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针灸机理

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针灸机理相关的资讯

  • 中科院拉曼技术助力针灸机理探究 AC发文论可插入式SERS传感器
    p   近日,中国科学院合肥智能机械研究所杨良保研究员等人基于针灸针构筑了一种“可插入式”表面增强拉曼光谱(SERS)传感器,实现了多相体系的原位检测,该传感器有望用于针灸机理的研究。相关成果发表在美国化学会《分析化学》(Analytical Chemistry)杂志上。 /p p   传统针灸学源远流长,是我国医学科学的特色和优势,并对世界医学发展产生了积极的影响。然而,针灸并没有给出明确的现代科学依据,针灸作用机理不明确,这很大程度上限制着针灸的发展和推广,也是针灸在国内外并没有受到广泛认可和接纳的最主要原因。 /p p   近年来,SERS技术由于可以进行无损、高灵敏的指纹识别检测而一直备受关注,已经广泛应用于各大基础研究领域。杨良保团队一直在思考,能否利用SERS技术研究传统针灸机理。 /p p   受到传统针灸银针的启发,研究人员将PVP(聚乙烯吡咯烷酮)包裹的金纳米颗粒修饰在针灸银针表面,构筑了一种“可插入式”的SERS传感器。作为黏结剂,PVP可以直接将金纳米颗粒修饰在银针上面,而且由于金纳米颗粒表面PVP空间位阻的存在,银针表面的金纳米颗粒更倾向于密集排布,有助于形成更多的 “热点”,以提高“可插入式”SERS传感器的灵敏性。 /p p   杨良保告诉《中国科学报》记者:“和传统的SERS传感器相比,‘可插入式’SERS传感器更容易达到样品内部,通过针体表面不同位置的取点检测,可以获得样品不同深度的信息。” /p p   研究人员将“可插入式”SERS传感器置于水—油双相体系中,分别从水相和油相中取点检测,可以获得不同相中的分子信息。杨良保说:“这种‘可插入式’SERS传感器有望用于生物活体样本,特别是对于传统针灸机理的研究。” /p
  • Nature突破! | 马秋富团队揭示针灸驱动迷走神经—肾上腺抗炎通路的神经解剖学基础
    针灸治疗疾病的核心机理之一是通过刺激身体特定的部位(穴位)来远程调节机体功能,而经络被认为是达到这种远程效应的重要传输载体。尽管现代解剖学研究尚未明确经络特异性结构基础的存在,但揭示了针刺刺激的远程效应可以通过躯体感觉神经-自主神经反射来实现。这种反射首先是激活来自位于背根神经节 (DRG) 或三叉神经节中的外周感觉神经纤维,随后将感觉信息传到脊髓和大脑,进而激活外周自主神经,最终实现对各种机能的调节。从上世纪70年代开始,就陆续发现此类反射存在躯体区域特异性。2020年哈佛大学医学院马秋富教授团队发表在Neuron的研究结果,揭示了低强度针刺刺激小鼠后肢穴位(如足三里ST36)可以激活迷走神经-肾上腺抗炎通路,而针刺刺激腹部穴位 (如天枢ST25) 却不能诱导出此抗炎通路(详见BioArt报道:Neuron | 马秋富团队报道针刺激活不同自主神经通路调节全身性炎症)。这种躯体区域特异性(或者说穴位部位的相对专一特异性)背后的神经解剖学基础至今尚不清楚。2021年10月13日,马秋富教授团队与复旦大学王彦青教授,中国中医科学院针灸研究所景向红教授团队合作(第一作者为柳申滨博士和王志福博士)在Nature又发表文章A neuroanatomical basis for electroacupuncture to drive the vagal-adrenal axis,实现了针灸研究的历史性突破,揭示了一类PROKR2-Cre标记的DRG感觉神经元,是低强度针刺刺激激活迷走神经-肾上腺抗炎通路所必不可少的。尤为值得关注的是,根据此类神经的躯体分布特点,可以预测在不同部位低强度电针刺激抗炎的效果,从而为穴位相对特异性的存在提供了现代神经解剖学基础。首先,PROKR2-Cre标记的有髓鞘的神经元主要富集表达于支配四肢节段的DRG中,并且此类神经元特异性支配四肢的深层筋膜组织(如骨膜、关节韧带和肌筋膜等),而不支配皮肤的表皮组织和腹部的主要筋膜组织(如腹膜)。其次,为了研究PROKR2-Cre标记的神经元在针刺诱导迷走神经-肾上腺抗炎通路中的作用,研究团队运用交叉遗传等方法特异性地敲除此类DRG感觉神经元。当敲除这类神经元后,低强度针刺刺激后肢穴位ST36不能激活迷走神经-肾上腺通路,也无法抑制LPS(细菌脂多糖)所诱发的炎症风暴;而敲除此类神经元并未影响高强度刺激后肢穴位ST36和腹部穴位ST25所诱导的交感神经抗炎通路。研究团队进一步运用交叉遗传的方法特异性诱导光敏蛋白CatCh表达于PROKR2-Cre标记的神经元,并用473nm蓝光特异性地激活支配后肢穴位ST36的此类感觉神经纤维。研究发现,激活此类神经纤维能显著诱发迷走传出神经的放电,并且能以迷走神经依赖的方式诱导肾上腺释放儿茶酚胺类神经递质,抑制LPS诱导的促炎细胞因子释放,进而显著提高动物的存活率。这一部分研究结果,几乎模拟了低强度电针刺激后肢穴位ST36的抗炎效果。最后,研究人员根据PROKR2-Cre标记的 感觉神经纤维的组织支配模式准确验证了对低强度电针刺激诱导的抗炎效应结构基础。而与下肢胫骨附近筋膜组织中的密集投射相反,下肢后部的肌肉组织中,包括小腿的腓肠肌和大腿区域的半腱肌,PROKR2-Cre感觉神经纤维支配很少。低强度针刺刺激这些部位未能显著抑制 LPS诱导的炎症反应。奇妙的是,PROKR2-Cre神经纤维很少投射的腓肠肌和半腱肌等部位,正好很少分布传统穴位。进一步研究发现, PROKR2-Cre标记的感觉神经元也密集支配到前肢的深层筋膜组织(如桡骨骨膜),此处为手三里穴区(LI10),进一步通过针尖靠近含有这类神经纤维的桡神经深支,对其进行了双侧低强度刺激,发现针刺刺激此穴位也可通过此类神经元和迷走神经依赖方式,显著抑制LPS诱导的炎症反应。以上研究表明,对于针刺刺激诱导迷走神经-肾上腺抗炎通路,存在躯体部位的选择性(如有效的 ST36 、LI10 和无效的 ST25穴位)、穴位特异性(如ST36 与无效的后肢肌肉中的传统非穴位)。这种穴位的相对特异性与PROKR2神经纤维的部位特异性分布有关。此外,针刺强度、深度、检测结果指标都是影响穴位特异性发挥作用的重要要素。这些发现充实了针灸等体表刺激疗法的现代科学内涵,为临床优化针刺刺激参数,诱发不同自主神经反射,从而治疗特定的疾病(如炎症风暴等)提供了重要的科学依据。据悉,该研究获得了复旦大学王彦青教授、中国中医科学院针灸研究所景向红研究员的支持帮助,福建中医药大学王志福副教授、中国中医科学院针灸研究所宿杨帅博士, 还有杨维、祁鲁、傅鸣洲参与了本研究的工作。
  • 中国中医科学院针灸研究所277.90万元采购基因测序仪,实时成像检测,细胞定量分析
    详细信息 中国中医科学院针灸研究所2023年科研机构改善科研条件专项设备采购项目公开招标公告 北京市-海淀区 状态:公告 更新时间: 2023-05-19 招标文件: 附件1 中国中医科学院针灸研究所2023年科研机构改善科研条件专项设备采购项目公开招标公告 2023年05月19日 16:09 公告信息: 采购项目名称 中国中医科学院针灸研究所2023年科研机构改善科研条件专项设备采购项目 品目 货物/通用设备/仪器仪表/分析仪器/其他分析仪器,货物/通用设备/仪器仪表/光学仪器/显微镜,货物/专用设备/专用仪器仪表/生理仪器 采购单位 中国中医科学院针灸研究所 行政区域 北京市 公告时间 2023年05月19日 16:09 获取招标文件时间 2023年05月19日至2023年05月26日每日上午:9:00 至 12:00 下午:13:00 至 16:00(北京时间,法定节假日除外) 招标文件售价 ¥600 获取招标文件的地点 北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层 开标时间 2023年06月09日 09:30 开标地点 北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层1516会议 预算金额 ¥277.900000万元(人民币) 联系人及联系方式: 项目联系人 杜雅威 项目联系电话 13810419315 采购单位 中国中医科学院针灸研究所 采购单位地址 北京市东城区东直门内南小街16号 采购单位联系方式 任老师 010-64089341 代理机构名称 中金招标有限责任公司 代理机构地址 北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层 代理机构联系方式 杜雅威 010-68405035 附件: 附件1 招标公告-2023改善专项 5.19.docx 项目概况 中国中医科学院针灸研究所2023年科研机构改善科研条件专项设备采购项目 招标项目的潜在投标人应在北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层获取招标文件,并于2023年06月09日 09点30分(北京时间)前递交投标文件。 