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细胞内RNA与RNA结合蛋白的动态相分离模拟 被引量:1
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作者 郭秀珍 王书恒 +1 位作者 李康睿 赵新军 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期197-211,共15页
细胞内生物大分子相分离在生理与疾病中发挥重要作用.首先基于扩散动力学、Hill动力学,提出了一种细胞内核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)与RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)的动态相分离理论.基于扩散动力学模型,获得了RNA与RBP... 细胞内生物大分子相分离在生理与疾病中发挥重要作用.首先基于扩散动力学、Hill动力学,提出了一种细胞内核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)与RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)的动态相分离理论.基于扩散动力学模型,获得了RNA与RBPs多相(多种相、多重相)分离特性.研究发现,细胞内RNA与RBP的动态多相分离机制,主要源于RNA与RBP生化反应相互作用以及特定的扩散性.通过生化反应相互作用,以不同速率扩散的RNA与RBP通过结合域结合反应,使得扩散较快的RNA、RBP反应聚集,形成扩散较慢的RNA-RBP复合物.由生化反应作用导致的RNA与RBP间的扩散关联,致使RNA与RBP形成多种、多重凝聚相.RNA与RBP生化反应的周期振荡,会形成振荡传播波(类似化学波),波动性会导致RNA与RBP浓度空间分布不均形成凝聚相,表明了RNA与RBP凝聚相形成与相分离的耗散结构特性.可以预测,RNA与RBPs的相分离不仅源自于扩散效应、溶解度的改变,还与RNA与RBP生化反应的周期振荡相关.结合平均场理论,获得了扩散系数与Flory相互作用参数的对应关系,不仅深刻理解体系中多种相互作用与扩散性的联系,而且更全面揭示了RNA与RBP多相分离的物理本质.研究结果符合实验观测,可为后续研究及应用提供参考. 展开更多
关键词 非平衡态 多相分离 扩散动力学 平均场理论 耗散结构
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三元混晶AlP_(1-x)As_(x)(x=0,0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1)的电子结构和力学性质的第一性原理研究
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作者 白雪 文杜林 +2 位作者 王云杰 苟杰 苏欣 《材料导报》 北大核心 2025年第12期225-229,共5页
为深入研究As取代AlP晶体中P之后体系的电子结构和力学性能,基于密度泛函第一性原理,本工作系统地比较了半导体材料AlP_(1-x)As_(x)(x=0,0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1)在不同掺杂浓度下的电子结构和力学性能。对数据的分析... 为深入研究As取代AlP晶体中P之后体系的电子结构和力学性能,基于密度泛函第一性原理,本工作系统地比较了半导体材料AlP_(1-x)As_(x)(x=0,0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1)在不同掺杂浓度下的电子结构和力学性能。对数据的分析表明,通过调整As原子浓度可以优化电子结构和力学性能,这有助于新型半导体材料的开发。无论AlP_(1-x)As_(x)(x=0,0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1)晶体的浓度如何,化合物内部键的强共价性都极大地促进了结构的稳定性。这对实验化合物合成的理论指导具有重要意义。 展开更多
关键词 掺杂 三元混晶 电子结构 力学性质 第一性原理
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Hes1调控AKT-MDM2-p53-PTEN通路的一种物理机制 被引量:2
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作者 苏瑞 李循 +3 位作者 王书恒 刘彼得 赵新军 李九智 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第5期125-134,共10页
