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[成果] 1800170003 浙江
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:自然材料在光电磁调控上能力有限,该项目主要研究如何利用具有局域谐振效应的亚波长结构或其特殊宏观序形成的人工特异介质,来突破自然材料局限,获得对电磁波散射、吸收等基本物理过程以及偏振、色散、局域场强等基本物理状态的灵活精确调控,取得了系列原创性研究成果,代表如下: (1)在散射调控方面,将传统变换光学理论拓展到拉普拉斯方程,研制出国际首个三维准静态磁场隐身衣,让金属的反磁探技术变为可能;拓展该理论到热学上,首次实现了对瞬态热传导过程的精确操控与热流隐身效应,实验演示了国际上首个具有多物理场响应的热-电双隐身器件,为热操控与利用开创了新的技术方向。 (2)在吸收调控方面,国际首创了基于慢波原理和多模共振叠加效应的两种大带宽、超薄吸波器的协同设计方案,研究成果有效解决了利用自然材料吸波时带宽与厚度难于同时优化的传统设计难题,得到广泛借鉴与引用。 (3)在偏振与色散调控方面,通过磁共振耦合效应利用手性非对称亚波长结构体系设计出高效超薄90度极化转换器,获得了文献所报道的最大旋光效应(2700度/波长);另外在国际上首次通过引入介质布拉格光栅色散结构,设计出具有深度滤波调制功能的纳米表面等离激元波导,为高密度光集成提供了一个核心方案。 (4)在纳米局域场增强与应用方面,利用亚波长光学天线的强场局域与非线性效应,研制出诊疗一体(标记、成像与治疗)的光学生物探针,通过上转换国际首创915nm激发光模式,成功解决了纳米探针的光热损伤难题,还首次研发出基于聚集诱导发光全介质纳米探针的高分辨、大深度三光子荧光活体鼠脑成像技术,为肿瘤的临床诊断治疗提供了重要技术支持。 这些创新成果极大加深了人们对光与物质结构相互作用的一些重要物理认识,在光电磁调控能力上获得了重大进展和突破,为浙大光学工程名列全国第一做出了重要贡献。 该项目10篇代表论文中6篇为ESI高被引论文,单篇SCI他引超过200次的论文5篇。第一完成人曾任相关方向973项目首席科学家与863项目首席专家,近年来SCI每年被引超过1700次/年,H因子(SCI)高达62。项目成果被Science、Nature及子刊等多次引用,产生了重要国际影响,如Nature杂志[2013年, 498, 440页]高度评价课题组的热学隐身衣,认为课题组“实现了一个非常精细的隐身器件,一个激动人心的实验,也许可用于冷却芯片”。
[成果] 1700520386 香港
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:光在人类生活和文明进程中不可或缺。人们在对光孜孜不倦的研究中提出了改变人们思想的新概念和理论,并由此产生了改变世界面貌的新材料和器件。近代光学研究的重大进展多与发光材料有关。然而传统有机发光材料的设计与应用面临“聚集导致发光猝灭(ACQ)”这一教科书常识的制约。该项目在建立与ACQ截然相反的“聚集诱导发光(AIE)”概念的基础上,顺应分子聚集这一自然过程,在AIE结构设计、机制探究和应用开发等方面取得了系统、原创和引领性成果:(1)根据分子内旋转受限(RIR)机制,开发了基于四苯乙烯(TPE)的新AIE体系,促进了AIE研究的蓬勃发展,TPE也因此成为一个中国科学家打造的“品牌分子”;开拓了结晶诱导的纯有机高效室温磷光体系,发展了不含芳香环的非共轭AIE体系。(2)完善了AIE的RIR工作机制,提出了将发光分子从ACQ转变为AIE的设计策略。(3)开发了AIE材料在光电、传感和生物等领域的技术应用,实现了传统ACQ材料难以实现的新功能。目前,60多个国家(地区)的一千多个单位在从事AIE研究,发表论文数和引文数均呈指数增长。国内外出版了多期AIE专刊(专辑)并多次召开AIE专题会议,AIE已被纳入国内外本科生实验教学,AIE材料已向产业界进行了技术转让。2013年汤森路透将AIE列为化学和材料研究前沿的第三位,2015年则前进到第二位。2016年《自然》杂志社将AIE材料的纳米聚集体列为支撑“纳米光革命”的四大纳米材料之一。由此可见,AIE已成为一个由中国科学家开创并引领的热点研究领域。
[成果] 1700520387 北京
O18 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:几何分析是上世纪后期发展起来的重要数学分支,相关问题研究极富前沿性、挑战性和创新性。该项目在几何分析领域取得了一系列重要研究成果。寻找固定边界的极小曲面问题,即Plateau问题被Douglass,Rado等解决。Douglass因此获得第一届Fields奖。无边极小曲面的存在性在微分几何、代数几何、数学物理等领域有重要应用。该项目构造一个新的发展方程来研究无边极小曲面存在性,成果发表在顶级数学杂志Invent Math上。稳定调和映照的紧性是重要且困难的课题。能量极小映照的紧性已经有清楚的结果,但是几何中有兴趣的映照未必是能量极小映照。该项目研究了一般情况下稳定调和映照的紧性,得到了有关弱极限和能量集中集的奇点公式,该公式说明极限映照为稳定调和映照的充要条件是奇点集是弱极小子流形。该项目把这个困难问题的研究向前推进了一步。证明了非紧情况下Uhlenbeck-丘成桐定理,得到了稳定抛物丛上的陈数不等式;在Kazdan-Warner问题、高余维平均曲率流等方面的研究也取得了重要突破。该项目研究结果和方法得到了国内外著名数学家的高度评价和众多同行的引用,对该领域的发展做出了重要贡献。
[成果] 1700520389 北京