一、项目基本情况 项目编号:0773-2341GNOBHWGK1266 项目名称:中国中医科学院针灸研究所2023年科研机构改善科研条件专项设备采购项目 预算金额:277.9000000 万元(人民币) 采购需求: 包号 品目号 项目名称 设备名称 数量 (台/套) 简要技术 要求 是否接受进口产品 预算 (万元) 包总预算(万元) 备注 1 1 高分辨全光谱组织细胞蛋白成像系统 高分辨全光谱蛋白基因检测成像平台 1 用于组织切片、活体动物在体组织的荧光三维图像重建分析研究等。 是 160 277.9 核心产品 2 小动物脑立体操作系统 1 用于电生理实验中的精确定位 33 3 杂交炉 1 RNAscope手工检测实验中杂交和孵育步骤 16 4 心脑功能成像检测系统 便携式近红外光学脑成像系统 1 用于抑郁和意识障碍等病种的脑效应机制研究 62.5 5 压力控制器 1 用于膜片钳实验中的细胞封接及破膜 6.4 备注:本项目采购标的对应的《中小企业划型标准规定》所属行业为: 制造业 合同履行期限:2023年 本项目( 不接受 )联合体投标。 二、申请人的资格要求: 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定; 2.落实政府采购政策需满足的资格要求: (1)鼓励节能政策:在技术、服务等指标同等条件下,优先采购属于国家公布的节能清单中产品。 (2)鼓励环保政策:在性能、技术、服务等指标同等条件下,优先采购国家公布的环保产品清单中的产品。 (3)扶持中小企业政策:评审时小型和微型企业产品享受10%的价格折扣。监狱企业视同小型、微型企业。残疾人福利性单位视同小型、微型企业。不重复享受政策。 (4)本项目采购标的是否接受进口产品详见第1条 采购需求 要求。 3.本项目的特定资格要求:无 三、获取招标文件 时间:2023年05月19日 至 2023年05月26日,每天上午9:00至12:00,下午13:00至16:00。(北京时间,法定节假日除外) 地点:北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层 方式:有兴趣的投标人可在采购代理所在地址(北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层)查询和购买招标文件。投标文件需现场购买,报名时需现场填写《购买记录表》并提供营业执照复印件一份(盖章)和标书款现金。 售价:¥600.0 元,本公告包含的招标文件售价总和 四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 提交投标文件截止时间:2023年06月09日 09点30分(北京时间) 开标时间:2023年06月09日 09点30分(北京时间) 地点:北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层1516会议 五、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。 六、其他补充事宜 1.评标办法和评标标准:本项目评标采用综合评分法。 2.采购代理机构银行财务信息: 开户名称:中金招标有限责任公司 开户行名称:招商银行股份有限公司北京海淀科技金融支行 账 号:86 7080 1128 10001 3.以电汇方式递交投标保证金、支付标书款请供应商在电汇凭据附言栏中写明招标编号、包号及用途。 七、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称:中国中医科学院针灸研究所 地址:北京市东城区东直门内南小街16号 联系方式:任老师 010-64089341 2.采购代理机构信息 名 称:中金招标有限责任公司 地 址:北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层 联系方式:杜雅威 010-68405035 3.项目联系方式 项目联系人:杜雅威 电 话: 13810419315 × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 基本信息 关键内容:基因测序仪,实时成像检测,细胞定量分析 开标时间:2023-06-09 09:30 预算金额:277.90万元 采购单位:中国中医科学院针灸研究所 采购联系人:点击查看 采购联系方式:点击查看 招标代理机构:中金招标有限责任公司 代理联系人:点击查看 代理联系方式:点击查看 详细信息 中国中医科学院针灸研究所2023年科研机构改善科研条件专项设备采购项目公开招标公告 北京市-海淀区 状态:公告 更新时间: 2023-05-19 招标文件: 附件1 中国中医科学院针灸研究所2023年科研机构改善科研条件专项设备采购项目公开招标公告 2023年05月19日 16:09 公告信息: 采购项目名称 中国中医科学院针灸研究所2023年科研机构改善科研条件专项设备采购项目 品目 货物/通用设备/仪器仪表/分析仪器/其他分析仪器,货物/通用设备/仪器仪表/光学仪器/显微镜,货物/专用设备/专用仪器仪表/生理仪器 采购单位 中国中医科学院针灸研究所 行政区域 北京市 公告时间 2023年05月19日 16:09 获取招标文件时间 2023年05月19日至2023年05月26日每日上午:9:00 至 12:00 下午:13:00 至 16:00(北京时间,法定节假日除外) 招标文件售价 ¥600 获取招标文件的地点 北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层 开标时间 2023年06月09日 09:30 开标地点 北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层1516会议 预算金额 ¥277.900000万元(人民币) 联系人及联系方式: 项目联系人 杜雅威 项目联系电话 13810419315 采购单位 中国中医科学院针灸研究所 采购单位地址 北京市东城区东直门内南小街16号 采购单位联系方式 任老师 010-64089341 代理机构名称 中金招标有限责任公司 代理机构地址 北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层 代理机构联系方式 杜雅威 010-68405035 附件: 附件1 招标公告-2023改善专项 5.19.docx 项目概况 中国中医科学院针灸研究所2023年科研机构改善科研条件专项设备采购项目 招标项目的潜在投标人应在北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层获取招标文件,并于2023年06月09日 09点30分(北京时间)前递交投标文件。 一、项目基本情况 项目编号:0773-2341GNOBHWGK1266 项目名称:中国中医科学院针灸研究所2023年科研机构改善科研条件专项设备采购项目 预算金额:277.9000000 万元(人民币) 采购需求: 包号 品目号 项目名称 设备名称 数量 (台/套) 简要技术 要求 是否接受进口产品 预算 (万元) 包总预算(万元) 备注 1 1 高分辨全光谱组织细胞蛋白成像系统 高分辨全光谱蛋白基因检测成像平台 1 用于组织切片、活体动物在体组织的荧光三维图像重建分析研究等。 