基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究发状分裂相关增强子1(Hairy and enhancer of split 1,Hes1)调控蛋白激酶B(Protein Kinase B,AKT)-鼠双微体2(Murine Double Minute2,MDM2)-抗癌基因p53(p53)-第10号染色体缺失... 基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究发状分裂相关增强子1(Hairy and enhancer of split 1,Hes1)调控蛋白激酶B(Protein Kinase B,AKT)-鼠双微体2(Murine Double Minute2,MDM2)-抗癌基因p53(p53)-第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(Phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN)通路的一种物理机制.研究发现,Hes1通过与PTEN结合抑制PTEN表达,并调控AKT信号.表明了Hes1蛋白的合成,以及Hes1与PTEN相互作用调控AKT-MDM2-p53-PTEN通路信号,将会有效地控制细胞结果.Hes1作为AKT-MDM2-p53-PTEN信号通路中上游调节的重要因素,还可以在一定程度上通过影响p53蛋白功能,改变p53对肿瘤的抑制性.理论结果可用于预测Notch通路信号异常诱导的致癌性,并进一步揭示了Notch信号通路影响细胞AKT-MDM2-p53-PTEN通路的激活机制. 展开更多
关键词 Hes1蛋白 调控 AKT-MDM2-p53-PTEN通路
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氯化钾水溶液微观结构的分子动力学模拟研究 被引量:2
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作者 王丽娜 张文惠 +2 位作者 尚洁莹 赵兴宇 周恒为 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2024年第1期129-136,共8页
氯化钾水溶液不同于氯化钠的,其在低温下只能形成无水盐和冰.现有研究表明在氯化钠水溶液中不仅存在着水分子连续分布的区域与离子团簇,而且这二者的物质组成也与该溶液所形成晶体的分别对应.为了探寻其他溶液中是否存在此类对应关系,... 氯化钾水溶液不同于氯化钠的,其在低温下只能形成无水盐和冰.现有研究表明在氯化钠水溶液中不仅存在着水分子连续分布的区域与离子团簇,而且这二者的物质组成也与该溶液所形成晶体的分别对应.为了探寻其他溶液中是否存在此类对应关系,并考察溶液的微观结构,本文采用分子动力学方法对氯化钾水溶液进行了研究,表明了该溶液的一些性质.氯化钾水溶液中K+-K+和Cl--Cl-径向分布函数的特征具有一致性,峰的最大值所对应的位置都分别相同,明显不同于氯化钠水溶液的.系列时刻下瞬态图像内O到其最近离子距离中最大值的统计结果表明氯化钾水溶液中存在着一定大小的水分子连续分布的区域,其平均尺寸至少为2.26 nm;瞬态图像中K+与其最近邻Cl-之间的距离主要分布在0.28 nm~0.38 nm之间,占比约为97.4%;溶液中存在着较大和较小两类离子团簇,较大团簇的平均尺寸为1.73nm,平均离子数是25.0,其内部的离子与周围离子之间具有与氯化钾晶体类似的结构;这些结果表明氯化钾水溶液中也具有微观不均匀性和自聚集效应.将离子间径向分布函数上各峰最大值所对应距离之间的关系与氯化钾晶体中各离子之间距离的几何关系进行对比,并结合离子瞬态图像,给出了离子径向分布函数上各峰的来源,但明显不同于氯化钠水溶液中的情况.另外,通过对比与分析解释了氯化钾水溶液中离子对和团簇形成的原因,并表明原子和离子间相互作用对溶液的微观不均匀具有重要影响.结果还表明氯化钾水溶液中水分子连续分布区域以及离子团簇的物质组成分别与其所形成的冰和氯化钾晶体的组成具有一致性,而且离子团簇的结构和氯化钾晶体的也类似.再结合氯化钠水溶液的结果,表明溶液中存在着与其所能够形成晶体组成类似的对应单元,这为理解溶液中晶体的形成提供了启发. 展开更多
关键词 氯化钾水溶液 离子团簇 分子动力学 结晶
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水合作用与 pH 调控两性离子聚合物刷的相变行为
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作者 李康睿 李循 +3 位作者 王书恒 刘彼得 赵新军 李九智 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第4期11-18,共8页