P54 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于地球科学研究领域。克拉通是地球上最古老的大陆,传统理论认为克拉通是稳定的。但是,华北克拉通却发生了大规模的火山活动和大地震,即丧失了稳定性。克拉通为什么会失去稳定性?这是困扰地球科学家近百年的难题。针对这一难题,该项目通过地质、地球物理和地球化学综合研究,取得了突破性进展:1)发现造成华北克拉通失去稳定性的根本原因是克拉通破坏,揭示了岩石圈地幔组成和属性的改变是导致华北克拉通破坏的关键;2)发现华北克拉通破坏主要发生在东部,而西部仍保持克拉通的稳定性,中部地区部分被改造;确定华北克拉通破坏的峰期为早白垩世(1.25亿年);3)提出并论证了早白垩世西太平洋板块俯冲是导致华北克拉通破坏的一级外部因素和驱动力,俯冲板片在地幔过渡带的滞留脱水使上覆地幔发生熔融和非稳态流动,俯冲带后撤导致岩石圈强烈伸展,最终造成克拉通破坏;建立了克拉通破坏理论,发现洋-陆相互作用导致克拉通破坏与大陆增生是全球大陆演化普遍规律,发展了板块构造理论。该项目是以区域实例研究全球大陆演化的典范,华北克拉通研究连续2年入选全球地学领域十大热点,引领了大陆演化研究方向。
[成果] 1800290176 北京
Q93-3 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:随着生物技术的迅猛发展,生物安全已经成为全世界共同关注的问题。对于病原微生物实验室来说,忽视生物安全可能导致病原微生物感染实验室操作人员、或泄露到周围环境中造成严重后果。我国拥有大量的病原微生物实验室,涉及医院、食药监部门、疾病预防控制部门、出入境检验检疫部门、动物疫控和药监部门、动卫中心以及高校科研院所等,这些实验室都必须通过配置生物安全柜,为实验人员配备生物防护服、生物防护口罩等措施来进行安全防护。为了保障微生物实验室的安全运行,使用模式微生物标准物质对个人防护装备的防护性能进行测试评价显得尤为重要。 为此,中国计量院医学生物所王晶研究员带领课题组,历时3年,成功研制出微米级和纳米级两种模式微生物标准物质,用于生物防护服、生物防护口罩等人员防护装备防护性能评价,保证我国人员防护装备防护性能评价生物监测数据的准确、可靠、可比,为安全监测提供计量技术支撑。 课题研究成果: (1)研究建立了模式微生物精准测量新方法: 传统的微生物测量方法是基于微生物培养,是常用的方法,但测量过程繁琐复杂、耗时、重复性差和不确定度大。课题组利用膜选择通透性原理的荧光染料标记模式细菌-粘质沙雷氏菌,采用针对衣壳蛋白和核酸的荧光染料标记模式病毒-噬菌体ΦX174,建立了粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174流式测量方法。粘质沙雷氏菌流式测量方法的测量范围是103-106个/毫升,线性系数(R2)大于0.99,相对扩展不确定度为2.7%。噬菌体ΦX174流式测量方法的测量范围为104-108个/毫升,线性系数(R2)大于0.99,相对扩展不确定度为3.7%。流式测量新方法只需30分钟即可完成,比传统测量方法快上百倍,此外,新方法的测量范围、重复性和不确定度均优于常用的平板计数法和噬斑计数法。模式微生物精准测量新方法,操作方便快捷、测量结果稳定且重复性强,因此,它们不仅有利于提升粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174的测量效率,也大大提高了测量结果的准确性和可靠性,具有广阔的应用前景。 (2)成功研制出微米级和纳米级两种模式微生物标准物质: 微生物的稳定保存是制备标准物质的重要前提和技术关键。课题组采用Plackett-Burman法和Box-Behnken响应面分析法,建立了微生物冻干保护剂的多变量系统寻优试验方法,研制出具有自主知识产权的模式细菌粘质沙雷氏菌和模式病毒噬菌体ΦX174保护剂。将研制的保护剂与粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174混合后经冻干制备成的饼状固体标准物质,其量值分别为(1.07±0.20)×1010CFU/mL和(2.40±0.48)×109PFU/mL。经均匀性检验和稳定性评估,粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174标准物质均匀,并在-20℃温度条件下可稳定保存6个月以上。 (3)成果与知识产权: 课题研究过程中,发表文章4篇;研制噬菌体ΦX174标准物质和粘质沙雷氏菌标准物质2种,现已通过全国标准物质管理委员会审批,列入《中华人民共和国标准物质目录》,并统一编号分别为GBW(E)090823和GBW(E) 090824,颁发“国家标准物质定级证书”和“制造计量器具许可证”。
[成果] 1800290182 陕西
Q50 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:微流控芯片是一种微流体界面精确操作技术,即在微米尺度空间对流体进行操控。微流控芯片技术的特点在于可实现常规实验室诸多基本功能的微型化和集成化。该技术涉及多学科交叉研究领域,在有机合成、疾病诊断、药物筛选、环境监测等方面均有广泛应用。值得注意的是,微流控芯片技术正向生命科学研究领域大范围地发展。微流控芯片技术能够完成微米级尺度下多种细胞、亚细胞及分子水平的细胞研究。芯片单元的大规模集成,使实时、高通量细胞监测与分析应用成为可能。微流控芯片已应用于不同种类组织的细胞增殖、运动、通讯与信号转导和细胞分类筛选及组织微环境仿生模拟等研究。 以构建生命分析多功能集成微流控芯片为主线,以建立生命分析化学新技术和新方法为目的,在芯片设计与控制、微操作与分析平台构建及其应用等方面进行了系统深入的研究。