等对自组装形态的影响. 模拟结果表明, 不同浓度的PLGA-PEG能够和多西紫杉醇自组装成球状、柱状、层状等结构; 一定的浓度下, 亲水的PEG嵌段将疏水的PLGA嵌段包裹起来形成核壳结构, 可用于疏水药物输运应用. 在比较低的浓度下, 不同组成的PLGA-PEG均会形成球状核壳结构, PEG嵌段较多时壳层较厚核尺寸较小, PLGA嵌段较多时核的尺寸较大但壳层较薄, 综合考虑载药量和稳定性, 模拟结果中PEG嵌段的摩尔分数为60%即PLGA₄₀-PEG₆₀作为载体时性能较佳. 药物的含量对自组装结构也有影响, 药物含量较小时形成球状结构, 药物含量较大时, 则会形成柱状结构. 对PLGA₄₀-PEG₆₀体系, 模拟结果显示药物、聚合物和水的最佳配比为5:10:90. 本工作可为共聚物载药体系的设计与开发提供参考.     

白光有机发光二极管的研究进展

由于白光有机发光二极管(WOLED)具有效率高、亮度高、功耗低、视角广、响应速度快、主动发光、超薄超轻以及可柔性化等优异性能, 并在显示和照明领域有广阔的应用前景, 受到学者和业界的广泛重视而成为研究热点. 本文首先介绍了实现WOLED的不同方法, 然后从发光材料种类的角度, 阐述了全荧光WOLED、全磷光WOLED、基于荧光/磷光杂化WOLED以及延迟荧光WOLED近年来的研究进展, 并结合我们研究团队最近的工作详细地介绍了不同高性能WOLED的器件结构、设计思想、工作原理、物理机制以及发光过程; 接着, 简单介绍了柔性WOLED最近研究进展; 最后探讨了WOLED目前存在的问题及其未来的发展趋势.     

含苯并噻二唑结构单元的金属有机骨架在可见光催化需氧氧化反应中的应用

设计合成了一个含有苯并噻二唑结构单元的对三联苯二羧酸配体H₂1,将其与二甲基修饰的对三联苯二羧酸配体H₂2以物质的量比1：1在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中混合后;在醋酸存在条件下,与ZrCl₄发生溶剂热反应而得到金属有机骨架UiO-68-S.X射线粉末衍射表明该金属有机骨架具有UiO-68类型的框架结构;77 K温度下,氮气吸附等温曲线表明其具有较高的孔隙和比表面.在空气气氛和蓝光LED的照射下,金属有机骨架UiO-68-S可作为硫醚选择性氧化以及芳香硼酸羟基化的非均相光催化剂.     

一种应用于MOCVD的3波长在线红外测温方法

根据金属有机物化学气相沉积(MOCVD)在线红外测温的发展需要,提出一种3波长免探测孔有效面积校准和反射率修正的测温方法。给出了探测1 300 nm、1 150 nm、940 nm 3波长的在线测温探头设计方案和光路图,将该探头应用于THOMAS SWAN CCS MOCVD 5.08 cm (2英寸)Si(111)衬底上生长10 μm GaN外延层的在线测温。测量结果表明:在700 ℃~1 100 ℃范围内,探头多次测量的重复性误差在1.0 ℃内,在950 ℃~1 100 ℃范围内,以EpiTT红外测温仪为参考,探头测温精度在1 ℃内,距离容差性为2 mm。该探头应用于我国自主研发的MOCVD 5.08 cm Si(111)衬底上生长InGaN/GaN MQW结构蓝光LED外延片,可得最低测温量程为435 ℃,n-GaN生长过程中测量噪声为0.75℃。结果分析表明:该3波长免修正在线红外测温法对于高质量单层薄膜外延生长具有一定可行性,对于多层复杂结构外延生长需要进一步改进。     

电感耦合等离子体质谱法研究黄河甘宁蒙段附近居民砷暴露水平

人类砷暴露可以通过空气、饮用水和食物等途径.运用ICP-MS方法分析了四个采样点河曲(Hequ,HQ)、石嘴山(Shizuishan,SZS)、中卫(Zhongwei,ZW)和临夏(Linxia,LX)的69份当地居民发样及四个黄河过滤水样的总砷含量,探究了头发中砷水平在不同性别及年龄中的差异,并对发样中砷与水样中砷的相关性进行了分析.人发样品采用微波消解方法进行前处理,消解效果良好.结果表明,该方法准确度及精密度良好,回收率为90.1%~101.9%,RSD值为2.9%~4.2%.结果显示,该研究地区居民发样砷含量范围为0.01~1.73 μg·g-1,平均值为0.33 μg·g-1,不同采样点的砷含量顺序为ZW>HQ>LX>SZS.Kruskal Wallis检验显示该文中不同采样点发样砷含量存在显著性差异(p=0.010),说明研究地区的生活区域对居民发样砷含量具有影响,而不同性别(p=0.158)和不同年龄(p=0.159)组居民发样砷含量无明显差异,但男性发砷平均值含量高于女性,不同年龄组间呈现发样砷含量随年龄增大而下降的趋势.与文献相比,该研究发样砷含量较高于多数地区而明显低于地方性砷中毒区域.黄河水样中砷含量范围为2.31~10.41 μg·L-1.与黄河下游等地区相比砷含量较高,但未超出地表水环境Ⅲ类标准.Pearson相关性系数表明,水中砷元素与铅、铜、铬、镉等元素均具有相关性,与人发砷含量具有显著正相关.总之,采样点附近居民具有较高砷暴露风险,且该风险可能来自于工农业排放.研究结果为甘宁蒙等西北民族地区重金属污染研究提供实验数据和理论依据.     

形位参数对楔横轧轴件气压压实的影响

鉴于高压气体压实楔横轧轴件内部空洞(浮压法)可以提高楔横轧轴件质量与成品率的特点, 为进一步改善该方法对心部空洞的闭合程度, 运用DEFORM-3D有限元软件, 研究了形位参数对轴件外形尺寸和空洞闭合的影响规律. 研究结果表明: 轴件高径比为2时, 心部空洞最难闭合; 空洞越靠近轴件表面, 其闭合就越快; 空洞数量和形状对其闭合速度的影响较大; 但以上4个因素对轴件外形尺寸几乎没有影响. 研究结果为控制轧件心部缺陷、提高轴件的力学性能奠定了理论基础.     

浮压法压实斜轧钢球内部空洞的条件

钢球斜轧成形工艺中容易出现心部疏松、空洞等质量问题, 为能有效地消除钢球内部空洞, 实现钢球高质量生产, 提出了利用高压气体压实钢球内部空洞的新方法, 简称浮压法. 利用DEFORM-3D有限元软件研究了浮压法压实钢球内部空洞的影响因素以及各因素的影响程度.结果表明: 压实空洞的难度随空洞尺寸的增大而减小随空洞到球面距离的增大而增大随温度的升高而减小随气压增长速度的提高而减小;影响因素的主次顺序为: 钢球温度、空洞尺寸、空洞位置气压增长速度     

N-(对苯氧基苯基)-甲基丙烯酰胺及其聚合物光化学性质研究

合成了N (对苯氧基苯基 ) 甲基丙烯酰胺 (MAPOA)及其聚合物P(MAPOA)。研究发现 ,MAPOA亦表现出“荧光结构自猝灭效应 (SSQE)” ,不同缺电子烯类单体对P(MAPOA)荧光猝灭能力随烯类单体缺电子程度增加而提高。MAPOA敏化AN光聚合时 ,不仅参与光聚合的引发而且自身也进入聚合物链中。