本文基于Flory-Huggins理论,建立理论模型研究水合作用与pH调控两性离子聚合物(ZP)刷的相变行为.理论模型考虑ZP的水合作用,以及ZP刷体系中的静电作用.研究发现,在不同pH条件下,ZP刷的体积分数随着水合作的减弱而的增加.随着pH的变化,Z... 本文基于Flory-Huggins理论,建立理论模型研究水合作用与pH调控两性离子聚合物(ZP)刷的相变行为.理论模型考虑ZP的水合作用,以及ZP刷体系中的静电作用.研究发现,在不同pH条件下,ZP刷的体积分数随着水合作的减弱而的增加.随着pH的变化,ZP刷构象随着水合性转变行为明显改变,这是由于pH调控ZP链单体带有过多的净电荷(正电荷或负电荷),致使ZP链内出现静电排斥导致ZP刷溶胀.另外,当ZP链单体呈现过多的净电荷,会在很大程度上决定ZP刷体系静电势,影响ZP刷的相变行为.通过考察体系自由能,我们还发现,ZP刷体系自由能呈现了极大值,随着pH值的变化,自由能呈现的极大值随之改变,由此表明了体系的不稳定性,进而导致ZP刷体系发生相变. 展开更多
关键词 水合作用与pH 两性离子聚合物(ZP)刷 构象转变
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模型化研究高分子凝胶体积相变中的共非溶性作用
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作者 李康睿 李循 +4 位作者 王书恒 刘彼得 王利云 赵新军 李九智 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第6期132-138,共7页
基于Flory-Huggins理论,我们建立理论模型,研究在共非溶剂(CNS)中,高分子凝胶(PG)体积相变中的共非溶性作用.理论模型考虑PG中CNS的桥接作用、各种分子的混溶效应.研究发现,当CNS与高分子单体间的吸引强度较小时,CNS与高分子单体间桥接... 基于Flory-Huggins理论,我们建立理论模型,研究在共非溶剂(CNS)中,高分子凝胶(PG)体积相变中的共非溶性作用.理论模型考虑PG中CNS的桥接作用、各种分子的混溶效应.研究发现,当CNS与高分子单体间的吸引强度较小时,CNS与高分子单体间桥接作用的减弱,会导致PG体积相变.当CNS与高分子单体间的吸引作用强度较大时,随着CNS与高分子单体间桥接作用的减弱,PG的体积分数呈现两次台阶式的转变,表明PG体系出现两次体积相变.这是由于桥接作用的减弱,虽然会有部分CNS分子被排挤出PG,但是并未完全消除CNS与高分子单体间的桥接吸引作用.所得理论结果符合实验观测,由此表明了共非溶性作用会在很大程度上调控PG的相变行为. 展开更多
关键词 高分子凝胶 共非溶性 体积相变
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CaGdAlO 4∶Yb^(3+)/Er^(3+)/Mn^(4+)荧光粉上转换发光及其双探针温度传感研究 被引量:1
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作者 李玉强 杨健 +2 位作者 王帅 周恒为 刘玉学 《化工新型材料》 北大核心 2025年第2期187-192,共6页
过渡金属离子上转换发光是拓展稀土离子光谱范围的有效途径之一。使用高温固相法合成了Yb^(3+)/Er^(3+)/Mn^(4+)掺杂的CaGdAlO_(4)纯相荧光粉,在980nm激光激发下,CaGdAlO_(4)∶Yb_(0.1),Er_(0.01),Mn_(0.003)荧光粉的上转换发光性能最... 过渡金属离子上转换发光是拓展稀土离子光谱范围的有效途径之一。使用高温固相法合成了Yb^(3+)/Er^(3+)/Mn^(4+)掺杂的CaGdAlO_(4)纯相荧光粉,在980nm激光激发下,CaGdAlO_(4)∶Yb_(0.1),Er_(0.01),Mn_(0.003)荧光粉的上转换发光性能最优。室温发射谱图中,位于528、550、663和710nm处的发射峰分别归属于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)和Mn^(4+)的^(2)E→^(4)A_(2)能级跃迁,均是双光子过程。300~573K变温实验表明,基于单一发光中心Er^(3+)荧光强度比FIR_(528/550)参数,相对灵敏度S_(R-528/550)从0.95×10^(-2)K^(-1)(300K)单调减小到0.27×10^(-2)K^(-1)(573K);基于Mn^(4+)-Er^(3+)双发光中心荧光强度比FIR_(710/663)参数,相对灵敏度S_(R-710/663)从0.37×10^(-2)K^(-1)(300K)先增大到2.08×10^(-2)K^(-1)(418K),随后减小为1.35×10^(-2)K^(-1)(573K)。当温度为420K时,S_(R-710/663)相比于S_(R-528/550)增大了近4倍。结果表明,CaGdAlO_(4)∶Yb 0.1,Er 0.01,Mn 0.003荧光粉在双探针光学温度传感领域具有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 荧光粉 上转换 Mn^(4+) 荧光强度比 温度传感