该项目研究建立了一系列微流控芯片表面功能化的新方法;建立了一系列时间和空间可控的“细胞-微环境”相互作用研究多功能集成微流控芯片和人类重大疾病仿生平台构建新方法,并实现了芯片内心肌缺氧/再灌注与细胞移植模型的构建、中枢神经化学损伤与胶质细胞和药物原位修复的研究,以及肿瘤细胞与基质细胞相互作用的研究,发展了一系列基于多功能集成微流控芯片的外周血循环肿瘤细胞分离、肿瘤细胞与药物作用、高通量细菌分析、植物原生质体培养与融合、以及肿瘤细胞膜超微结构研究的新技术与新分析方法,初步揭示了动物细胞、植物细胞、细菌在微环境下的外界刺激应答规律;发展了一种急性心肌梗塞早期标志蛋白(肌红蛋白与脂肪酸结合蛋白)分析多功能集成微流控芯片和4种分析新方法,降低了试剂用量与检测时间,提高了肌红蛋白与脂肪酸结合蛋白检测的灵敏度与特异性。该研究成果在生命分析微流控芯片设计原理、微平台构建理念、精确控制策略及分析应用等方面有多项原始性创新,研制了16种新型生命分析微流控芯片和多种微分析新方法,为微流控芯片在生命分析化学中的应用提供了新的研究思路和基础性研究资料,特别是为分析化学家在细胞与分子水平研究生命活动规律,实时检测生命体内特异性标志物水平提供了新的技术平台和新的分析方法。该项目成果包括48篇SCI论文(其中SCI一区论文29篇,SCI二区论文11篇)和2项发明技术,包括在《分析化学》(Analytical Chemistry)(6篇)、《芯片实验室》(Lab on a Chip)(4篇)、《生物材料》(Biomaterials)(3篇)、《生物传感器和生物电子学》(Biosensors and Bioelectronics)(5篇)等IF>5.0期刊发表论文20篇。 主要成果与创新点: (1)微流控芯片表面功能化的研究。 (2)集成微流控芯片细胞与微环境相互作用的研究。 (3)多功能集成微流控芯片急性心肌梗塞早期标志蛋白分析的研究。 在今后的研究工作中,该项目将着重于建立系列疾病即时诊断芯片,探索多种简单、快捷、廉价的微型化生物分析新技术与新方法,加快多种疾病诊断技术的“家庭化”与“现场化”应用发展进程;同时,结合多种人畜共患病(如禽流感、狂犬病)和人类重大疾病(如癌症、糖尿病、脑中风)研究微操作平台技术和临床分析诊断技术发展现状,拟基于多功能集成微流控芯片技术,建立系列微型化生物仿生病理模型,重点探索可模拟体内微环境的、影响因素可控的实时分析研究新方法,为重大疾病发生、发展与治疗研究构建实用型新技术平台。
[成果] 1800290197 天津
Q93 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:微生物普遍以多细胞体系存在于自然界,99%的微生物不可纯培养。利用广泛分布于自然界的微生物多细胞体系为人类生产生活服务,是一种低成本、高效益的经济模式,已经在医药、食品酿造、环境保护、能源资源等领域得到广泛应用,同时人类也在根据需求不断创造新的多细胞体系。 现有的多细胞体系如维生素C二步法发酵、生活垃圾资源化利用、石油污染土壤的生物修复等使用的是自然形成或人工驯化的微生物混合菌群,普遍存在运行周期长、转化效率低、稳定性及可控性差等问题。运用合成生物学的方法和理论,以自然生命规律为蓝本,对多细胞体系进行有目标的设计、改造乃至重新合成,能够实现纯培养微生物无法完成的任务或提高现有多细胞体系的代谢功能,创造出针对生物医药、环境能源、生物材料等领域的新“生命体系”,带来新一轮工程技术革命,对解决与国计民生相关的重大生物技术问题具有长远的战略意义和现实的生态文明建设意义。 为解决合成微生物多细胞体系设计与构建、适配与调控等关键问题,研究团队开展了多细胞体系的设计与功能再造、细胞间信息互作的调控、细胞间物质流和能量流的优化等研究,使微生物多细胞体系内部细胞间达到互惠、偏利和协作等关系,并使所构建的多细胞体系的细胞间代谢物质、能量物质、信息物质实现相互作用协同,已在微生物电合成、木质纤维素产丁醇为代表的复杂底物利用等几个微生物多细胞体系的设计与构建上取得了一些阶段性成果。 项目主要阶段性成果: (1)微生物电合成: 以“劳动分工”(division-of-labor)为基本原则,设计、构建了一个由大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和希瓦氏菌3种微生物组成的合成型混菌产电体系,能够将葡萄糖中的化学能高效的转化为稳定、持续的电能。 构建的三菌体系能够将总共0.28克(11mM)的葡萄糖转化为超过15天稳定、高效的电输出,输出电压为理论电压的71%,效率为理论值的55.7%。对于“分工”策略的探索以及体系的设计、优化的方法,能够为未来设计更加复杂并且高效的、能够应用于生物能源、环境修复以及生产高附加值生物产品等领域的人工合成混菌体系提供一个很好的模型参考。 (2)复杂底物利用: 按照协作原则,设计构建了嗜纤维梭菌和拜氏梭菌偏利共生人工双菌系统,实现了利用混菌从玉米芯到丁醇的直接高效生产,无需外源添加纤维素酶,溶剂终浓度达到22克/升(与用淀粉糖培养基同样水平),为降低利用废弃农林生物质产溶剂丁醇的生产成本提供了一条新途径。实施效果: 团队从微生物互惠共生、偏利共生和协作等生态关系入手,基于细细胞间代谢物质、能量物质和信息物质相互作用的分子基础,提出并完善了微生物多细胞体系的工程设计原则;以多细胞体系功能最优化为导向,通过研究细胞间物质流、能量流和信息流的适配和优化机制,阐明了合成微生物多细胞体系的构造机制及调控策略;在电合成、复杂原料利用、生物转化3种类型的多细胞体系应用上实现突破,克服了微生物多细胞体系生物化工产品生产的技术瓶颈,可实现生物化工产品的工艺改进、效率提升和节能降耗,为多细胞体系应用的长远目标奠定基础,同时实现了合成微生物多细胞体系研究的方法创新、理论创新和应用创新。 项目实施4年时间内,已发表SCI收录论文225篇,培养博士毕业34人,硕士毕业99人。
[成果] 1800290206 天津
