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世界上首臺有機融合電化學(xué)、光譜學(xué)和質(zhì)譜技術(shù)的優(yōu)勢于一體的“單細(xì)胞時空分辨分子動態(tài)分析系統(tǒng)” 一、項目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡介 南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院陳洪淵院士領(lǐng)銜的科研團隊，在國家自然科學(xué)基金重大科研儀器專項支持下，聯(lián)合清華大學(xué)、東南大學(xué)、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所的研究人員，攻克了單個細(xì)胞內(nèi)分子反應(yīng)動力學(xué)過程高時空分辨和微弱信號精準(zhǔn)測量的技術(shù)瓶頸，研制成世界上首臺有機融合電化學(xué)、光譜學(xué)和質(zhì)譜技術(shù)的優(yōu)勢于一體的“單細(xì)胞時空分辨分子動態(tài)分析系統(tǒng)”。 首次闡明單細(xì)胞內(nèi)溶酶體中生物催化反應(yīng)機制；創(chuàng)建了胞內(nèi)不同空域熱傳導(dǎo)系數(shù)的準(zhǔn)確測量，闡明胞內(nèi)熱量產(chǎn)生與耗散機制以及胞內(nèi)“出汗”與機體“出汗”散熱的生命整體一致性；研制成的極紫外(VUV)質(zhì)譜成像，擺脫了MALDI技術(shù)對電離介質(zhì)的依賴，極大地降低了二次離子質(zhì)譜(SIMS)的電離碎片，從而降低了重構(gòu)分子結(jié)構(gòu)的難度，顯著提升了我國生命與健康領(lǐng)域高端科研儀器的國際競爭力。 本項目迄今已發(fā)表研究論文逾百篇。包括PNAS 4篇，NatureComm. 2篇，Science Adv.1篇，JACS 6篇，Angew. Chem. Int. Ed. 6篇，Anal. Chem. 49篇等。申請了國內(nèi)專利41件，國際專利1件，授權(quán)18件。項目組成員獲得教育部“長江學(xué)者獎勵計劃”青年學(xué)者以及2018年度儀器儀表學(xué)會分析儀器分會“朱良漪分析儀器青年創(chuàng)新獎”；所研發(fā)的“單細(xì)胞活性分析儀”獲“2018年度科學(xué)儀器行業(yè)優(yōu)秀新產(chǎn)品獎”及“2021年度日內(nèi)瓦發(fā)明金獎”。

本發(fā)明公開了一種基于白光干涉原子力探針掃描顯微鏡探針系 統(tǒng)的成像自動調(diào)整裝置自動及其控制方法，該裝置主要包括計算機， 夾持機構(gòu)及鉸鏈機構(gòu)，原子力探針及其探針組件，白光干涉顯微系統(tǒng)， 面 CCD 光路連接筒。在白光干涉原子力探針顯微鏡連接完成的情況 下，根據(jù)面 CCD 上探針的成像與面 CCD 坐標(biāo)系的水平夾角，通過計算機來控制舵機偏轉(zhuǎn)一定的角度，使得原子力探針在面 CCD 中的成像 與面 CCD 坐標(biāo)系中的夾角在誤差范圍內(nèi)，從而得到測量的結(jié)果有較小 的測量誤差。本發(fā)明可以實現(xiàn)探針在面 CCD 中的成

本實用新型公開了一種具有卡塞格林型前端的共視場共孔徑多光譜成像系統(tǒng),包括具有中心開孔且反射面為凹面的主鏡、入射面為凸面的折反射兩用型次鏡、中波或長波紅外或中長波紅外雙波段成像鏡組、中波或長波紅外或中長波紅外雙色探測器單元、可見至近紅外波段成像鏡組、可見至近紅外波段分色器件與探測單元。本系統(tǒng)中,主鏡作為各波段的公共入瞳,利用次鏡實現(xiàn)一次分光,提高了光能利用率,節(jié)省了分光鏡和系統(tǒng)空間,有利于實現(xiàn)大孔徑和較大的視場,成像質(zhì)量顯著提高。同光軸共視場成像使圖像易于配準(zhǔn)。

本文以吉林省和河北省部分肉牛養(yǎng)殖戶為例,對影響農(nóng)戶縱向協(xié)作形式選擇的影響因素進行了實證分析.研究表明,交易成本是養(yǎng)殖戶肉牛銷售渠道選擇行為的主要影響因素.價格有保證程度,市場能否及時銷售的風(fēng)險程度對有一定飼養(yǎng)規(guī)模的農(nóng)戶(年出欄10頭以上)選擇銷售渠道具有不同程度的正面影響;運輸成本及風(fēng)險程度,銷售中的損失具有負(fù)影響;而農(nóng)戶飼養(yǎng)規(guī)模(在達到一定程度后)對銷售形式選擇的影響并不顯著.這在一定程度上表明交易成本較農(nóng)戶自身特征和農(nóng)戶生產(chǎn)經(jīng)營特征對農(nóng)戶縱向協(xié)作形式選擇的影響更顯著.