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Mn^(4+)掺杂四方相CaLaGaO_(4)远红光发射荧光粉的制备及其发光性能
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作者 马忠亮 段帅毅 +4 位作者 赵玲玲 鹿桂花 李玉强 刘玉学 杨健 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第8期1470-1477,共8页
开发Mn^(4+)掺杂的新型远红光氧化物荧光粉是当前植物生长灯用pc-LEDs的研究热点。通过高温固相法,在空气气氛下600℃热处理3 h再经1350℃合成5 h,成功制备了四方相CaLaGaO_(4)∶Mn^(4+)荧光粉。该荧光粉可被250~600 nm的紫外和可见光... 开发Mn^(4+)掺杂的新型远红光氧化物荧光粉是当前植物生长灯用pc-LEDs的研究热点。通过高温固相法,在空气气氛下600℃热处理3 h再经1350℃合成5 h,成功制备了四方相CaLaGaO_(4)∶Mn^(4+)荧光粉。该荧光粉可被250~600 nm的紫外和可见光激发。在366 nm紫外光激发下,位于705 nm处的宽带发射峰主要归属于Mn^(4+)的^(2)E→^(4)A_(2)能级跃迁,Mn^(4+)最优掺杂浓度为0.4%,浓度猝灭机制是电偶极-电偶极相互作用。298~498 K的变温发射光谱表明,CaLaGaO_(4)∶0.4%Mn^(4+)荧光粉的热激活能为0.418 eV,Mn^(4+)发射光谱与植物光敏色素PR和PFR吸收光谱的重叠度分别为23.8%和51.2%。结果表明,CaLaGaO_(4)∶Mn^(4+)荧光粉可用于pc-LEDs远红光植物生长灯。 展开更多
关键词 发光材料 红光发射荧光粉 Mn^(4+) CaLaGaO_(4) 高温固相法 pc-LEDs
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Y_(2)MgTiO_(6)∶Dy^(3+),Eu^(3+)荧光粉的发光性能及能量传递
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作者 蒋小康 高峰 周恒为 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第1期353-359,共7页
本文采用溶胶-凝胶法合成了一系列Y_(2(0.97-x))Dy_(0.06)MgTiO_(6)∶2xEu^(3+)(YMT∶0.06Dy^(3+),2xEu^(3+))荧光粉,并研究了Dy^(3+)、Eu^(3+)掺杂对样品物相、显微结构及荧光性能的影响。结果表明,所制备的YMT∶0.06Dy^(3+),2xEu^(3+... 本文采用溶胶-凝胶法合成了一系列Y_(2(0.97-x))Dy_(0.06)MgTiO_(6)∶2xEu^(3+)(YMT∶0.06Dy^(3+),2xEu^(3+))荧光粉,并研究了Dy^(3+)、Eu^(3+)掺杂对样品物相、显微结构及荧光性能的影响。结果表明,所制备的YMT∶0.06Dy^(3+),2xEu^(3+)荧光粉均为双钙钛矿结构(P2_(1)/n),颗粒大小为1~2μm。当激发光波长为262 nm时,荧光粉的发射光谱表现出典型的Dy^(3+)、Eu^(3+)线状特征光谱,发射主峰分别为483(^(4)F_(9/2)→^(6)H_(15/2))、579(^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2))和619 nm(^(5)D_(0)→^(7)F_(2))。Dy^(3+)和Eu^(3+)之间存在明显的能量传递,机制为电偶极子-电偶极子(d-d)相互作用。该荧光粉具备良好的热稳定性,在498 K下发光强度仍保持为室温的74.36%。通过改变Eu^(3+)浓度,荧光粉的发光颜色可实现从黄色到橙红色,YMT∶0.06Dy^(3+),2xEu^(3+)荧光粉在固态LED照明领域有一定的应用前景。 展开更多
关键词 Y_(2)MgTiO_(6) Dy^(3+)、Eu^(3+)共掺杂 溶胶-凝胶法 发光性能 热稳定性 LED
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VPRBP蛋白与Abl激酶诱发、抑制前列腺癌的一种物理机制 被引量:4
10
作者 赵新军 李循 +1 位作者 王书恒 李九智 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2022年第5期13-21,共9页
