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科学通报
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夏建白

旬刊

0023-074X

csb@scichina.org

010-64036120

100717

北京东城区东黄城根北街16号

科学通报/Journal Chinese Science BulletinCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>《科学通报》创刊于1950年,是中国科学院主办、中国科学杂志社承办的自然科学综合性学术刊物,报道自然科学各学科基础理论和应用研究方面具有创新性和和高水平的、具有重要意义的最新研究成果,要求文章的可读性强,能在一个比较宽范的学术领域产生深刻的影响。我们的目标是:成为国内外读者了解中国乃至世界范围的自然科学各研究领域最新成果的主要窗口之一。《科学通报》进入了国际上主要检索系统,如CA,EI,日本《科技速报》和美国科学信息研究所(ISI)的以下系统:Science Citation Index(SCI-CDE),SCISearch,Current Contents(PC&E)和Research Alert。
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收录年代

    纳米酶在抗生素检测中的应用进展

    邱星晨范存霞白瑞唐梓尧...
    553-564页
    查看更多>>摘要:近年来,抗生素作为一种基础治疗药物已经被广泛应用于医学、畜牧业和水产养殖业中,但是由于其过度使用导致的抗生素残留也对生态环境以及人类健康构成了严重威胁.抗生素残留会持续通过生态与生物累积危害人与动物健康,因此对环境样本抗生素残留进行有效监测具有十分重要的意义.纳米酶是一类具有类酶催化活性的功能纳米材料,是新一代人工酶,具有高稳定性、独特的化学性质、易于表面调节和生物相容性等诸多优点,解决了天然酶制备困难、成本高、易失活等问题.本文综述了近年来基于纳米酶的抗生素传感策略的最新研究进展,着重阐述了不同种类纳米酶的作用机制和在抗生素检测方面的研究现状,并对纳米酶传感器的发展前景作了进一步的展望,可为设计高性能基于纳米酶的抗生素传感装置提供理论依据和实际应用的范例,从而为利用纳米酶设计新型传感器提供新思路.

    抗生素纳米酶比色荧光传感器

    用于步态分析的足底压力监测系统研究进展

    徐婷孙哲方剑
    565-577页
    查看更多>>摘要:随着我国人口老龄化的加剧,人们对于健康监测的需求逐步提高,步态分析作为分析个体生理信号和提供人体物理信息的重要评估工具,在疾病诊断、预防跌倒、康复、人机交互等领域的应用 日益广泛.本文首先介绍了步态分析的重要性和足底压力监测的研究现状,以及各种足底压力监测系统的特点.其次,总结了足部生理特征,即足底压力中心点和步态相位的常用划分方法;分析了用于足底压力监测的各种柔性压力传感器——其材料及特点、集成和连接方式,概述了常用的步法识别算法.最后,对足底压力监测系统的设计方向以及进一步研究提出了建议.

    步态分析足底压力压力监测智能鞋垫柔性传感器

    用于电化学执行器的非金属电极材料研究进展

    汪莎莎李延昂邓慧婵郭志翔...
    578-595页
    查看更多>>摘要:电化学执行器能够有效地将电能或化学能转化为机械能,在人造肌肉、仿生机器人和小型化医疗设备等领域中具有极大的应用前景.电化学执行器的组成包括电极层和电解质层,其中电极层主要决定执行器驱动性能和电化学性能.传统电化学执行器的电极材料主要由导电性好、驱动应力大的金属材料构成.然而,金属电极存在柔性低、循环稳定性差等问题,使得越来越多的研究人员开始关注非金属电极材料.本文重点介绍了用于电化学执行器的非金属电极材料的最新研究进展,首先介绍了电化学执行器的器件结构及驱动原理,其次根据电化学执行器电极材料的不同,分别从导电聚合物、碳材料、新型二维材料及其复合材料等方面进行了综述,讨论了各种非金属电极材料应用于执行器中的优缺点,最后对未来电化学执行器及其电极材料的发展趋势进行了展望.

    电化学执行器导电聚合物材料碳材料新型二维材料复合材料

    温度和共混浓度对激基复合物与电致激基复合物共存体系的磁效率调控

    吴雨廷朱洪强赵茜刘俊宏...
    596-605页
    查看更多>>摘要:激基复合物(exciplex)和电致激基复合物(electroplex)经常同时产生于体异质结的有机发光二极管(organic light emitting diodes,OLEDs),有报道称利用这两种发射态共存的器件实现了高效率发光.器件高效率的物理机制与共存体系中自旋对态(spin-pair states)的微观过程有关,相关微观过程还有待深入研究.本文以特征的有机磁场效应(organic magnetic field effects)作为主要探测工具,通过改变器件的工作温度和给体与受体的共混比例来研究这种双发射态共存体系中自旋对态的演变过程.实验结果表明:降低发光器件的环境温度不仅会减弱从高能激基复合物到低能电致激基复合物的Dexter能量传递过程,而且因器件偏压增高还会引起电致激基复合物电荷转移(charge-transfer,CT)态的场致解离,使其数量较少,导致其CT态的反向系间窜越(reverse intersystem crossing,RISC)过程减弱.另外,增加发光层中给体的浓度会引起电荷注入更不平衡,增强过剩的空穴载流子与电致激基复合物的解离反应,这也会减弱电致激基复合物CT态的RISC过程.因此,温度降低或给体含量增多,器件的磁效率(magneto-efficiency,Mη)从原来受RISC过程主导的负磁效应转化为受系间窜越(intersystem crossing,ISC)过程主导的正磁效应.本工作有利于深入理解激基复合物和电致激基复合物共存体系中自旋对态的物理微观机制.