是 160 277.9 核心产品 2 小动物脑立体操作系统 1 用于电生理实验中的精确定位 33 3 杂交炉 1 RNAscope手工检测实验中杂交和孵育步骤 16 4 心脑功能成像检测系统 便携式近红外光学脑成像系统 1 用于抑郁和意识障碍等病种的脑效应机制研究 62.5 5 压力控制器 1 用于膜片钳实验中的细胞封接及破膜 6.4 备注:本项目采购标的对应的《中小企业划型标准规定》所属行业为: 制造业 合同履行期限:2023年 本项目( 不接受 )联合体投标。 二、申请人的资格要求: 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定; 2.落实政府采购政策需满足的资格要求: (1)鼓励节能政策:在技术、服务等指标同等条件下,优先采购属于国家公布的节能清单中产品。 (2)鼓励环保政策:在性能、技术、服务等指标同等条件下,优先采购国家公布的环保产品清单中的产品。 (3)扶持中小企业政策:评审时小型和微型企业产品享受10%的价格折扣。监狱企业视同小型、微型企业。残疾人福利性单位视同小型、微型企业。不重复享受政策。 (4)本项目采购标的是否接受进口产品详见第1条 采购需求 要求。 3.本项目的特定资格要求:无 三、获取招标文件 时间:2023年05月19日 至 2023年05月26日,每天上午9:00至12:00,下午13:00至16:00。(北京时间,法定节假日除外) 地点:北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层 方式:有兴趣的投标人可在采购代理所在地址(北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层)查询和购买招标文件。投标文件需现场购买,报名时需现场填写《购买记录表》并提供营业执照复印件一份(盖章)和标书款现金。 售价:¥600.0 元,本公告包含的招标文件售价总和 四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 提交投标文件截止时间:2023年06月09日 09点30分(北京时间) 开标时间:2023年06月09日 09点30分(北京时间) 地点:北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层1516会议 五、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。 六、其他补充事宜 1.评标办法和评标标准:本项目评标采用综合评分法。 2.采购代理机构银行财务信息: 开户名称:中金招标有限责任公司 开户行名称:招商银行股份有限公司北京海淀科技金融支行 账 号:86 7080 1128 10001 3.以电汇方式递交投标保证金、支付标书款请供应商在电汇凭据附言栏中写明招标编号、包号及用途。 七、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称:中国中医科学院针灸研究所 地址:北京市东城区东直门内南小街16号 联系方式:任老师 010-64089341 2.采购代理机构信息 名 称:中金招标有限责任公司 地 址:北京市海淀区西三环北路21号久凌大厦南楼15层 联系方式:杜雅威 010-68405035 3.项目联系方式 项目联系人:杜雅威 电 话: 13810419315
  • 马来西亚中医师暨针灸联合总会(医总)、Miracle Medicine Sdn Bhd代表团访问广东药科大学
    6月14日上午,马来西亚中医师暨针灸联合总会(医总)总会长黄保国教授、Miracle Medicine Sdn Bhd(奇迹药王有限公司)董事长林楗诚博士一行问了广东药科大学,校长翟理祥在大学城校园会见代表团。学校对外交流合作部、科学技术部、中医学院、资产经营公司负责人和代表参加会议。翟理祥对代表团一行表示热烈欢迎,并简要介绍了学校办学及对外交流合作情况。他回顾了与马来西亚在中医药方面的交流经历及传统友谊,表示学校一直致力于中医药的传承创新与国际传播。他表示,与马来西亚奇迹药王有限公司开展的科研攻关项目是很好的合作开端,在中马建交50周年之际,欢迎马来西医中医药同仁常来粤港澳大湾区、常来广东药科大学访问交流。他希望进一步推动与马来中医药专家在中药材普查、陆生中药与海洋药物的研究与开发等方面的合作,通过人才交流、继续教育、科学研究等实质性合作,助力中马传统医药合作,向世界推广中医药。黄保国对学校的热情接待表示由衷的感谢,对学校的办学条件和科研实力表示赞赏,并表达了对未来合作的期待与信心。他表示中医药在马来西亚有着广泛的群众基础,2016年实施的《传统与辅助医药法令》赋予了中医执业者法律保障,马来西亚境内有多所高校开设了中医专业,仅医总会员就超过5000人,中医药正在更深层次、更多维度地融入马来西亚,为马来西亚民众的健康做出了巨大的贡献。他期望通过本次访问,凝聚双方优势资源,在中医临床、中药研究、继续教育等领域推进合作交流,为马来西亚引进更多先进的中医药技术和大健康产品,为马来西亚民众的健康事业做出贡献。林楗诚介绍了奇迹药王有限公司的发展历程,期待与广东药科大学研究团队开展的联合科研攻关,在阐明箭猪枣免疫调节的功效和潜在的作用机制方面取得实质性进展。广东药科大学项目负责人肖雪博士介绍了合作的主要内容与研究思路。现场举行了广东药科大学与奇迹药王有限公司科研项目的合作签约仪式,该项目是学校与马来西亚传统医药企业开展的第一个科研合作项目。与会人员就人才培养、联合办学、科研攻关、成果转化等合作项目进行了深入探讨,达成了更广泛的合作意向。会后,代表团一行参观了广东药科大学广东省代谢病中西医结合研究中心。
  • 基因组研究发现结肠癌发病机理
    p style=" text-align: center " img width=" 450" height=" 300" title=" 001.jpg" style=" width: 450px height: 300px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/39a8a653-7aa4-45f8-9539-a9aa0880935a.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p   日本理化学研究所基因组序列分析项目负责人中川英刀和兵库县医科大学教授池内浩基的联合研究小组,对炎症性肠疾病转化结肠癌患者的全基因组进行解析,发现了结肠癌发病机理。该研究成果将于近日发表在美国《Oncotarget》科学杂志上。 /p p   在日本,溃疡性大肠炎和克罗恩病等炎症性肠疾病患者近年来数量激增,目前有20多万患者接受长期治疗。而长期患有肠道慢性炎症,导致大肠癌发病风险极高。一旦患上大肠癌,就需接受大肠全部切除手术。常见的大肠癌发生机理已被详细阐明,但结肠癌的发生机理尚未发现,需要对全基因组进行详细研究。 /p p   研究小组对90位炎症性肠疾病转化为结肠癌患者的全基因组进行了详细分析。通常在大肠癌中,APC基因变异最多,60%至90%出现APC基因变异。此次全基因组分析发现,结肠癌的APC基因变异仅为15%,TP53和RNF43基因变异分别为66%和11%,这意味着结肠癌有与大肠癌不同的发病机理。特别是RNF43基因,其与APC基因一样具有Wnt信号通路功能,在通常的大肠癌中变异较为少见,因此研究人员认为,该基因在炎症性肠疾病转为癌症的发病过程中具有重要功能。研究还发现,RNF43基因变异与炎症性肠疾病发病和严重程度正相关,而APC基因变异与炎症肠疾病发病和严重程度呈相反关系。结肠癌多呈现黏液癌等非典型病理症状,在RNF43基因变异的结肠癌中,多具有黏液癌和低分化型的病理症状倾向,而APC基因变异的结肠癌多具有典型大肠癌的高分化型病理倾向。 /p p   该研究成果从全基因组视角解读了结肠癌发病机理。结肠癌有与大肠癌不同的发病类型以及类似的发病类型,可根据变异基因进行分类。 /p p /p
  • 大化所“煤取代石油”制烯烃技术机理研究再升级