在本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究VPRBP蛋白与Abl激酶诱发、抑制前列腺癌的一种物理机制.研究发现,DNA损伤使得ATM(共济失调毛细血管扩张症突变)很快激活,并激活上调p53蛋白表达,DNA损伤的后续破坏会在很... 在本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究VPRBP蛋白与Abl激酶诱发、抑制前列腺癌的一种物理机制.研究发现,DNA损伤使得ATM(共济失调毛细血管扩张症突变)很快激活,并激活上调p53蛋白表达,DNA损伤的后续破坏会在很大程度上通过p53表达上调而被抑制.VPRBP通过上调MDM2蛋白的激活水平,使得p53表达水平异常,进而无法正常抑制前列腺癌的发生发展.通过考察Abl在前列腺癌进程中的作用发现,Abl使得AKT的表达水平下调,由于Abl对AKT的抑制作用,致使在AKT信号通路中MDM2表达水平受到抑制,进而稳定p53表达.由此表明了,过少的Abl对AKT的抑制程度减弱,不仅使得细胞代谢出现紊乱,而且还会促使p53正常的周期表达水平异常,对DNA损伤诱发的肿瘤抑制性减弱,进而促进前列腺癌的发生发展.基于本文模型,可以预测VPRBP与Abl作为诱发、抑制前列腺癌的调节剂对现有和潜在的抗癌治疗较为敏感.VPRBP与Abl在诱发、抑制前列腺癌过程中的时滞效应,导致信号通路中p53与PTEN蓄积量增多、AKT蓄积量减少,以及Plk1周期振荡相位转移,可用于预测旨在阻断前列腺癌细胞周期进程的潜在治疗效果.本文结果揭示了VPRBP与Abl诱发、抑制前列腺癌进程的一种调控作用机制,理论结果符合实验,可为设计阻断前列腺癌的通路治疗方案提供理论依据. 展开更多
关键词 VPRBP蛋白 Abl激酶 前列腺癌
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S和Al掺杂单层g-C_(3)N_(4)电子结构与光学性质的第一性原理研究 被引量:4
11
作者 刘晨曦 庞国旺 +5 位作者 潘多桥 史蕾倩 张丽丽 雷博程 赵旭才 黄以能 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期10-15,共6页
g-C_(3)N_(4)是一种典型的聚合物半导体材料,在可见光下就能完成对半导体要求较高的光催化反应。采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了单层g-C_(3)N_(4)、S单掺g-C_(3)N_(4)、Al单掺g-C_(3)N_(4)和S-Al共掺g-C_(3)... g-C_(3)N_(4)是一种典型的聚合物半导体材料,在可见光下就能完成对半导体要求较高的光催化反应。采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了单层g-C_(3)N_(4)、S单掺g-C_(3)N_(4)、Al单掺g-C_(3)N_(4)和S-Al共掺g-C_(3)N_(4)的形成能、电子结构及光学性质。结果表明:S掺杂空隙I位置、Al掺杂N2位置时,杂质原子最易掺入g-C_(3)N_(4)体系。与单层g-C_(3)N_(4)相比,掺杂后的体系均发生了晶格畸变以及红移现象,拓展了体系的光吸收范围,可推测出S、Al掺杂能够提高g-C_(3)N_(4)体系的光催化性。其中,S-Al共掺杂体系的光催化性是最优的,原因是共掺杂体系的分子轨道有较强的离域性,有利于提高载流子的迁移率,并且共掺杂能使单掺杂引入的深能级变浅,减少杂质能级上的复合中心。因此,本工作提出的S-Al共掺杂可作为提高g-C_(3)N_(4)光催化活性的一种有效手段。 展开更多
关键词 掺杂 石墨相氮化碳 电子结构 光学性质 第一性原理
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GGA+U法研究稀土(La、Ce、Pr、Nd)掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响 被引量:4
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作者 雷博程 刘桂安 +5 位作者 王少霞 赵旭才 毛著鹏 夏桐 黄以能 张丽丽 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2019年第9期1608-1614,1620,共8页
基于GGA+U的第一性原理方法,分析了La、Ce、Pr、Nd四种元素掺杂的ZnO结构,对晶体的结构、电子结构和光学性质进行了对比分析。由键布局分析可知,掺杂体系Zn-O键共价性的强弱与杂质掺入原子的序数成正比。掺杂后体系的类型仍为直接跃迁,... 基于GGA+U的第一性原理方法,分析了La、Ce、Pr、Nd四种元素掺杂的ZnO结构,对晶体的结构、电子结构和光学性质进行了对比分析。由键布局分析可知,掺杂体系Zn-O键共价性的强弱与杂质掺入原子的序数成正比。掺杂后体系的类型仍为直接跃迁,能级整体下移;随着Pr、Nd掺入,出现了杂质能级,这是由稀土元素的4f电子态所导致。在光学性质方面,掺杂体系的吸收系数、静介电常数都比纯ZnO的高,体系的吸收边都向低能方向移动,其中Zn7LaO8的红移程度最高、静介电常数最大,说明其光催化能力和极化能力都最强。 展开更多