研究背景及挑戰(zhàn):高精度無縫位置服務(wù)是智慧生活的關(guān)鍵技術(shù)之一, 也是實現(xiàn)以人為中心的智能情境感知技術(shù)基礎(chǔ)。然而, 復(fù)雜城市峽谷(高樓、天橋、隧道)地區(qū)連續(xù)導(dǎo)航、室內(nèi)外高精度無縫定位由于衛(wèi)星信號頻繁受到阻隔、室內(nèi)布局動態(tài)變化等因素,實現(xiàn)連續(xù)高精度全空間定位存在諸多挑戰(zhàn)。本科研團隊研究內(nèi)容:基于團隊在 Wi-Fi, ZigBee, INS、圖像、超聲波、聲音、RFID 等多種定位技術(shù)科研成果,研發(fā)高精度、低功耗、低成本、易部署的多源融合定位云平臺,提供全時空位置服務(wù)及用戶行為挖掘服務(wù)平臺。融合定位云平臺體系框架全時空定位服務(wù)平臺上下文突破彈性導(dǎo)航軟硬件架構(gòu)及理論體系基于因子圖多源融合定位算法科研基礎(chǔ):國家重點研發(fā)計劃項目“自適應(yīng)導(dǎo)航軟硬件技術(shù)”、高精度高魯棒性室內(nèi)定位關(guān)鍵技術(shù)及裝置研究(863)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究(NSFC)、基于眾包和群智計算的室內(nèi)無線定位理論和方法 (NSFC)、自適應(yīng)室內(nèi)無線信號變化的低代價高精度定位技術(shù)研究(NSFC)等項目的支持下,已完成全時空融合定位云平臺,以及用戶行為挖掘大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)。 科研成果:1中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位科技進步一等獎2 獲UbiComp交通模式識別比賽冠軍3獲阿里巴巴天池世界比賽冠軍4 制定國家實時定位標(biāo)準(zhǔn)6項5 發(fā)表中科院一區(qū)頂級SCI期刊論文 10 篇6 獲得國家發(fā)明專利授權(quán) 20項,申請國家發(fā)明專利 32項7 國際 IPIN2016 室內(nèi)定位比賽第3名 成果應(yīng)用案例:華為、三星、中國電信集成、華大電子、22所等

實時把握生產(chǎn)、庫存等數(shù)據(jù)，是企業(yè)進行生產(chǎn)經(jīng)營管理的基礎(chǔ)。本項目以制造執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）數(shù)據(jù)庫為核心，采用Web瀏覽器/服務(wù)器（B/S）的方式，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行查詢和分析，為管理者決策提供科學(xué)的依據(jù)。本軟件系統(tǒng)的主要功能如下： 基于瀏覽器的有關(guān)生產(chǎn)訂單、生產(chǎn)計劃、作業(yè)計劃、生產(chǎn)過程、生產(chǎn)實績、質(zhì)量、庫存等數(shù)據(jù)的實時查詢功能； 基于瀏覽器的多種數(shù)據(jù)分析方法； 針對多種用戶角色的權(quán)限控制功能、數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)安全保護功能。

所分析研究的尾礦壩壩址區(qū)為一峽谷段，兩岸山頂高程可達500m左右，土壩于1978年施工后并投入使用。壩底高程為425m，壩頂高程為455m，壩高30m，壩頂寬5m，壩頂長90m。分設(shè)三個馬道，設(shè)計邊坡比自上至下分別為1:2.0、1:2.5、1:3.0，下游坡的變坡處設(shè)馬道寬2m，下游坡腳設(shè)排水棱體，排水棱體高7.5m，壩址堆石棱體坡比為1:1.5。相應(yīng)設(shè)計總庫容77萬m3，有效庫容62萬m3，服務(wù)年限20年。壩體材料由人工填土、殘積土組成。尾砂壩運行以來，隨著尾砂的堆積和水位上升，整個壩體逐漸處于飽和狀態(tài)，壩面多處有水滲出。1998年2月13日，當(dāng)時水位距壩頂約2m，右壩坡約447m高程處滲漏產(chǎn)生流土而失穩(wěn)破壞。 該研究項目分析了土壩塌潰的原因和影響土壩穩(wěn)定性的機理；對重建后壩體的安全穩(wěn)定性進行了分析計算，并針對相應(yīng)影響因素提出了綜合治理對策；對類似工程土壩的設(shè)計施工及運行管理提出了相應(yīng)的注意事項和預(yù)防措施。有相應(yīng)的分析軟件。