P42 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:为深入理解黄渤海及西岸地区大雾的生消机理,提高大雾数值模式能力以及大雾和低能见度业务服务能力,在国家自然科学基金等项目共同资助下,该研究围绕黄渤海及西岸地区大雾天气生消机理及提高预报准确率等关键技术问题开展多方面研究。 研究成果: (1)针对雾、霾的观测区分存在困难,提出以地面净长波辐射差值20瓦/平米为阈值标准,区分雾、霾天气的新指标; (2)率先采用斜交旋转法给出从大到小有利华北大雾天气出现的依次为东部高压、低压带、东南高压、北部高压气压场类型,同时也指出霾、轻雾和雾天气发生的环流形势具有一致性,仅从天气背景难以区分; (3)给出西岸大雾厚度特征,即辐射雾80米,平流雾230~400米,风温的梯度大时在雾顶上方约50米;发现该地区内陆雾可在低空形成后下降而成,在大气层结弱不稳定中成雾;厚雾内温度层结近中性,薄雾内,温度层结偏向弱不稳定,为人工影响雾天气提供基础; (4)率先提出大雾启动和消散的微观信号,雾启动的条件之一是湍流能量低至0.01瓦/平方米,雾发展过程伴随湍流发展,感热和潜热输送活跃,雾消所需湍能与雾厚度呈正相关关系,雾消散指标大致为薄雾大于0.3瓦/平方米,而厚雾大于0.8瓦/平方米; (5)率先指出,雾天气中,风速归一化标准差符合近地面经典湍流相似性理论,而温度、湿度均一化标准差大于近地面经典湍流理论值且与湿度成正相关。提供了雾中湍流理论的验证以及需要进一步拓展经典湍流理论的依据; (6)研发了拓展循环3DVAR同化方案,制定1套利用MTSAT湿度资料判别雾区的标准,后将雾区湿度廓线设为饱和,改善模式大气偏干状况,将温湿层结改良后同化进WRF,研发模块化程序实现了同化时间窗内任意同化时长选择的循环资料同化方案。另外,拥有解码与可视化、数据绘图、统计评分、数据下载、多普勒同化系统等8项软件著作权; (7)利用该成果研发的拓展循环3DVAR同化方案,采用不同垂直分辨率设置,用YSU方案研究辐射降温对厚雾影响、用MYNN方案考察湍流对薄雾的影响,认识到粗垂直分辨率给出的湍流强度很弱,导致大雾模拟失败;细垂直分辨率能模拟雾顶长波辐射冷却导致雾体降温,使得辐射冷却强度不弱于近海面浮力湍流,从而揭示海温大于气温情况下热力内边界层内发生的平流海雾雾顶“云水增多→辐射增强→降温加大”的正反馈过程; (8)基于扩展循环3DVAR同化方案,率先开展多普勒雷达资料同化进大雾模式的实验,发现海雾数值模拟中首先要改进海上大气边界层的湿度与温度层结,在此基础上进一步改进近海面大气流场十分必要; (9)首先针对黄渤海大雾开展集合预报实验研究,认识到集合预报比确定性预报ETF评分高于29%,加入海温扰动的集合预报,对浓雾改善ETS可提高10%; (10)利用WRF模式,采用扩展循环3DVAR方案,对比不同垂直分辨率、4个边界层参数化方案2个云物理方案不同组合对个例的影响,并批量个例效果检验后,确定了WRF模式预报大雾的理想参数设置方案,率先构建了高度模块化的“黄渤海海雾数值实时预报系统”。该模式产品已成为国家台风海洋气象中心和沿海省市大雾预报的首要参考; (11)针对缺乏定量大雾生消概念模型问题,提取大气要素和特征物理量,明确热力、水汽、动力的剖面配置条件及量化指标,给出可定量参考的大雾天气生消概念模型; (12)克服常规研究中采用单层人工神经网络对小概率大雾事件的空报或漏报过多倾向,构建了基于数值预报多变量的三重筛选神经网络方法,实现了低能见度72小时时效的逐时业务预报。 该项目研发的预报系统实现了持续稳定业务运行,在天津市、山东省及民航空管系统等气象部门得到推广应用,大雾及低能见度预报服务于社会的效益显著。 项目创新点: 研究围绕黄渤海及周边地区大雾天气生消机制及预报能力提高,在大雾天气生消机理认识、同化技术改进、大雾天气预报预测模式理想参数化方案配置、集合预报技术以及多变量诊断预报等方面取得了一些进展。 (1)发现雾中湍流交换特殊性、雾中经典湍流理论验证与拓展依据,辐射差指标区分雾霾、平流雾生消判据、热内边界层内雾顶辐射与云水含量的正反馈过程,揭示雾顶“云水增多→辐射增强→降温加大”的正反馈过程; (2)发展“扩展循环3DVAR数据同化方案”技术,确定理想雾天气模拟方案,构建模块化“黄渤海海雾数值实时预报系统”。同化MTSAT反演海雾湿度信息的黄渤海大雾实时数值预报产品,成为预报员的首要参考;(3)发展基于模式输出的多变量大雾信息诊断技术,构建三重BP网络筛选的低能见度72小时时效的逐时预报产品,BP网络筛选的低能见度72小时时效的逐时预报产品对10公里以下能见度比原模式提高10.5%~35.4%,日最低能见度的TS评分达到75%。 研究成果有效加深了黄渤海及周边地区大雾天气生消机制的认识;雾天气过程湍流运动及时空演变的认识有助于雾天气预报水平的提高,也有助于大气边界层理论的拓展和完善;雾天气和霾天气的区分指标,可区分自然因素和人类活动对低能见度天气的影响;平流雾的微观生消指标的给出对大雾天气预报和人工影响雾天气有帮助;热力内边界层对雾天气影响的结果,将促进大雾天气数值预报模式的发展和预报准确率的提升。 成果对大雾天气生消机制及其预报方法的逐步完善及预报水平有重要作用。
[成果] 1800280045 重庆