    p   现代化学工业原料主要依赖于石油裂解产生的乙烯丙烯等低碳烯烃。我国作为一个石油进口国,石油进口依存的现实限制了石化产品的发展。以中科院大连化学物理研究所刘忠民院士,魏迎旭研究员的团队,在甲醇制烯烃的生成机理方面取得了新的进展。这一技术进步我国石化产业发展,实现“石油替代”战略,保证我国能源安全具有重大战略意义。这一团队又创造了新的功勋。 /p p   乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本化工原料,随着我国国民经济的发展,特别是现代化学工业的发展对低碳烯烃的需求日渐攀升,供需矛盾也日益突出。目前,乙烯、丙烯主要依赖于石化路线生产,但我国石油资源短缺,石油进口依存度逐年增加,在一定程度上限制了以石化路线生产乙烯和丙烯产品的发展。 /p p   甲醇制烯烃(Methanol to Olefins,MTO)是重要的C1化工新工艺,是指以煤合成的甲醇为原料,借助类似催化裂化装置的流化床反应形式,生产低碳烯烃的化工技术。由于我国特殊的能源结构特点——煤炭资源相对富裕,这种以煤炭资源为原料的,非石油路线制取低碳烯烃的技术表现出了很大的优势。 /p p   什么是DMTO? /p p   DMTO是中国科学院大连化学物理研究所的专利专有技术,MTO代表甲醇制烯烃技术,D代表二甲醚/大连/double的意思,最初的研究是基于二甲醚制烯烃,后来技术改进从甲醇开始,而从甲醇开始的过程也包含甲醇转化为二甲醚,二甲醚转化烯烃的过程,故引用double的意思 由于大连化物所地处大连,大部分人认为这个D也是大连的意思。 /p p style=" text-align: center " img title=" 01.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/93dc63c8-3fe4-45b0-9038-bd1079fd8afc.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong DMTO技术荣获2014年国家技术发明一等奖 /strong /p p   DMTO工业化技术解决了煤制烯烃的技术瓶颈,是连接煤化工和石油化工的桥梁,为煤化工行业和煤制烯烃产业提供了有力的技术支撑。DMTO工业化技术可缓解我国石油资源的不足,使低碳烯烃生产原料多元化。在当今国内石油资源短缺的背景下,该技术对于实现我国“石油替代”战略,保证我国的能源安全具有十分重大的战略意义。 /p p   DMTO技术目前的发展 /p p   DMTO工业化技术研发成功,对于减少我国石油进口、开辟我国烯烃产业新途径具有重要意义。同时,这也标志着我国甲醇加工能力将由万吨级装置一举跨越到百万吨级大型装置。DMTO成套技术的开发与应用,无论从经济上还是战略上对我国发展新型煤化工产业、实现“石油替代”的能源战略都具有极其重要的意义。2010年甲醇制烯烃国家工程实验室与合作单位研发的具有自主知识产权的DMTO技术成功应用于世界首套煤制烯烃工业项目、国家示范工程神华包头年产180万吨甲醇制取年产60万吨烯烃装置,技术指标达到国际领先水平。目前DMTO技术已实现技术实施许可1313万吨烯烃/年,已投产646万吨烯烃/年。 /p p style=" text-align: center " img title=" 02.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/f46d15fd-c2b3-41bd-a8ba-9e51c85c645f.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 2015年底第九套神华榆林年产180万吨甲醇制取年产60万吨烯烃DMTO装置投产 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 03.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/16d0361f-b74f-4b59-9bb3-28ce81cbe63e.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 至2015年底已经投产的九套DMTO装置 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 04.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/f0058c83-9e05-42ce-b6ad-11485cd9fd79.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 甲醇制烯烃国家工程实验室下属部分研究组 /strong /p p   DMTO机理研究再升级 /p p   甲醇制烯烃国家工程实验室一直坚持应用研究与基础研究并重,不但在MTO过程工业化方面取得巨大成功,而且长期致力于该化学过程中的基础科学问题研究。虽然MTO过程稳态反应阶段的间接机理已形成广泛的共识,但MTO反应中从C1物种甲醇或者二甲醚生成第一个C-C键的反应一直是C1化学中极具挑战性和争议性的课题。由于转化发生在反应的最初始阶段,难以捕获中间物种,一直以来所提出的反应机理缺乏直接证据。 /p p   最近,大连化学物理研究所刘中民院士、魏迎旭研究员团队在甲醇制烯烃初始C-C键生成机理方面取得新进展,相关研究成果以热点文章形式发表在《德国应用化学》(Angewandte ChemieInternational Edition)杂志上(doi: 10.1002/anie.201703902),并被推荐为内封面文章。 /p p style=" text-align: center " img title=" 05.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/2fc60744-3054-46ac-8e25-b01bfc64fb6c.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 刘中民院士 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 06.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/bd29ddc7-114e-4d33-9913-0e12d736492a.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 魏迎旭研究员 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 07.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/151b78ee-4a38-4db9-a765-e6708247d5ab.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 研究成果论文文章 /strong /p p   本项工作中,研究人员通过在线监测最初始反应阶段,推测初始烯烃来源于催化剂表面C1吸附物种的直接转化 随后通过催化剂液氮淬冷和固体核磁表征,确定了催化剂上最初始反应阶段存在的表面C1吸附物种(甲醇和二甲醚)和C1活性物种(表面甲氧基和三甲基氧鎓离子) 进一步通过原位固体核磁研究,在真实甲醇转化反应条件下,成功捕捉到二甲醚C-H键活化后生成的类亚甲氧基(methyleneoxy analogue)物种,由此获取了C1物种活化生成第一个C-C键的直接证据 在此基础上提出了初始烯烃生成的反应路径—表面甲氧基/三甲基氧鎓离子协助甲醇/二甲醚活化转化的协同反应机理。 /p p style=" text-align: center " img title=" 08.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/9041f9be-cf2f-4f62-8d8b-748c8a90871e.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 反应机理示意图 /strong /p p   这是首次在MTO反应过程中原位观测到C1物种的初始活化和转化,这一发现将关联甲醇初始转化的直接机理和高效转化阶段的间接机理,建立甲醇转化反应完整的反应历程。此前在MTO反应稳定阶段烃池(Hydrocarbon Pool)机理的研究中,研究人员曾直接捕捉到最为重要的反应中间物种—苯基和环戊烯基碳正离子中间体,并确定了分子筛催化甲醇制烯烃的催化循环途径(J. Am. Chem. Soc. 2012,134(2),836—839 Angew. Chem. Int. Ed. 2013,52(44),11564-11568)。 /p p style=" text-align: center " img title=" 09.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/7439a642-45a7-4f32-88e1-0ba6fe8afebd.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 分子筛催化甲醇制烯烃的催化循环途径 /strong /p p   这些基础机理研究的工作,不但丰富了C1催化化学的基本理论,也对DMTO的工业应用具有重要的促进和支撑作用。 /p