关键词 ZnO 第一性原理 形成能 电子结构 光学性质
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C-Mg掺杂GaN电子结构和光学性质的第一性原理研究 被引量:3
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作者 刘丽芝 史蕾倩 +9 位作者 王晓东 马磊 刘纪博 庞国旺 刘晨曦 潘多桥 张丽丽 雷博程 赵旭才 黄以能 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2022年第6期131-137,共7页
基于密度泛函理论第一性原理的方法,计算了GaN、C单掺、Mg单掺和C-Mg共掺体系的电子结构和光学性质,计算结果表明:掺杂后,GaN体系的晶格发生畸变,有利于光生空穴-电子对的分离,C-Mg共掺体系结构最稳定,掺杂体系的禁带宽度均减小,其中C-M... 基于密度泛函理论第一性原理的方法,计算了GaN、C单掺、Mg单掺和C-Mg共掺体系的电子结构和光学性质,计算结果表明:掺杂后,GaN体系的晶格发生畸变,有利于光生空穴-电子对的分离,C-Mg共掺体系结构最稳定,掺杂体系的禁带宽度均减小,其中C-Mg共掺体系的禁带宽度最小,在禁带中引入了杂质能级,说明掺杂可有效降低电子跃迁所需的能量.在光学性质方面,掺杂后,GaN在低能区介电峰和吸收峰均发生红移,且静介电常数增大;其中C-Mg共掺体系的对可见光的吸收最强,极化能力最强,因此C-Mg共掺将有望提高GaN在光催化性能和极化能力. 展开更多
关键词 GAN 第一性原理 电子结构 光学性质
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GGA+U方法研究C与Ti掺杂GaN的电子结构和光学性质 被引量:2
14
作者 刘纪博 庞国旺 +9 位作者 马磊 刘丽芝 王晓东 史蕾倩 潘多桥 刘晨曦 张丽丽 雷博程 赵旭才 黄以能 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第1期77-84,共8页
作为一种优良的半导体材料,GaN所具有的宽禁带导致其只能吸收可见光中的紫光,因此如何增加GaN材料对可见光的利用率是一个值得研究的问题,掺杂是解决这个问题常用的手段。本文利用第一性原理的方法对本征GaN,C单掺、Ti单掺、C-Ti共掺Ga... 作为一种优良的半导体材料,GaN所具有的宽禁带导致其只能吸收可见光中的紫光,因此如何增加GaN材料对可见光的利用率是一个值得研究的问题,掺杂是解决这个问题常用的手段。本文利用第一性原理的方法对本征GaN,C单掺、Ti单掺、C-Ti共掺GaN四种体系的电子结构和光学性质做了计算和分析,结果表明:掺杂后的体系都具有良好的稳定性;掺杂后各体系的体积均增大,说明杂质的引入使体系晶格发生畸变,对光生空穴-电子对的分离有促进作用,进而提高材料的光催化性能;杂质元素的引入使体系能级发生劈裂,电子跃迁更加容易;掺杂后各体系的介电函数虚部主峰均向低能区移动,吸收谱均红移至可见光区域,其中共掺体系在蓝绿光区域的吸收系数最大,由此可以推测C-Ti共掺有助于提高GaN的光催化性能。 展开更多
关键词 第一性原理 哈伯德U修正 GAN 掺杂 电子结构 光学性质 半导体
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GGA+U方法研究C-Al掺杂GaN的电子结构和光学性质 被引量:1
15
作者 王晓东 潘多桥 +9 位作者 刘丽芝 刘纪博 马磊 刘晨曦 庞国旺 史蕾倩 张丽丽 雷博程 赵旭才 黄以能 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2023年第1期137-143,共7页
本文用密度泛函理论的第一性原理,研究了C单掺、Al单掺、C-Al共掺GaN体系的电子结构及光学性质.通过分析发现,与本征GaN相比,掺杂后体系都发生了晶格畸变,其中C-Al共掺GaN体系,较容易形成且禁带宽度明显减小,形成了P型半导体,显著降低... 本文用密度泛函理论的第一性原理,研究了C单掺、Al单掺、C-Al共掺GaN体系的电子结构及光学性质.通过分析发现,与本征GaN相比,掺杂后体系都发生了晶格畸变,其中C-Al共掺GaN体系,较容易形成且禁带宽度明显减小,形成了P型半导体,显著降低了电子跃迁所需要的能量;另外,该共掺体系的静介电常数最大,极化能力最强,介电虚部的主峰向低能区域偏移,并且吸收光谱在可见光范围内产生了红移现象,这都体现了C-Al共掺可以拓展GaN体系对可见光的响应范围.因此,C-Al共掺将有望提高GaN体系的光催化性能. 展开更多
关键词 GAN GGA+U 电子结构 光学性质
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采用分子动力学方法研究氯化钠水溶液的微观结构 被引量:4