本系統(tǒng)針對絡(luò)筒機車間的特點，提供一個運行在局域網(wǎng)的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)軟硬件系統(tǒng)，將各分散的絡(luò)筒機設(shè)備有機結(jié)合在一起，并從絡(luò)筒機生產(chǎn)過程與全車間等不同層面進行實時的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計、處理分析、故障檢測與狀態(tài)估計及預(yù)測。系統(tǒng)功能： 對絡(luò)筒機進行實時故障檢測；采集絡(luò)筒機的生產(chǎn)數(shù)據(jù)：紗織、批號、長度、班產(chǎn)量速度等；質(zhì)量監(jiān)控：清紗器切除次數(shù)、機械效率＼錠、最低效率；提供報表自動生成系統(tǒng)，顯示供紗管情況：供應(yīng)管數(shù)、失誤數(shù)；結(jié)合外部市場和本地運行狀態(tài)實現(xiàn)動態(tài)成本監(jiān)控；根據(jù)生產(chǎn)情況進行資源狀態(tài)計量管理；絡(luò)筒機的性能分析。將實際制造過程測定的結(jié)果與過去的歷史記錄和企業(yè)制定的目標(biāo)以及客戶要求進行比較。

2020年3月8日，安徽師范大學(xué)在bioRxiv上上傳了一篇題為Genome-widedata inferring the evolution and population demography of the novel pneumonia coronavirus (SARS-CoV-2) 的研究分析，作者使用10個新測序的SARS-CoV-2基因組，并結(jié)合GISAID數(shù)據(jù)庫中的136個基因組，通過不同的分析方法（如EBSP、錯配和中性檢測等）研究前三個月數(shù)據(jù)的遺傳變異和統(tǒng)計。 結(jié)果顯示80個單倍型共有183個突變位點，包括27個簡約性信息位點和156個單一位點。對遺傳多樣性的滑動窗口分析表明，SARS-CoV-2基因組豐度的變化有一定范圍，這可以解釋目前這種病毒的廣泛和高適應(yīng)性。遺傳學(xué)分析不支持穿山甲是中間宿主。在最初的單倍型（H14）中，一個患者樣本居住在華南海鮮市場附近（約2公里），這表明患者有無意識接觸該市場史的可能性很高。然而，基于這個線索，也無法準(zhǔn)確斷定這個市場是否是SARS-CoV-2的起源中心。此外，從這個市場收集的16個基因組，包含10個單倍型，表明市場在短期內(nèi)出現(xiàn)循環(huán)感染，這可能導(dǎo)致武漢和其他地區(qū)爆發(fā)SARS-CoV-2。EBSP結(jié)果顯示，第一個估計的擴展日期從2019年12月7日開始，這表明SARS-CoV-2的傳染可能在11月中下旬開始。