  • 激光驱动液体流动新机理发现
    p & nbsp  激光最新发现与创新 br/ /p p   从电子科技大学基础与前沿研究院获悉,该院王志明教授团队与来自河南工程学院、休斯顿大学、哈佛大学等高校的合作者,发现了一种全新的光流体学机理,并成功利用脉冲激光在纯水中驱动持续高速的水流喷射。相关论文已在《科学前沿》在线发表并登上首页头条。 /p p   高效地利用脉冲激光直接驱动液体流动,一直是困扰国内外科学界一大难题。王志明团队在发现这种全新光流体学机理的实验中,首先在溶液中加入金纳米颗粒,利用光声效应实现激光对液体的首次驱动 随后将含有金纳米颗粒的液体替换成纯净水,再次利用脉冲激光照射后,发现其在纯水中依然可以持续、高速地驱动水流。 /p p   为揭开这一神奇现象,团队发现首次实验中玻璃皿内壁激光聚焦处,会产生一个附有大量金纳米颗粒的微流体腔,而这个如同“火山口”的微腔,正是溶液替换后依然能被激光驱动的关键。“这个‘火山口’连接了光声效应和声波驱动效应。”王志明说,该微腔通过激光照射后,在金纳米颗粒和腔体的共同作用下,可产生定向的高频超声波,通过声波驱动效应,驱动分散液产生高速流动可产生超声波并驱动液体流动。 /p p   “这种全新的光流体机理,有机地融合了光声效应和声波驱动流体效应两个基本的物理过程,最终实现激光对液体的驱动。”他说,正是在这种原理下,一旦微腔形成,将金纳米颗粒分散液替换为纯水或其他溶液后,激光依然可驱动其他液体流动。 /p p br/ /p
  • 过程所在单原子界面活化臭氧机理研究中获进展
    催化臭氧氧化是深度去除废水中有机污染物的有效方法,但其界面催化机理尚不明确。近日,中科院过程工程研究所研究员曹宏斌团队开发了一系列石墨相氮化碳负载钴、锰、镍过渡金属的单原子催化剂,加速臭氧(O3)分解并产生高活性的羟基自由基(OH)。基于密度泛函理论模拟和原位X射线吸收光谱,提出了单原子界面活化臭氧过程中中间产物吸附构型对OH与污染物反应区间的影响。相关研究于近日发表在Environmental Science & Technology 上。有机废水污染严重威胁人类健康和生态平衡,高效削减外排废水中难降解有机物成为当前水污染治理面临的重大技术需求。基于原位生成的强氧化性OH,催化臭氧氧化可去除工业废水中难降解有机污染物,催化活性位点的性质决定了O3活化的效率、产生OH和其它活性氧的机理和动力学。但目前活性位点如何与O3作用以及OH生成路径仍存在争议,限制了高效催化剂的开发与设计。此外,在水处理应用中,调控催化剂表面或本体溶液中的OH反应区间可减少自由基无效猝灭,但决定OH攻击污染物反应区间的催化剂确切性质仍然未知。研究团队深入研究了一系列氮化碳负载单原子催化剂M1-C3N4(M=Co、Mn、Ni)活化臭氧的机理。实验结果发现,MN4位点上OH生成的主要路径是O3→ Oads→ *OO→ O3- → OH,而M1-C3N4降解草酸的催化活性为Co1-C3N4Mn1-C3N4Ni1-C3N4。其中Ni1-C3N4活性最低,与活性位点上后续中间产物的低活性有关。Mn1-C3N4上氧结合能更高,因此中间产物*OO在金属原子上以Griffiths构型吸附,这种双Mn-O键导致Mn位点形成饱和配位,因此OH主要在水溶液中攻击有机物。对CoN4位点而言,*OO在金属Co上的吸附以Pauling构型(单Co-O键),不饱和配位的Co位点允许污染物的进一步吸附,因此OH对草酸攻击可同时发生在Co1-C3N4表面和主体水溶液中,这是其催化臭氧氧化性能优于Mn1-C3N4的原因。不同MN4位点上O3活化中间产物吸附构型及相应的OH氧化区间 图源自论文博士生王静为论文第一作者,曹宏斌研究员为通讯作者。以上研究工作得到国家自然基金(51934006)和钒钛资源综合利用国家重点实验室(2021P4FZG04A)的支持。
  • 教育部发布2013年科技研究重大项目申报指南
    教育部科技司日前发布《关于申报2013年度教育部科学技术研究重大项目的通知》,全文如下:   2013年度教育部科学技术研究重大项目(下称“重大项目”)申报工作拟于近日启动,现将有关事项通知如下:   一、项目申报指南   根据国家和高校中长期科学和技术发展规划以及“十二五”规划,并结合学校建议和前期立项情况,按照“十二五”教育部重大项目指南征集安排,现发布2013年度申报指南(详见附件),请据此组织项目申报。   二、申报名额及条件   项目采取限额申报,请你校结合指南内容与校内项目前期研究基础情况申报 项。2011年度信息领域评估优秀教育部重点实验室通过依托高校申报指南中第五项内容,限报1项(不占学校申报名额)。   申报条件按照《教育部科学技术研究项目管理办法(修订)》(教技[2007]6号)的相关规定执行(教育部科技司主页“政策法规”栏下载)。   三、申报工作要求   1.项目申请书中所填项目研究目标、预期成果应以项目研究内容与项目经费预算为依据,实事求是,并具可考核性。避免项目申报高起点,立项后自行降低要求。   2.每个项目总经费不低于100万元,教育部资助额度为50万元,各项目承担高校应按不低于1:1的比例配套经费。   3.凡申报项目出现研究内容涉密、已获支持且研究内容雷同、项目申请人尚有在研教育部科学技术研究项目及培育资金项目、申请资助额度超过正常资助额度或无经费配套承诺等情况,我司将不予受理。   4.各项目申报单位要高度重视,严格把关,按照申报条件和要求组织遴选、申报。我司将对申报项目进行形式审查、专家网评及会评答辩等,并将评审结果进行公示。   四、申报方式与时间   1.请申报单位组织申报人通过“教育部科技管理平台”进行网上申报,申报书格式及申报流程和有关注意事项请分别在教育部科技司主页“下载中心”和“教育部科技管理平台” 的“通知公告”中下载,不需提交纸质材料。   2.网上申报时间为:2012年4月23日至2012年5月13日。项目申报需在申报时间内进行,请各申报单位妥善安排申报时间,尽量提前填报,避免集中上传,造成网络拥堵无法提交。凡未能按时通过管理平台提交申请书的单位,视为自动放弃。   教育部科技司主页:http://www.dost.moe.edu.cn   教育部科技管理平台:http://stmp.moe.edu.cn   联 系 人:郑华德 李渝红   联系电话:(010)66096298,66097841   附件:2013年度教育部科学技术研究重大项目申报指南(点此下载) 附件: 2013年度教育部科学技术研究重大项目申报指南   一、农业领域   重点支持方向:农作物有害生物防控、高产优质性状形成的分子机理、抗逆基因资源发掘机理研究 设施土壤微生物修复研究 木材质量和作物产量的调控机制与产品开发关键技术研究 动物重要病原感染与致病分子机制、疫病免疫防治研究 食品违禁添加物和检测新技术研究。   二、人口与健康领域   重点支持方向:重大出生缺陷遗传及早期形成的分子机制研究 老年慢性疾病的早期预防研究 内分泌代谢性疾病针灸治疗的应用研究 口腔修复治疗面部形态改变关键技术研究 消化系统疾病长期药物治疗对机体生理功能的影响研究 中药复方现代基础理论研究 分子医学成像技术研究 药用糖蛋白表达系统研究。   三、工程材料领域   重点支持方向:高效中子吸收和高性能电介质材料基础理论与关键技术研究 塑性水泥基材料关键技术研究 仿生功能化生物医用材料构建及制备研究 形状记忆智能自修复材料研究 复合材料结构控制与损伤机理研究 深空样品存储环境工程关键技术研究。   四、信息领域   重点支持方向:智能轨道交通安全监控及工程结构关键技术研究 网络虚拟化理论与关键技术研究 宽带无线通信理论及应用基础研究 教育信息化相关的云计算技术研究 嵌入式系统基础理论及应用研究 核辐射探测器理论与小型化集成技术研究。   五、其他(仅限2011年度评估优秀教育部重点实验室)   重点支持方向:碳化硅厚外延生长机理研究 网构软件操作系统关键技术研究 互向机器感知系统的认知与智能方法研究 低功耗异构协同通信理论和技术研究。