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作者 王丽娜 尚洁莹 +2 位作者 张文惠 周恒为 赵兴宇 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2023年第4期65-72,共8页
溶液的微观结构对溶液的宏观性质具有决定性影响,团簇的存在和溶液不均性的认知是该领域研究的重要进展之一,也是关注的热点.为了考察溶液的微观结构,本文采用分子动力学方法对浓度适中的氯化钠水溶液进行了模拟,获得了各原子(离子)间... 溶液的微观结构对溶液的宏观性质具有决定性影响,团簇的存在和溶液不均性的认知是该领域研究的重要进展之一,也是关注的热点.为了考察溶液的微观结构,本文采用分子动力学方法对浓度适中的氯化钠水溶液进行了模拟,获得了各原子(离子)间的径向分布函数和溶液的瞬态图像.通过对比分析Na^(+)-Cl^(-)和Cl^(-)-Na^(+)的径向分布函数,并结合已有研究结果,表明该径向分布函数上第三峰也来源于离子对,发现氯化钠水溶液存在着第三种离子对;上述径向分布函数上的三个峰分别与直接接触离子对、部分间隔离子对和完全间隔离子对相对应,并给出了这三种离子对的瞬态图像.三个时刻下系统瞬态图像的分析结果表明,溶液中存在水分子连续分布的区域和由离子与水分子共同构成的离子团簇.各瞬态图像中水分子连续分布的最大区域的平均尺寸至少为1.43 nm,溶液中部分间隔离子对的比例最大,约为0.68.在同时考虑直接接触离子对和部分间隔离子对时,三个时刻中最大团簇尺度的平均值为1.44 nm,该值约为部分间隔离子对最概然尺寸的3倍;团簇尺寸随团簇中离子数的增加而增大,在团簇中离子数较大时,满足无规行走(自由连接链)模型的结果.这些说明氯化钠水溶液中存在着自聚集效应和微观不均匀,显示出自聚集效应也存在于离子溶液之中.上述区域和团簇的物质组成分别与氯化钠水溶液形成的冰和NaCl·2H_(2)O晶体的组成具有类似性,这启发人们思考溶液中该区域与团簇和相应固相中两种晶体之间的联系,促进对晶体形成的认知. 展开更多
关键词 氯化钠水溶液 团簇 分子动力学模拟 离子对
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双轴应变对g-ZnO/WS_(2)异质结电子结构及光学性质影响的第一性原理计算
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作者 潘多桥 庞国旺 +5 位作者 刘晨曦 史蕾倩 张丽丽 雷博程 赵旭才 黄以能 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第7期1202-1211,1226,共11页
单层g-ZnO由于吸收光谱宽而受到研究者关注,但载流子复合是单层g-ZnO作为光催化剂无法避免的问题,如何降低电子空穴对复合率,提高单层g-ZnO对可见光利用率成为值得研究的问题,搭建异质结并对其进行双轴应变是一种可行的办法。本文采用... 单层g-ZnO由于吸收光谱宽而受到研究者关注,但载流子复合是单层g-ZnO作为光催化剂无法避免的问题,如何降低电子空穴对复合率,提高单层g-ZnO对可见光利用率成为值得研究的问题,搭建异质结并对其进行双轴应变是一种可行的办法。本文采用第一性原理方法,研究双轴应变对g-ZnO/WS_(2)异质结电子结构及光学性质的调控规律。结果表明:g-ZnO/WS_(2)异质结禁带宽度为1.646 eV,由于异质结体系内部产生内置电场,降低了其光生载流子的复合率,同时异质结光吸收带边拓展至可见光区域。对异质结实施应变后,除压缩应变(-2.5%)体系外,其余应变体系吸收带边均出现红移现象,并且红移程度和对电荷的束缚能力均随着应变的增加而增强。相比于未实施应变的体系,应变体系对光生电子载流子的阻碍作用更强,其光催化能力得到更大提高。以上结果说明搭建g-ZnO/WS_(2)异质结并对其进行双轴应变对异质结的电子结构及光学性质具有显著的调控作用,使其在窄禁带及红外、可见光半导体器件和光催化材料等领域具有应用价值。 展开更多
关键词 单层g-ZnO 单层WS_(2) 异质结 光学性质 电子空穴对复合 光催化 第一性原理
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Sc与C共掺杂MgS电子结构与光学性质的第一性原理研究 被引量:1
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作者 李梦娜 马磊 +5 位作者 苏尔琴 郭思嘉 于宪省 张丽丽 赵旭才 雷博程 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2023年第6期169-176,共8页