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:1、主要研究内容①以高灵敏度的共振瑞利散射(RRS)光谱法为主的手性识别和手性分析研究。 ②试验大环分子与外消旋的手性对映体形成超分子体系,以筛选出合适的手性选择性探针试剂;试验具有光学活性基团的手性功能化试剂与外消旋的手性对映体相互作用形成非对映体异构体的复合物,以筛选出合适的手性光散射探针试剂。 ③通过研究手性药物或手性污染物形成手性超分子体系的非对映体复合物对RRS的响应机理和过程,探索有机对映体手性识别的新原理。 ④研究反应体系的RRS光谱特征以及稳控条件,从而发展有机对映体手性识别和手性分析的新技术。 ⑤以多种分子光谱方法,结合化学计量学手段拓展手性分析技术,建立不经分离而同时测定手性对映体药物或农药的新方法。 2、科学发现点①以超分子化学原理为基础,筛选适宜手性识别的手性选择性探针试剂和手性光散射探针试剂;②以多种光谱分析技术和手段提升RRS的手性分析的选择性;③首创“同源射线计量分析法”,建立不经分离而同时测定手性对映体的新方法。 3、科学价值手性是自然界的基本属性,手性普遍存在。对手性对映体的选择性分析已是分析化学的前沿热点。由于手性对映体分子的理化性能几乎相同,所以对它们的分析测定相当困难,因此,一般研究都是先分离后分析,多数建立在“手性分离”的基础上,而在某些特殊情形下须不经分离而快速同时测定。研究表明手性对映体具有不同分子立体构型导致生理活性的不同,而在生物体内的手性环境可自动辨别出不同的差异效应。鉴于此,人为介入的手性分析与测定,应当先找到这种手性可识别的光谱差异。据此该项目探索手性识别的新原理或手性分析的新技术。首创“同源射线计量分析法”,建立不经分离而同时测定手性对映体的光谱分析新方法。 4、同行引用及评价该项目在研究期间产出丰硕成果。已发表较高水平的学术论文55篇,其中SCI 30篇,截止2015年底论文他引频率767次,单篇最高23次。申请直接相关的专利两项。已获授权的专利具有较强的实用性。由发明专利《谱峰完全重叠的双组份混合物同时测定的光谱分析方法》延伸成“同原射线计量分析法”,既能改变现行分析教科书中不能解决谱峰完全重叠的双组份混合物同时测定的岐见,推进了分析化学方法更新;又能实现不经分离而同时测定手性药物和手性污染物,已得到国内同行专家认同和广泛引用。
[成果] 1800280201 重庆
P 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:西南地区是中国发生强烈地震及崩塌、滑坡、岩溶塌陷、地热害等地质灾害的重灾区。大地电磁法在大陆动力学与地质灾害调查等领域具有广泛的应用,但在西南地区,受复杂地形、静态效应等影响较为严重,极大地限制了方法的适用范围和勘探精度。研发适用于西南地区复杂地形条件下的大地电磁探测关键技术,总结推广应用,在工程与地质灾害探测中具有重要的意义。 项目组历时10年,在国家和省部课题支持下,面对复杂地形带来的大地电磁畸变影响、低分辨率等多重制约,致力于“建立复杂地形条件下大地电磁高精度综合处理解释方案”,取得了一系列西南地区工程与地质灾害大地电磁探测的关键技术和工程应用成果。 1.主要技术内容和创新点: (1)建立复杂地形条件下大地电磁二三维正反演关键技术。建立国内领先的复杂地形条件下二三维屏幕建模技术,并以此为基础,提出基于二次场方法的直接地形条件下三维正演方法,计算效率和精度得到提高。在常规反演方法的基础上,建立基于模型空间并行的直接地形三维有限内存拟牛顿反演算法。正反演关键技术处于国际领先水平。 (2)构建大地电磁畸变影响与校正技术体系。针对西南地区地形切割严重、浅地表电性不均匀体较为发育,导致大地电磁数据受地形和静态位移畸变影响严重等问题,首创了基于阻抗相位的静态位移因子估算方法,提出了归一化地形校正方案。畸变校正体系整体处于国内领先水平。 (3)集成大地电磁多参数约束综合处理解释平台。利用特定领域软件体系架构,整合正反演子系统;针对大地电磁反演多解性的特点,提出基于先验信息的电性参数约束反演解释模式,将先验信息(地质地球物理前期成果)转换为先验地电模型,集成开发了具有完全自主知识产权的频率域电磁多参数约束综合处理解释平台。 2.知识产权: 授权软件著作权6项,发表SCI论文15篇,EI论文7篇,核心期刊10篇。 3.应用推广及效益: 研究成果得到国际著名地球物理学家Alan Jones教授高度评价,获四川省优秀工程勘察设计奖一等奖和二等奖各一项。成功在西南地区80%的铁路工程、60%的水利工程和多条公路勘察中推广应用,有效地提高了大地电磁法在西南地区的应用效果,实际工点应用钻孔和开挖吻合率普遍达到80%以上,创造直接经济效益6740万元,间接经济效益8220万元。 同时在汶川地震抗震救灾和北川新县城选址中得到应用,为防震减灾和灾区重建工作提供了重要指导,社会效益显著。
[成果] 1800290001 湖南
O15 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:项目主要研究智能信息处理的数学基础问题,如,模糊逻辑代数的表示理论、命题逻辑的随机模糊语义理论、随机模糊环境下进行命题逻辑概念程度化、随机模糊环境下的近似推理模式、将随机模糊逻辑语义与粗糙推理、D-S证据推理等其他近似推理方法相融合并应用于经济、管理等领域中。 分别在MTL-代数、MV-代数、R0-代数等模糊逻辑代数的全体素滤子集上、全体最大滤子集上建立拓扑结构和模糊拓扑结构,证明素滤子拓扑空间是紧T0空间,最大滤子拓扑空间是紧Hausdorff空间。MV-模糊拓扑空间和R0-模糊拓扑空间是良紧空间,它们的截拓扑空间是紧零维Hausdorff空间。证明MTL-代数的拓扑表现定理,将布尔代数的Stone表现定理和Loomis-Sikorski表现定理推广到MTL-代数等模糊逻辑代数。 建立命题逻辑的随机模糊语义理论。将命题公式的赋值域由实区间[0,1]扩展到取值于[0,1]的随机变量,建立命题逻辑的随机模糊语义理论,讨论可靠性、完备性等通常逻辑概念在随机模糊语义下的特征。在随机模糊环境下对命题逻辑概念进行程度化,引进逻辑公式真度、不可靠度、相似度等概念,在全体命题公式集上建立逻辑伪距离空间,并讨论逻辑伪距离空间的结构和性质。 研究随机模糊环境下的近似推理模式和方法。分析逻辑公式集依概率结论、依随机模糊真度结论、依随机模糊距离结论的特征及其之间的关系,提出基于概率赋值、随机模糊真度、随机模糊伪距离的近似推理模式,给出相应的算法,并分析算法的有效性和还原性。
[成果] 1800290007 新疆