  • DNA聚合酶分子马达精确动态工作机理研究获进展
    从细胞最基本的各种功能原件开始,进而精确认识其动态工作机理,是认识生命、有效干预生命过程的第一步。随着冷冻电镜技术的发展,蛋白质静态晶体结构可高效获取,为突破生命科学认知局限提供便利。解析蛋白质分子内部复杂部件的动态反应机理,是生命科学未来亟须解决的难题。明晰DNA/RNA聚合酶等马达分子精确动态工作机理,将为高效研发控制病毒复制的有效药物提供可行性前提。当前,模糊状态的工作机理,使控制病毒的有效药物研发耗时长、投入大、效率低下。  中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心软物质物理实验室SM1组研究员谢平运用广义第一性原理进行理论计算和模拟,探索生命活动的核心部件——各种分子马达的工作机理。鉴于生物科学研究手段限制(传统生化实验笼统平均化、晶体结构的数据静态化和新生代单分子实验数据的分散差异性及可观测数据局限性),聚合酶分子马达等功能蛋白分子的精确动态工作机制研究面临困难,至今不甚明了,只能给出卡通画式简单模型加以定性描述。2013年,谢平提出了DNA聚合酶Klenow片段(被广泛研究的高保真聚合酶模型分子)连续动态工作机理的理论模型。该模型解释了当时所有传统生化和单分子技术关于这一马达分子的实验数据,并对国际同行单分子实验结果实现了高度拟合。基于此模型,谢平提出Klenow聚合酶马达分子在受到外力时催化速率精确变化的理论预言。  近日,软物质物理实验室SM1组副研究员刘玉如和李伟,采用单分子操控技术检测该理论预言,实验结果与理论预言完全吻合。科研团队自主设计组装的高通量、高时空分辨率、高计算处理能力单分子磁镊仪器操纵系统,使纳米尺度实时高效测定Klenow聚合酶这一低持续性、多停顿的单分子催化反应速率成为可能。研究运用物理逻辑推理、理论计算与高质量实验结果的高通量分析,解析验证了DNA聚合酶Klenow在外力诱导下的催化活性变化,在实验中精确检测分子马达实时动态合成反应的速率变化。实验发现,在小外力(3.8pN)阻滞下,Klenow聚合酶的合成速率达到峰值,这一反直觉现象反映了高保真DNA聚合酶Klenow分子内部各部件之间的作用机制。  该研究首次诠释了DNA聚合酶Klenow的连续动态自动化工作机理。从DNA聚合酶分子内部原子与DNA之间相互作用隧道和关键位点的理论计算和逻辑推理,得出酶分子在催化位点处(nth position)保持最大相对结合能,从而使得酶分子在反应过程中实现于动态微扰中始终落入起始位点的化学机械偶联机理。今后,该工作在新实验数据基础上继续深化和细化,将为未来高效研发控制病毒、细菌和癌症等重大疾病的有效药物奠定前驱基础。  相关研究结果发表在Chinese Journal of Physics上, 并被选为推荐论文(Editor’s Suggestion)。研究工作得到国家自然科学基金委, 科技部和中科院的支持。  图1.DNA聚合酶(Klenow聚合酶)的自动移位机理图(a),与底物DNA不同结合位点的相对结合能(b),理论预言聚合反应在不同外力下的催化速率(c)。对DNA聚合酶分子内部原子与DNA之间相互作用隧道和关键位点的理论计算和逻辑推理,得出酶分子在催化位点处(nth position)保持最大相对结合能,从而使得酶分子在反应过程中实现于动态微扰中始终落入起始位点的化学机械偶联机理。根据酶分子内部fingers结构域不断开合和与DNA模板相互作用,提出理论预言——外力对Klenow聚合酶的催化速率具有显著影响,如图(c)所示,正向外力对催化速率没有影响;反向外力在小的力值(3.8pN)左右,使催化速率显著升高,更大的反向外力使催化速率降低。  图2.单分子磁镊技术对DNA聚合酶的催化反应进行实时动态监测。(a)和(c)分别为监测反向和正向外力的实验装置示意图;(b)和(d)分别为反向和正向外力作用下酶催化反应的动态曲线;(e)为不同外力作用下的酶催化速率分布统计。  图3.理论预言结果与实验测量结果吻合。实验测量结果为红色圆点表示;运用本研究实验体系微调后的参数拟合理论结果显示为黑色实线;运用历史文献参数拟合的理论结果显示为蓝色虚线。
  • 沃特世与黑龙江中医药大学共建中美中医方证代谢组学技术合作中心
    双方将共同努力推动传统中医药现代化进程,促进中国中医药产业发展 中国上海 - 2016年1月11日- 沃特世公司近日于第四届中医药代谢组学研究高峰论坛宣布与黑龙江中医药大学共同建立中美中医方证代谢组学技术合作中心。该中心由黑龙江中医药大学副校长王喜军教授领导,旨在通过中医方证代谢组学(Chinmedomics)研究,推动传统中医药现代化进程,促进中国中医药产业发展。中医方证代谢组学是中医药现代化研究方法学意义上的创新,主要研究中药复方给药形式的特殊性及方证对应疗效的专属性。黑龙江中医药大学校长孙忠人教授与沃特世公司市场发展战略总监Phil Kilby先生共同为合作中心揭幕王喜军教授在揭牌仪式上表示:“证候和方剂是中医学的两个关键科学问题,直接关系到中医疾病的诊断和临床治疗的有效性。中医临床上,包含多种药物成分的方剂即为针对中医症候的临床药物治疗形式。我们和沃特世公司合作建立的中美中医方证代谢组学技术合作中心,将针对与药效物质基础相关的中药有效性及安全性等质量问题进行研究,探索基于临床有效性的中药创新药物发现。” 黑龙江中医药大学副校长王喜军教授与沃特世公司市场发展战略总监Phil Kilby先生合影沃特世公司市场发展战略总监Phil Kilby先生表示:“我们十分荣幸能够与王喜军教授以及黑龙江中医药大学的研究人员在中医药研究领域共同合作。中美中医方证代谢组学技术合作中心的建立,对沃特世而言具有里程碑式的意义。我们希望通过支持对‘中医方证代谢组学’这中医方剂药物最前沿领域的研究,帮助推进中医药进一步实现全球化,为人类对抗疾病和改善健康的事业实现价值。”合作中心的成立,正是为了有效地契合代谢组学研究方法策略,基于系统代谢网络的整体性和动态性的变化来评价中医药整体效应,发掘特征性规律,加快传统中医药与现代生命科学技术的结合,为中医药的发展提供新的机遇,从而推动中医药现代化。此外,王喜军教授以及黑龙江中医药大学的研究人员也将与沃特世总部技术中心实验室开展学术交流活动,并就基于沃特世全新技术的方法开发进行深入研究。中医方证代谢组学的研究,需要包含从样品前处理、制备到仪器分析及软件应用的全套实验室分析解决方案。目前,中美中医方证研究中心配多套Waters SYNAPT G2 HDMS系统、SYNAPT G2-Si HDMS系统、ACQUITY UPLC系统、ACQUITY UPC2系统、ACQUITY TQD系统、UNIFI科学信息系统以及Progenesis QI生物信息学软件。 合作中心所配备的Waters SYNAPT G2-Si HDMS系统与ACQUITY UPLC系统 合作中心所配备的ACQUITY UPLC系统与ACQUITY UPC2系统 关于中医方证代谢组学中医方证代谢组学是中医药现代化研究方法学意义上的创新,基于中药复方给药形式的特殊性及方证对应疗效的专属性,以证候为起点,从方剂入手,建立了系统的关联‘证候诊断-方剂效应评价-体内直接作用物质分析’的方法学。中医代谢组学将中药血清药物化学和代谢组学有机结合,在解决证候生物标记物的基础上,建立方剂药效生物评价体系,发现并确定中药药效物质基础,进而解决与药效物质基础相关的中药有效性及安全性等质量问题,以及基于临床有效性的中药创新药物发现问题。 关于黑龙江中医药大学 黑龙江中医药大学始建于1954年,学校是黑龙江省重点建设的高水平大学,国家973计划项目首席科学家单位。