本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,对Sc、C单掺以及共掺MgS体系的稳定性、电子结构和光学性质进行了研究,结果表明:与本征MgS体系相比,掺杂后体系的结合能仍为负值,表明掺杂体系均处于稳定状态,其中Sc-C共掺MgS体系的结合能最小,说... 本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,对Sc、C单掺以及共掺MgS体系的稳定性、电子结构和光学性质进行了研究,结果表明:与本征MgS体系相比,掺杂后体系的结合能仍为负值,表明掺杂体系均处于稳定状态,其中Sc-C共掺MgS体系的结合能最小,说明Sc-C共掺体系最稳定.掺杂后体系的禁带宽度均减小,表明电子由价带跃迁至导带的能量减小;此外,掺杂体系在低能区均发生了明显的红移现象,表明Sc、C掺杂能够有效的拓宽体系对可见光的响应范围.其中,Sc-C-MgS体系在费米能级附近产生了杂质能级且带隙宽度较小,在可见光范围内的吸收系数最优,可推测Sc-C共掺杂可作为提高MgS体系光催化活性的有效手段. 展开更多
关键词 第一性原理 电子结构 光学性质 光催化剂 MgS
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模型化研究HBx与CREB诱发肝癌的一种物理机制 被引量:1
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作者 马军仁 赵新军 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2022年第6期28-36,共9页
本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究乙型肝炎病毒(HBx)通过与环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB)相互作用促进肝癌(HCC)发生发展的一种物理机制.理论模型考虑HBx-CPAP(中心体P4.1相关蛋白)-AKT(蛋白激酶B)-GSK3(... 本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究乙型肝炎病毒(HBx)通过与环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB)相互作用促进肝癌(HCC)发生发展的一种物理机制.理论模型考虑HBx-CPAP(中心体P4.1相关蛋白)-AKT(蛋白激酶B)-GSK3(糖原合成酶激酶3)-P53通路信号传导特性.研究发现,CREB对HBx有扩增效应,较高浓度的CREB使得P53抑癌功能下降,并促使炎性因子(NF-κB)呈现出二次增长,为HBx诱发HCC提供了炎性微环境.CREB还会调控AKT呈现二次增长,影响细胞糖原代谢,在一定程度上促使了HCC的发生发展.理论结果符合实验,进一步揭示了HBx通过与CREB相互作用促进HCC发生发展的一种物理机制,可为设计阻断肝炎向肝癌转变通路的治疗方案提供理论依据. 展开更多
关键词 HBX CREB 肝癌
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白炭黑/炭黑混合填料补强仿生橡胶的性能 被引量:2
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作者 王珂 王玉阁 +8 位作者 贺天成 冯雪阳 潘立佳 陈思源 尹园 孙洪国 郑雅芳 卫来 孙昭艳 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期125-133,共9页
白炭黑/炭黑混合填料是近年来发展最快的一种新型橡胶材料补强剂,主要用来改善橡胶材料的动态性能.为了探究混合填料比例和密炼工艺对仿生橡胶动静态力学性能的影响机制,设计了两组实验:(1)固定密炼时间为6 min,采用不同混合比例的白炭... 白炭黑/炭黑混合填料是近年来发展最快的一种新型橡胶材料补强剂,主要用来改善橡胶材料的动态性能.为了探究混合填料比例和密炼工艺对仿生橡胶动静态力学性能的影响机制,设计了两组实验:(1)固定密炼时间为6 min,采用不同混合比例的白炭黑/炭黑填料填充仿生橡胶,并对其分散、拉伸、疲劳及滚动阻力等性能进行系统研究.结果表明,当白炭黑在填料中的质量分数<50%时,随着白炭黑质量分数的增加,硫化胶拉伸强度显著下降,这是由于混合填料引起的分子链最大交联程度下降所致.进一步增加白炭黑含量,硫化胶的拉伸性能变化不明显,但分散等级由约1级提升至约9级,填料团聚体尺寸的减小使硫化胶的断裂伸长率和伸张疲劳寿命显著提高.(2)在固定混合比(填料中白炭黑的质量分数为75%)条件下,研究了密炼时间对硫化胶动静态力学性能的影响.结果表明,在2~10 min密炼时间范围内, 4 min密炼即显著提升拉伸强度、 300%定伸应力以及断裂伸长率,同时降低滚动阻力.主要原因是此时分子链的最大交联程度较大,分散等级和分散度较高.进一步延长密炼时间(6~10 min),填料在橡胶中易发生重新聚集,聚集体平均粒径增大且分散度下降,对橡胶的动静态性能会产生负面影响. 展开更多
关键词 仿生橡胶 白炭黑 炭黑 动静态力学性能
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