P14 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:脉冲星是恒星演化到晚期、发生超新星爆发而形成的一种致密天体,其显著的特征就是自转极其稳定。然而,高精度监测显示,脉冲星转动存在周期跃变和测时噪声。研究大样本脉冲星转动不稳定性,有助于理解脉冲星不稳定性的观测特征和产生机制,了解中子星磁场与内部物态,进一步认识辐射特性与转动不稳定性的相互关联和影响。 探测到脉冲星不稳定自转的多样性。利用南山25米望远镜总计观测到60余次周期跃变事件,占全世界所有望远镜50年探测总数的七分之一,显著增加了周期跃变的数量和多样性。 发现脉冲星辐射新特性。 建立中子星/磁星的磁场、转动和热演化新模型。 研制出高性能脉冲星数字消色散系统,实现高精度脉冲星计时观测。
[成果] 1800290016 北京
P18 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:太阳耀斑作为显著影响电离层空间环境的重要空间天气事件,一直是电离层物理研究中关注的焦点问题之一。通过GPS-TEC观测数据研究耀斑期间电离层TEC增强已经开展了大量的工作,但在利用高密度GNSS结合北斗观测数据研究耀斑期间电离层TEC变化,以及耀斑期间电离层电动力学过程变化特征方面开展的工作相对比较少。因此,该次研究项目围绕太阳耀斑期间电离层光化学和电动力学效应开展研究,主要利用高密度GNSS-TEC观测数据,研究耀斑期间电离层TEC的响应特征;利用赤道地区地磁和电离层观测资料,分析了太阳耀斑期间赤道电集流与赤道东西向电场的变化规律。 太阳耀斑期间电离层TEC响应的不对称性。利用北斗卫星观测揭示了小经度范围内电离层TEC的东西不对称性。太阳耀斑期间赤道电集流与赤道东西向电场变化特征的揭示。
[成果] 1800290018 湖南
O 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:强激光驱动粒子加速是多学科交叉的前沿研究课题,具有重大科学意义和广泛应用前景。由于极端条件下等离子体系统的复杂性,物理现象相关联的时空尺度跨越多个数量级,关键科学问题对理论方法和模拟技术等提出了巨大挑战。近年来,项目组针对相关科学问题进行了深入研究,取得了一系列重要科学发现: 系统发展了激光等离子体动理学模拟方法,在国际上首次发现了激光辐射压驱动微型靶时的电子类betatron振荡现象,成功揭示了高亮X射线激发的机理。 解决了激光加速机制的内在缺陷和瓶颈问题,提出了粒子加速的新机制和可行技术方案,为新型粒子加速器研究提供了重要支撑。 提出了高能流粒子束稳定传输与品质控制新策略,实现了高能粒子束有效聚焦与能量沉积,为激光核聚变应用研究奠定了理论基础。
[成果] 1800290060 浙江
P45 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:为更好地提升重大灾害天气监测、预报、预警业务能力,宁波市气象部门组织开发了“新一代精细化监测预报预警一体化业务平台”,将市县预报服务业务统一到一体化平台上,涵盖了天气监测分析、预报制作、预警发布等主要业务功能,具备市县联动预警能力,并在预报员日常业务流程中融合模式预报解释应用、上级指导产品应用、实时预报检验参考等功能。 多源气象资料综合交互分析系统集多源资料获取、分析、计算和应用为一体,以提升气象资料分析和预报能力。依托天气指标算法、雷达短临外推算法、物理量算法、集合集成概率预报和融合分析算法、以及统计分析和预报预警检验算法,对自动站、雷达、卫星、闪电、风廓线、浮标站、环境监测站以及各种特殊观测设备的实况资料、数值模式资料和指导产品资料进行二次处理和加工,利用产品加工引擎将处理后的数据结合WEBGIS技术在页面上以色斑、等值线、格点值、站点值等形式展现,并提供统一的中尺度、天气尺度交互分析工具供业务人员在WEBGIS上进行中尺度天气分析。 对EC集合预报模式、NCEP集合预报模式进行综合处理,生成基于集合模式的概率预报、单点预报、单点高影响天气等产品,业务人员可根据起报时间、预报时效、站点、区域进行检索浏览,并提供播放、下载、收藏等功能。 对冰雹、雷雨大风、短时强降水、雷暴等强对流天气指标要素、落区进行综合显示,对超出阈值的要素或落区进行突出显示,并进行图像和声音预警,还可以叠加灾害性天气相关的自动站、雷达、卫星、数值预报等分析产品,并提供实时、预报报警实时推送。 提供统一的分析产品智能推荐、预报产品快速制作功能,基于精细化格点预报产品,通过产品生成引擎自动生成各类基础产品,在此基础上提供交互分析与订正工具,完成市县气象部门预报产品的制作,提升预报制作的自动化、智能化、模块化水平。
[成果] 1800290064 天津
P42 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该研究综合利用立体观测、天气学分析和数值模拟等手段,研究雾霾天气发生发展的天气背景、边界层结构和大气污染特征、大气消光特性,以及气溶胶辐射效应对大气边界层的影响机制,阐明雾霾天气的成因和机理,揭示能见度与气象、污染的关系。揭示雾霾天气能见度与气象、污染关系,将观测结果与数值模式预报相结合,发展雾霾低能见度天气预报方法并建立业务预警系统,为环境气象预报、重污染预警及重大活动空气质量保障提供了重要的科学支撑。 针对典型雾霾低能见度天气进行了综合立体观测试验,获得了天津市雾霾天气过程精细化的边界层结构特征。分析雾霾天气成因。建立了雾霾天气发生、维持和消散的过程的边界层预报指标,形成雾霾天气客观预报方法;基于颗粒物化学组分、密度、复折射指数和吸湿因子等物理参量及Mie散射理论,建立天津地区垂直方向上不同高度的气溶胶消光系数库。集成大气辐射传输模式,建立了气溶胶辐射效应-边界层相互作用的边界层模式,揭示雾霾天气气溶胶的辐射效应对边界层结构的反馈作用;改进数值模式下垫面和预报背景场信息,增加了能见度和颗粒物、湿度之间的非线性参数化方案。建立适合天津地区气象化学双向耦合的雾霾天气数值预报模式,有效提高了雾霾天气的预报时效和准确率;建立了集观测分析、数值模式预报、天气学诊断、雾霾天气预报预警与评估于一体的综合业务系统,成功应用于天津地区雾霾天气的预报预警服务及决策评估。