学校设有中医学、中药学、中西医结合、药学4个博士后科研流动站,是国家首批第二类特色专业(中医学)建设点和国家第一类特色专业(中药学、药物制剂和针灸推拿学)建设点。在中药血清药物化学研究、中药天然药物药效物质基础研究方面处于国际先进水平,在方剂配伍规律、针灸作用机理研究和中医药治疗内科、妇科、肾病等重大疾病的临床研究方面处于国内领先水平。 黑龙江中医药大学地处风光秀丽的北国名城哈尔滨市,校园环境优雅,绿树成荫,建筑中西合璧,风格独特,教学主楼和礼堂为典雅的欧式建筑,属国家级保护建筑;校园内21尊古代著名中医药学家雕像以及“经方小道”等,形成了独具特色的中医药文化园——“大医之路”。 关于沃特世公司(www.waters.com)50多年来,沃特世公司(纽约证券交易所代码:WAT)通过提供实用、可持续的创新,使医疗服务、环境管理、食品安全和全球水质监测领域有了显著进步,从而为实验室相关机构创造了业务优势。作为一系列分离科学、实验室信息管理、质谱分析和热分析技术的开创者,沃特世技术的重大突破和实验室解决方案为客户的成功创造了持久的平台。2014年沃特世拥有19.9亿美元的收入,它将继续带领全世界的客户探索科学并取得卓越成就。 # # #Waters、ACQUITY、ACQUITY UPLC、UPLC、SYNAPT、UPC2 、UNIFI和Progenesis是沃特世公司的商标。
  • 中国首次破解三聚氰胺引发肾损伤机理
    记者22日从黑龙江省卫生厅获悉,由黑龙江省疾病控制中心专家新近完成的一项科研课题,在国内外首次系统地揭示了三聚氰胺引发动物肾损伤的发病机理、病变特点、肾脏结晶体形成的条件。研究结果为相关部门对三聚氰胺风险评估、制定食品和饲料中三聚氰胺的安全管理限量值提供了重要科学依据。该成果近日获得2009年度黑龙江省医药卫生科技进步一等奖。   因三聚氰胺并非食品添加剂,国内外对三聚氰胺毒性研究资料掌握甚少,对三聚氰胺所造成肾损伤的量效关系、结晶体与肾脏病理损伤的关键环节等问题也缺乏深入探讨。据此,黑龙江省疾病控制中心毒理所主任医师王玉燕等首次成功建立三聚氰胺在肾脏形成结晶的大鼠动物模型,重现了这一疾病的病变过程。该模型方法科学先进,有可重复性。研究结果揭示肾脏为三聚氰胺的毒作用靶器官。其发生机理是三聚氰胺在胃内由胃酸催化水解生成三聚氰酸,两者在肾脏再结合形成三聚氰胺—三聚氰酸结合晶体,晶体充满肾小管,使肾脏体积增大、重量增加,因管壁的挤压作用而使肾组织严重缺血,导致肾脏呈现出特征性土黄色沙石样的外观。   观察结果还表明,三聚氰胺结晶体还可导致肾脏炎症反应和纤维组织增生等病理改变,进一步引发肾脏代谢功能障碍,使血中尿素氮、肌酐等含量增加,最终使实验动物发生肾衰竭。王玉燕等在研究中,首次采用X射线衍射法确定肾脏中形成的结晶体为三聚氰胺—三聚氰酸的结合晶体,进而证实摄食三聚氰胺可使肾脏中形成三聚氰胺—三聚氰酸结合晶体,此手段具有明显的创新性。   专家评价指出,该课题填补了我国三聚氰胺毒理学研究空白,对基础医学、药学和临床医学有重要意义。
  • 973计划2014年重要支持方向公布
    国家重点基础研究发展计划(以下简称973计划,含重大科学研究计划)是以国家重大需求为导向,对我国未来发展和科学技术进步具有战略性、前瞻性、全局性和带动性的基础研究发展计划。重点支持农业科学等9个面向国家重大战略需求领域的基础研究,同时,围绕纳米研究等6个方向实施重大科学研究计划。   现将2014年度项目申报指南予以公布,请根据指南组织项目,并按照编写提纲填报项目申请书(项目申请书编写提纲在国家科技计划项目申报中心网站“973计划”和“重大科学研究计划”专栏下载)。   项目实行网上申报,受理日期为2013年3月15日8:00至3月25日17:00,逾期不予受理。网上申报流程和有关事项将于3月上旬在国家科技计划项目申报中心网站上另行通知。   国家科技计划项目申报中心网站:http://program.most.gov.cn   咨询电话:010-58881072,58881073,58881076   受理部门:科技部基础研究管理中心   传真:010-58881077 电子邮件:jcc973@vip.sina.com   附件:1. 国家重点基础研究发展计划和重大科学研究计划2014年重要支持方向   附件:2. 国家重点基础研究发展计划和重大科学研究计划2014年项目申报要求   附件 国家重点基础研究发展计划和重大科学研究计划2014年重要支持方向   农业科学领域   1.主要粮食作物全基因组选择育种   针对主要粮食作物(小麦或玉米)产量和品质等复杂性状的形成,以功能基因组研究入手,阐明复杂性状形成的分子基础,及相关基因互作网络,为建立全基因组选择分子育种体系奠定基础 研究延缓叶片后期衰老对产量和品质影响的分子基础,为良种栽培技术提供理论依据。   2.油菜籽粒高产及高油分积累的分子机理(C类)   针对提高油料作物籽粒产量及含油量的需求,研究油菜高含油量形成及其积累的分子机理,为油菜的分子设计育种提供依据,并为培育特高含油量油菜品种提供基因资源和技术指导。   3.大宗农副产品高产优质的分子基础   以食用菌或热带作物甘蔗为材料,研究食用菌营养生长和基质利用、子实体形成及生物活性物质产生的机理和分子基础 研究甘蔗产量形成和蔗糖积累的关键基因及其功能,以及代谢调控机理,为创建甘蔗新种质材料和改进栽培措施提供理论依据和技术指导。   4.重要经济林木优质、抗逆品种选育的生物学基础(C类)   以橡胶或竹子为主要材料,研究橡胶树产量形成的分子调控及关键基因的功能,为橡胶树的选种育种以及种质材料的创新利用提供理论依据和技术 研究影响竹材生物质形成过程中生长发育的分子基础,研究竹子开花的调控机理。   5.农林鼠害和农作物病害发生的多因素互作机制及防控策略   深入研究气候变化、人类活动等对农林鼠害成灾的影响机制,探索安全、环保、可持续的鼠害控制新策略 研究病毒、介体昆虫、植物寄主三者之间的相互作用,发现与病毒致病、寄主抗病和昆虫传播病毒相关的新机制。   6.提高农业动物繁殖率的生理学及相关遗传调控研究   以现有优良猪、羊养殖品种或珍稀优质鱼类品种为对象,开展繁殖生理学及相关遗传调控研究,为提高农业动物的繁殖力和种群扩增提供有效途径。   7.农业动物营养物质高效利用(C类)   以几种主养鱼类或家畜为对象,从代谢组学入手,研究饲料要素与营养需求的最佳适配,研究鱼类饵料的替代鱼粉蛋白源或家畜减粮饲料的可行途径,研究以营养为基础的高产优质安全产品的形成机理。   8.草原生态系统功能提升及其调控机理   针对草原保护和草地生产力提高,研究草原、草地生产力的均衡调控机制和途径,研究优质牧草和乡土草种抗逆优质高产的生物学基础,为草原、草地保护与可持续利用提供理论基础和技术支撑。   能源科学领域   1.煤炭中有害元素的分布富集机理及环境污染防治   研究我国煤炭中有害元素(砷、汞、氟、铍、铀等)的赋存状态与分布富集机理,研究有害元素在洗选、燃烧及化工过程中的迁移、演化规律,建立有害元素富集及环境影响的判识评价体系,研究防治有害元素环境污染的应用基础理论与工程理论。   2.非常规致密油(页岩油)形成机理、富集规律与资源潜力   研究致密油(页岩油)形成机理,包括细粒沉积储层沉积环境与分布特征、储集空间结构与流体相态 致密储层油气聚集成藏机理,富集控制因素,建立致密油(页岩油)地质理论,评价我国重点盆地致密油(页岩油)资源潜力,预测有利区。   3.致密油气藏的高效开发   围绕致密油气的驱油机理问题,针对低渗基质—裂缝系统等油气储层和复杂渗流现象,研究储层横向预测和精细表征的新方法,发展非线性渗流理论,研究致密油气藏提高采收率的机理,建立致密油气藏高效开发的理论基础。   4.人工光合成的基础(C类)   围绕利用太阳能和水将二氧化碳转换和储存为碳氢化合物能源的关键科学问题,研究具有高光子转化效率的新型半导体材料的设计和制备方法,建立相应的能带调控理论 构建有利于光化学反应动力学条件的表/界面结构,阐明表/界面现象及光化学反应微观机制 研究复合材料组装和集成特性,开发高效的太阳能化学转换体系。   5.新型高压直流输电装备和系统的关键科学问题   研究电压源型多端高压直流输电系统、新型直流断路器和高压直流套管、直流电缆、新型电力电子变换器等相关的关键科学问题,为我国新型直流输电系统和新型直流断路器等装备的研制与应用建立理论基础。   6.