強度和韌性的“倒置關(guān)系”是材料研究領(lǐng)域長期存在的難題。大量的實驗表明，隨著金屬材料內(nèi)部晶粒尺寸的降低，在強度獲得提升的同時，韌性將大打折扣。目前，廣泛采用的高強材料韌化策略有：（1）改變組分，通過引入和調(diào)整材料的多種主要元素，同時激活多種塑性變形機制，高熵合金材料就是采用這種思路；（2）改變微結(jié)構(gòu)，在材料內(nèi)部引入一種或多種梯度分布的微結(jié)構(gòu)，避免由于特征長度突變帶來的性能突變，有效克服金屬材料強度和韌性的失配問題，這種材料被稱為梯度納米結(jié)構(gòu)材料。 圖1 梯度結(jié)構(gòu)金屬材料的類型（摘自：李毅，梯度結(jié)構(gòu)金屬材料研究進展，中國材料進展，2016, 35: 658-665）人工制備的梯度納米金屬結(jié)構(gòu)主要包括以下幾種：梯度晶粒，梯度位錯，梯度孿晶，梯度固溶物，梯度相，以及包含兩種以上的梯度混合結(jié)構(gòu)。在已經(jīng)發(fā)展成熟的金屬材料內(nèi)部引入梯度納米結(jié)構(gòu)，可以進一步提高其強韌性匹配能力。例如，通過表面研磨處理（SMAT）在孿晶誘發(fā)塑性（TWIP）鋼表面引入大量的塑性變形，使其表面晶粒細(xì)化，隨著深度的增加，晶粒細(xì)化的程度逐漸降低，同時塑性變形也會導(dǎo)致位錯演化和孿晶的產(chǎn)生，因此在TWIP鋼內(nèi)部形成了包含梯度晶粒，梯度位錯和梯度孿晶的梯度混合結(jié)構(gòu)。這種梯度納米結(jié)構(gòu)TWIP鋼的強度可以提升50%，斷裂應(yīng)變僅從60%下降到52%，具有更高的強韌性匹配能力。目前，關(guān)于梯度納米結(jié)構(gòu)TWIP鋼的研究集中于實驗，反映物理機制的本構(gòu)模型研究還鮮見報道。西南交通大學(xué)力學(xué)與工程學(xué)院張旭教授與德國馬普鋼鐵所、中國鋼鐵研究總院等機構(gòu)開展合作，指導(dǎo)博士生陸曉翀發(fā)展出考慮位錯滑移和變形孿晶等物理機制的微結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)晶體塑性本構(gòu)模型。依托DAMASK平臺將該模型移植有限元，并對梯度納米結(jié)構(gòu)TWIP鋼的單軸拉伸變形行為展開模擬，揭示了其微結(jié)構(gòu)演化與宏觀性能之間的關(guān)系，量化了不同梯度結(jié)構(gòu)對材料強韌性的貢獻。相關(guān)研究工作已在金屬材料與固體力學(xué)交叉領(lǐng)域頂級期刊《International Journal of Plasticity》上在線發(fā)表，論文題目為Crystal plasticity finite element analysis of gradient nanostructured TWIP steel。 論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102703作者首先使用不同晶粒尺寸Fe-15Mn-2Al-2Si-0.7C (wt.%) TWIP鋼的單拉實驗數(shù)據(jù)驗證該模型的合理性，結(jié)果表明該模型對不同尺寸下的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)和應(yīng)變強化行為都可以較好地描述，特別是細(xì)晶TWIP鋼硬化率曲線中的up-turn效應(yīng)。通過對內(nèi)變量演化的分析及對比性模擬，作者發(fā)現(xiàn)這種up-turn效應(yīng)源自于細(xì)晶中顯著的背應(yīng)力。 圖2 對比不同晶粒尺寸TWIP鋼的單拉實驗和模擬結(jié)果由于梯度納米結(jié)構(gòu)TWIP鋼的微結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，晶粒數(shù)目眾多，通過采用三維均勻化方法，建立了宏觀試樣尺寸的有限元模型。通過對每層單元賦予不同的晶粒尺寸，初始位錯密度和孿晶體積分?jǐn)?shù)，離散地描述材料內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的梯度分布，并通過梯度網(wǎng)格劃分方法進一步減少單元數(shù)目。對于材料表層微結(jié)構(gòu)變化劇烈的區(qū)域，采用密度較高的網(wǎng)格，以保證更加精確地描述微結(jié)構(gòu)的梯度變化。 圖3三維均勻化方法示意圖作者利用發(fā)展的晶體塑性模型，對均勻和梯度納米結(jié)構(gòu)的Fe-10Mn-0.5C-3Ni (wt.%) TWIP鋼的單拉變形行為進行模擬。結(jié)果表明，在合理描述均勻結(jié)構(gòu)TWIP鋼應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)的基礎(chǔ)上，通過引入微結(jié)構(gòu)的梯度分布，無需修改任何參數(shù)就可以較好地描述梯度納米結(jié)構(gòu)TWIP鋼的單拉力學(xué)行為。通過對比變形云圖，作者發(fā)現(xiàn)均勻和梯度納米結(jié)構(gòu)TWIP鋼的表面都會變的粗糙不平，但梯度納米結(jié)構(gòu)的表面粗糙度更加明顯，產(chǎn)生的應(yīng)變局域化形成了兩個凹陷區(qū)，且凹陷區(qū)在垂直于平面方向也會發(fā)生收縮。隨著深度的增加，收縮程度逐漸降低。通過對比性模擬，作者發(fā)現(xiàn)表面凹陷區(qū)的出現(xiàn)就是梯度納米結(jié)構(gòu)TWIP鋼韌性略微下降的原因。而應(yīng)變局域化的產(chǎn)生與表面納米層晶粒的應(yīng)變強化能力有關(guān)，提高表面納米晶的硬化能力，就可以抑制表面凹陷區(qū)的出現(xiàn)和韌性的下降。此外，作者通過分析不同層位錯密度的演化，進一步證實了上述觀點。作者還通過對比性模擬量化了不同梯度結(jié)構(gòu)對材料強韌性的貢獻。結(jié)果表明：強度的提升源于梯度位錯結(jié)構(gòu)，梯度晶粒和梯度孿晶結(jié)構(gòu)有助于保持材料的應(yīng)變強化能力。 圖4 均勻結(jié)構(gòu)和梯度納米結(jié)構(gòu)TWIP鋼的模擬結(jié)果對比分析。