[成果] 1800260013 云南
P14 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:耀变体(Blazars)是活动星系核(AGNs)中极具代表性而具有极端物理性质的一类天体。耀变体剧烈的非热连续辐射覆盖了全波段,从5GHz射电波段到高能γ射线都有很强的辐射,剧烈的不同时标光变是其最明显的特征之一。从而耀变体的多波段光变应隐含着大量的中心双黑洞及周围吸积盘模型信息有待分析研究,其能谱变化、不同波段间的流量变化及其相关性、不同时标的光变统计(变幅、频度)等可以认识和了解中心双黑洞模型、耀变体的内部结构、辐射机制及其物理条件,可以探究耀变体喷流的产生和耀变体的演化规律,从而推动天体物理学在星系研究上,乃至宇宙学研究有重要的发现。 项目组在对3C 66A、OJ 287、3C 345、3C 273、PKS 1510-089以及MKn 421、MKn 501、S5 0716+714等天体的多波段光变数据的收集和整理的基础上,针对观测效应所导致的非均匀采样的光变数据序列,项目组运用多种数学分析方法进行筛选分析研究。选择以傅里叶变换为基础的功率谱分析方法、周期图谱分析方法、小波分析方法等数学分析方法,比较分析结果的可行性和可靠性,研究耀变体的光变曲线的周期性爆发。在采用以Morlet小波作为母小波对耀变体光变周期进行分析中,PKS 1510-089,3C 273、OJ 287、S5 0716+714在不同的小波变换和伸缩尺度下,均获得了较好的分析结果,光变均存在非对称主周期,在对其主周期演化研究中,发现其主周期并不连续。 项目组在前期工作的基础上,研究进一步提高小波分析方法、WWZ分析方法数学分析方在耀变体的长周期光变研究中的处理精度。并加大研究样本,研究其主周期分立个数、光变曲线强弱周期反演和进行光变权重分析,解析耀变体的光变曲线,搜索耀变体的短时标光变。获得天体中心黑洞质量、确定天体的动力学参数、计算天体的辐射半径等,进而解决耀变体的模型参数和物理参数的边界问题。 项目组的研究结果陆续发表于ApJS等杂志上,得到同行评价肯定。研究过程中在天文学、天体物理学领域的国际主流期刊上发表SCI检索论文24篇,SCI检索论文累计影响因子达55.042,引用次数达70次,其中一作通讯作者SCI检索论文14篇,SCI检索累计影响因子达24.678,引用次数达40次。
[成果] 1800230011 河北
O64 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:超分子化学是一门多学科交叉的前沿科学,于1987年和2016年两次获得诺贝尔化学奖。超分子化学的主要研究内容包括分子识别和组装。近年来,超分子化学应用于生物体系的识别研究成为热点。众所周知,生物体系的功能研究是在水体系中实现的,因此,构筑基于生物效应的水溶性超分子识别和组装体具有重要意义。 针对识别的灵敏度和选择性的关键科学问题,该项目基于酰亚胺类良好的光学和自组装性质,结合环糊精分子良好的选择识别客体分子的能力,以及糖-蛋白专一性识别特性,构筑了环糊精和糖类等修饰的酰亚胺类化合物,实现了在分子水平、蛋白和DNA水平、以及细胞水平的选择性识别。 (1)水溶性芳香分子是自然环境中水污染的一类污染物,尤其是萘、蒽和芘等衍生物,课题组创造性的利用苝酰亚胺分子ppi;电子对外界电子灵敏的响应性,结合环糊精分子选择性识别不同芳香分子的能力,实现了对不同ppi;体系的芳香分子的选择性识别。 (2)糖与蛋白的识别作用与细胞的生长、分裂、免疫调节和癌细胞转移等过程密切相关。糖与蛋白间的分子识别过程是通过“簇糖效应”来增强其亲和作用的,簇糖分子的构筑是糖-蛋白作用研究的难点和关键点。课题组首次利用苝酰亚胺类分子强的ppi;-ppi;自组装作用,构筑了超分子多效价糖基组装体,显著降低了多效价簇糖在合成和分离中的难度,高选择性的实现了对不同凝集素的专一性识别,并实现了对提取的人的指纹的显色。 (3)荧光分子与蛋白、DNA分子作用,通常导致荧光淬灭现象,限制了其在细胞内的识别研究。课题组开创性的用多效价簇糖调节苝酰亚胺分子间的ppi;-ppi;堆积作用,与蛋白分子作用后导致ppi;-ppi;堆积作用和模式调整,实现了荧光增强的专一性识别,并利用多效价簇糖增强的蛋白选择性识别,实现了选择性的细胞成像。另外,课题组开创性的通过调节氨基分子内电子转移过程,实现了对DNA分子的荧光增强识别。 该项目先后获国家自然科学基金和河北省自然科学基金等6项课题资助,代表性论文包括2篇一区和4篇二区论文,被Peter H. Seeberger、Frank Wuuuml;rthner、Reneeacute;Roy、姚建年院士、张希院士、黄飞鹤教授和尹梅贞教授等在化学类顶级学术期刊Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.和Angew. Chem. Int. Ed.等中他引153次,并详细报道实验结果和评述。其中,一篇论文被Chem. Eur. J.选为2015年第21卷15期的Frontispieces,并在“第十八届大环化学暨第十届超分子化学学术讨论会”和“第二届糖合成化学青年学术讨论会”做分会邀请报告。2015年被邀请在《化学进展》上撰写综述一篇。另外,美国约翰霍普金斯大学的Zarif等用课题组的化合物PBI-12-Man验证了区分人单核细胞转化为巨噬细胞或树突状细胞的新检测方法,该研究有助于更好的理解先天和适应性免疫,成果发表在Bio Techniques上。