    有机发光二极管磁效率反向系间窜越激基复合物电致激基复合物

    碳量子点键合磷化钴酸镍的全解水反应及其机理

    朱世璠宋利黎李诗诗刘雨欣...
    606-616页
    查看更多>>摘要:在"碳中和"愿景下发展清洁低碳、高效全解水制氢技术日益成为全球共识.磷化钴酸镍(NiCoP)因具有类金属特性有望替代贵金属作为全解水催化剂,但是其表面质子吸附作用较强,与氢氧根离子结合作用较弱,由此降低了其催化活性,延缓了催化反应动力学.本文通过碳量子点(carbon quantum dots,CQDs)键合NiCoP的方式既能平衡析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)中的质子吸脱附作用,又能调控析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)中的含氧中间态吸脱附过程.当NiCoP表面键合CQDs后,NiCoP的电子向P原子周围富集,并且电子可以通过键合作用转移至CQDs表面,由此引起NiCoP表面电荷重分布,从而增强了反应活性,加快了析氢反应动力学过程.由于量子点键合作用,Co位点的d带中心(d-band center,ed)从-1.18移至-1.04eV,平衡了催化剂对含氧中间态的吸脱附作用,提高了析氧反应速率.P-Ni和P-Co的键长收缩抑制了催化剂自身的原子浸出和表面氧化,增强了催化剂稳定性.在10 mA cm-2电流密度下,析氧反应过电位为250 mV,析氢反应过电位为101 mV,组装成的对称型全解水器件的电解电位为1.56V,比贵金属电解槽Pt||RuO2低80mV.在14h的持续电解后,电解槽的电流密度保持率为92.18%.因此,当CQDs键合NiCoP后能够在电催化全解水反应中同时保持高催化活性和长期稳定性.

    碳量子点表面键合磷化钴酸镍催化机理全解水

    CaO和方解石钝化不同污染程度煤矸石性能与机理

    张华林江晓亮赵梦飞李庭刚...
    617-629页
    查看更多>>摘要:煤矸石是一种典型的工业废弃物,大量的煤矸石堆积会造成各种环境问题以及资源浪费.在环境问题中,重金属污染最为严重.本文采用CaO和方解石对不同污染程度的煤矸石中重金属进行钝化,并探究其钝化机理.结果表明,CaO和方解石均有较好的钝化效果,能使中高度污染的煤矸石转化为轻度污染或无污染,CaO钝化Pb2+、Zn2+、Cu2+的平均钝化率分别为37.4%、37.8%、25.5%;方解石钝化Pb2+、Zn2+、Cu2+的平均钝化率分别为53.8%、43.5%、34.4%,方解石钝化效果略优于CaO.通过对钝化前后煤矸石的表征和Visual MINTEQ软件模拟,CaO可以通过提高煤矸石pH并提供OH-,与重金属离子结合生成难溶或不溶的氢氧化物沉淀;方解石不仅能提高体系的pH,还能提供CO32-,CO32-与重金属离子结合生成难溶或不溶的碳酸盐.两者钝化均将煤矸石中可流动态重金属转化成残渣态重金属.对钝化前后的煤矸石进行模拟酸雨溶出实验,钝化后的煤矸石中各重金属成分较稳定,溶出风险明显低于原煤矸石,均在风险管控标准以下.综上,该方法能有效地钝化煤矸石中的重金属,为煤矸石的无害化,尤其是重金属污染的稳定化提供了有效的手段.

    煤矸石重金属钝化VisualMINTEQ模拟

    Noah-MP陆面过程模式在雅鲁藏布江流域径流模拟中的适用性评估

    杨恒雷享勇郑辉费雯丽...
    630-644页
    查看更多>>摘要:雅鲁藏布江(以下简称雅江)流域的气象水文模拟是当前全球变化研究的热点与难点.Noah-MP(the Noah land surface model with multi-parameterizations)陆面过程模式作为该区域气象水文双向耦合过程的重要数值模拟工具,鲜有研究针对其径流模拟能力进行过系统性评估,限制了模式在该区域的水文应用.本研究基于中国区域地面气象要素数据集CMFD(China Meteorological Forcing Dataset)驱动Noah-MP模式,对雅江流域2000~2018年的径流进行时空分辨率为3h/5km的数值模拟;选取与流域径流产生机制相关的10个主要物理过程,评估了16种参数化方案组合对于径流模拟的影响,并确定了最优参数化方案组合.结果表明:(1)采用默认参数化方案,Noah-MP在奴下站的月尺度模拟纳什效率系数NSE(Nash-Sutcliffe efficiency)为0.23、偏差百分比PBias为-35.79%,而采用基于临界温度的雨雪分离方案、改进的二流近似辐射传输方案以及基于BATS的产流方案后,PBias分别减少至-23.36%、3.85%、-17.19%,NSE分别提高至0.37、0.58、0.60,显著优于默认方案;(2)进一步基于优选方案进行组合,奴下、羊村、奴各沙的月尺度径流NSE分别提高至0.89、0.87、0.81,而最上游拉孜站NSE仅为-0.06,低于个别方案,这表明拉孜流域的产流机制可能不同于下游流域.研究结果表明,无参数率定的Noah-MP模式在雅江径流模拟中的表现较为优异,具有较高的应用潜力,未来可通过进一步改进雨雪分离、辐射传输、产流过程的参数化方案来提高模式在高寒区的径流模拟能力.

    陆面过程模式参数化方案雅鲁藏布江流域径流模拟适用性

    《科学通报》征稿简则

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