[成果] 1800220297 安徽
O64 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:超分子识别与组装在新型功能材料、分子器件和化学生物传感器的研究和应用方面具有重要的科学意义。阴、阳离子识别是超分子识别的重要研究方向之一,但由于阴、阳离子本身的复杂多样性,实现阴、阳离子识别是超分子化学的一大挑战。超分子组装的关键是如何利用超分子之间的弱相互作用构筑超分子聚合物。为解决上述科学问题,课题组在两个国家自然科学基金面上项目和一个安徽省高校省级科学研究项目的支持下,取得了以下三部分的科学成果: 1.发现了瓜环对阴、阳离子的选择性识别:(1)对阴离子识别:首次提出利用瓜环形状各异的疏水空腔识别包结不同类型以及数目不等的阴离子,并实现在识别过程中荧光信号响应乃至其它光学性质变化,归纳总结得到瓜环的同系物和同类物识别阴离子的机理,即大小匹配、形状吻合、能量驱动;(2)对阳离子识别:课题组发现了某些种类的瓜环对重金属离子(铅、镉、汞)的识别配位的捕集及分析检测性能,为瓜环在重金属离子的捕集、检测及控制等方面的应用提供了理论依据。 2.采取不同方法,组装了多种瓜环基超分子聚合物:(1)根据瓜环端口的羰基氧可以配位各种金属离子的性质,以金属离子为节点,再以瓜环为配位桥,通过瓜环与金属离子的配位作用,获得了系列金属离子(尤其是镧系金属离子)—瓜环自组装形成的超分子聚合物结构。(2)首次提出利用主客体相互作用(包括疏水作用、离子-偶极作用、氢键作用、pi-pi堆积)构筑系列基于瓜环的超分子聚合物,系统研究并获得了针对不同聚合度大小的瓜环,构筑不同类型的超分子聚合物的方法,为主客体超分子聚合物的制备提供了新的途径。 3.发现了烷基链在瓜环疏水空腔的异常构象形成规律:在研究瓜环对阳离子烷基链识别过程中,课题组发现气相和溶液中以直链形式存在的烷基链被包结进瓜环疏水空腔时,表现出反常的空间构象。而烷基链结构在瓜环疏水空腔中的具体空间构象(如伸展、折叠或弯曲)取决于主客体的大小和相互作用模式。 该研究结果为手性结构的形成与拆分提供了理论依据。基于以上科学发现,课题组在美国化学学会(ACS)的J. Org. Chem., Inorg. Chem., Cryst. Growth Des.以及英国皇家化学学会(RSC)的Chem. Comm., Org. Chem. Front., Phys. Chem. Chem. Phys., Dalton Trans., CrystEngComm, Org. Biomol. Chem.等国际著名期刊共发表SCI研究论文50余篇,被SCI源期刊他引620多篇次。其中8篇代表作共被美、英、德、澳、日、印等国家知名学者在SCI源期刊他引246篇次,单篇最高被他引74次。研究成果受到了中科院物构所曹荣研究员、英国南安普顿大学的Philip A. Gale教授等多个国内外研究团体的肯定、积极评价和持续跟进。
[成果] 1800220325 安徽
Q25 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:信息传递在现代人类社会的生产与生活中扮演者重要的角色,信息安全是信息传递中的至关重要的问题,一直是人类信息学中的研究热点,伴随着量子计算的出现与发展,经典信息的安全已经受到巨大威胁,量子通信的安全虽有保证,但量子密钥分配的BB84协议也在一定程度上受到量子克隆的影响,因此量子克隆的研究对量子通信安全有着重要的意义。该项目针对量子克隆中的关键问题-量子克隆机的设计,提出的研究目标是设计多功能的确定性量子克隆机,在具体的研究过程中,课题组首先研究利用通用量子门实现多功能的量子克隆机。与经典计算相似,量子计算也可以简化由一些通用量子门组合来实现。经过研究,项目组提出一种理论可行的方案,利用单量子比特逻辑门和两量子比特逻辑门设计多功能量子克隆机,通过对一个单量子比特逻辑门和一个两量子比特逻辑门进行参数控制。就可以依据对拷贝目标量子态的了解程度改变这些参数就能够实现多种最优的确定性量子克隆,例如:最优对称与非对称1→2普适量子克隆、最优对称和非对称1→2相位协变量子克隆以及1→3经济性相位协变量子克隆。由于采用通用量子逻辑门来设计量子克隆机,所以这一实现过程既可以在单一系统中实现,也可以在多种系统组成的量子网络中实现。其次,结合具体的物理系统研究多功能量子克隆机,如:利用超导量子干涉器件(SQUID)与腔的共振耦合相互作用,或是非共振耦合相互作用来设计多功能量子克隆机;组合两种量子系统研究多功能量子克隆机,组合线性光学元件与腔量子电动力学系统设计可以拷贝光量子态与原子量子态的多功能量子克隆机,也研究可用于远程隐形传态量子克隆的多功能量子克隆机。并将多功能量子克隆的设计思路,应用于量子纠缠态的纯化与制备,利用一种设计纯化包括GHZ态,W态,Cluster态,或是制备多种纠缠态。所设计的多功能确性定量子克隆机的优势有两点:一是这种量子克隆机可以依据对拷贝目标量子态的了解程度选择不同的克隆过程,从而获得最优的量子拷贝复本;其次,也可要据需要令不同的量子拷贝复本携带不等的原量子态信息,虽然所得量子拷贝复本携带信息可能相对较少,却让原信息的发送与接收者更不易发现通信被干扰。研究成果也获得了国内外学者的认可,有学者在公开发表的论文中认为课题组的设计是量子克隆机的重要进展和非常有用的,著名学者范桁发表在国际著名期刊《Phys Rep-Rev Sec Phys Lett》上文章引用课题组多篇代表作,并有多个学者对课题组设计中加入的光学器件感兴趣,并最终采用组合光学器件与腔量子电动力学系统做出了非常有意义的工作,该项目共发表SCI收录论文35篇,8篇代表性论文被国内外专家学者SCI他引76次,单篇最高他引38次。
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