燃气轮机高效清洁热功转换理论   研究多燃料、多工况等多适应性燃气轮机高效热-功转换理论,高负荷叶轮机械三维非定常气动热力学理论,流-热-固多场耦合及其流动换热相互作用机理,高效清洁燃烧机理,多组分多相多尺度耦合理论与方法。   7.微型能源动力系统的理论与方法(C类)   研究微尺度条件下流体形态、转捩机制、流动模型和流动调控的理论与方法,微尺度下火焰稳定性机理、反应动力学模型与燃烧过程强化,微尺度复杂环境下的传热与控制方法,微型能源动力系统的设计理论与实验方法。   8.大容量工业储能的科学基础(C类)   围绕可再生能源大规模接入、电力系统调峰和分布式供能对工业储能的需求,解决储能单元、系统并网与控制及系统集成中的关键科学问题,研究大容量锂电池、超级电容器、压缩空气及储热等新型工业储能技术的基础理论。   信息科学领域   1.具有重要应用前景的原创性新型信息器件研究   针对未来信息技术发展的重大需求,研究新型太赫兹(THz)源、接收器件和其它关键功能器件及其应用 研究新型电子存储材料与器件及超高密度超长寿命光存储器件 研究高速柔性薄膜电子学器件和纳米分辨力光学信息获取方法。   2.支撑节能信息系统的光子和电子器件研究(C类)   针对国家对节能环保的重大需求,开展面向接入网和光互连的低能耗、低成本光电子集成器件与模块及新型微纳光电子器件研究 开展光子系统芯片关键微纳光子器件关键科学问题研究。   3.新型通信复用体制基础理论   研究轨道角动量(OAM)复用机理,研究在无线和光纤上OAM复用情况下香农信息论的发展,提出OAM产生、调制、发射、复用、探测和处理的方法 研究多维资源联合优化的通信体制、信道损伤与干扰影响及应对方法,分析容量极限,提出并验证高效的多维复用通信方法 开展大容量系统的计算机仿真和实验验证。   4.深空与临近空间的信息传输理论   研究深空环境下对空间资源的认知和高效利用,提出深空通信技术体制和容量逼近传输理论,提出验证方法并开展实验 研究临近空间等离子体鞘套与电磁波相互作用机理、影响及应对方法,为临近空间超声速飞行器的导航、数据遥测、通信和电子对抗等提供理论基础。   5.大数据计算的基础研究   面向网络信息空间大数据挖掘的需求,结合1-2种重要应用,研究多源异构大数据的表示、度量和语义理解方法,研究建模理论和计算模型,提出能效优化的分布存储和处理的硬件及软件系统架构,分析大数据的复杂性、可计算性与处理效率的关系,为建立大数据的科学体系提供理论依据。   6.面向三元空间的感知认知和智能控制   面向复杂交通系统、公共安全和社会管理等方面的需求,分析网络空间、现实世界和人类认知的三元交互融合 研究人的感知灵敏度和智能处理能力的拓展及集成方法 研究面向三元空间海量感知计算模式,建立认知计算理论,提出基于CPS的聚合协同与人机交互闭环的智能控制方法。研究以互联网为基础的中文信息处理理论与方法。   7.云计算安全研究(C类)   针对增强公共云计算安全性的需求,研究安全云计算的模型、结构及虚拟化机理 研究基础设施作为服务、平台作为服务和软件作为服务等服务模式下保证用户系统安全可靠的机制和方法 研究保障用户数据的安全性、完整性、私密性和可追踪性的理论和技术。   8.安全攸关软件系统的共性理论和构造方法(C类)   面向安全攸关软件(Safety-Critical Software)系统开发的重大需求,研究安全攸关软件系统的建模原理、构造方法及其运行与演化机理 研究软件安全性评测的理论与方法。   资源环境科学领域   1.造山带弧盆体系构造-岩浆-成矿机理(C类)   研究古弧盆体系的构造演化过程,岩浆演化序列和地壳基底性质 揭示成矿物质来源、迁移富集机理和优势矿种的成矿机制,建立古弧盆体系成矿理论框架 建立成矿预测体系及大型-超大型矿床识别标志体系。   2.华南地质构造特点及大规模低温成矿理论   研究华南低温成矿作用及有关地质事件的时代与空间格局 低温成矿域中各类矿床的相互关系,成矿元素的运移-聚集过程及所形成矿床的主控因素与时空配置 低温成矿作用与地质构造、壳幔深部过程的关系,低温成矿作用的地球动力学条件 低温成矿域中形成大型-超大型矿床的优选矿种与找矿方向。   3.东南丘陵区红壤酸化过程、阻控机制与生态系统生产力恢复(C类)   研究不同气候、酸沉降环境及人类活动条件下东南丘陵区红壤酸化过程的时空分异格局和控制因素,阐释红壤酸化对土壤肥力、养分循环和土壤生物演替的影响,揭示不同植被和农作物对红壤酸化的响应、适应和反馈机制,提出不同类型区土壤酸化阻控和修复的原理和对策。   4.我国典型土壤复合有机污染特征、界面过程与修复   研究典型区域土壤复合有机污染特征、源汇机制及演变趋势,研究有机污染物的多介质微界面行为及其分子机制,阐释共存有机污染物的交互作用机制与生物有效性,揭示土壤-植物系统中有机污染物的迁移转化与阻控原理,提出复合有机污染土壤的植物-微生物联合修复及化学强化等新技术原理。   5.大气成分理化特征及其与气候系统相互作用(C类)   分析和应用大气成分站网资料,研究大气成分天气数值模式和百年、年代际尺度预估,评估全球大气成分变化,提出减排策略 研究我国经济发达地区大气成分(含不同尺寸颗粒物)的形成、特征、演化机制,及其对天气、气候、环境的影响与对策。   6.雷电重大灾害天气系统的过程、动力、微物理和成灾机理   通过对雷电重大灾害天气过程综合探测及物理过程的认知,研究雷电物理过程及雷电成灾机理,分析灾害性雷暴的云微物理结构和成因,研究特种观测资料同化及雷暴灾害的监测预警和成灾机理。   7.热带海洋生态系统动力学与生物资源可持续利用   研究具有丰富生物资源的热带海洋陆坡、深海海区内有关生态系统动力学问题,以中尺度物理、生化和生物过程的相互作用为核心研究海区生态系统的结构、功能及其时空演变规律,探讨以海温为环境指标的年际、年代际低频变异对海洋生态系统的影响。   8.人类活动对我国海湾生态环境的影响及生物资源效应   研究高强度人类活动影响下海湾生态环境的演变过程与机理,对海湾生态系统结构与功能的影响,评估其对海湾渔业资源的影响,探讨海湾生态环境修复的科学途径。   健康科学领域   1.脑卒中发生与防治的基础研究   研究脑卒中发生、发展过程相关的遗传、分子、细胞机制,探寻国人高发脑卒中特别是出血性脑卒中的危险因素,拓展临床诊断、干预、防治的新思路。   2.重要单基因遗传病发生的分子机制   以临床与流行病学资源、遗传家系为基础,应用现代先进技术,发现新的致病基因,研究其生物功能,揭示发病分子机理,为诊断与筛查提供理论依据和新手段,降低出生缺陷发生率。   3.自身免疫病发生机制及控制策略   结合1-2种我国常见的严重自身免疫疾病(除类风湿关节炎)临床实践,分析疾病的流行特征及其主要危险因素,研究自身免疫异常、疾病发生、发展的分子免疫学机理,提高临床诊治水平。   4.肿瘤异质性机制在个体化治疗方案和肿瘤抗药机制中的系统生物学研究   针对1-2种我国多发肿瘤,从基因、蛋白、信号调控网络等多级水平研究癌症发生、发展、维持和治疗过程中的肿瘤异质性机制。应用肿瘤基因组进化、肿瘤细胞信号通路以及癌症驱动基因破解的理论和技术,探讨肿瘤个体化治疗与应对临床治疗抗药性的策略。   5.肿瘤免疫学的机理及其应用(C类)   结合临床实践,从分子、细胞与整体水平研究癌症发生发展过程中肿瘤细胞和宿主免疫细胞的相互作用,揭示宿主免疫系统受肿瘤抑制的病生理过程及其机理,探索机体免疫抑制的重激活途径与策略,为肿瘤治疗提供新理论、新手段。   6.周围神经损伤以及损伤后神经再生与中枢神经重塑的机制   从分子与细胞水平研究周围神经损伤后近端溃变、神经性疼痛、靶区肌肉萎缩以及神经再生机制,研究损伤后脑和脊髓神经环路的重塑及其对周围神经再生与疼痛的调节机制,探索损伤导致的肢体瘫痪、痛觉异常等有效干预策略。   7.循环miRNA生物学功能及临床应用(C类)   构建代谢与心血管等重要疾病发生、发展进程中外周循环miRNA分子标志物谱图,研究循环miRNA形成以及分泌miRNA介导的信号传递调控机制,揭示其与疾病的关系,发展早期分子诊断新技术以及治疗的新策略、新方法。   8.糖尿病继发血管或器官病变的机理与干预研究(C类)   结合糖尿病临床,研究由其引发的血管或器官继发病变的规律,从分子、细胞、组织器官及整体水平揭示其病理过程,发展诊治与干预的新途径和新策略。   中医理论专题(C类)   1.中医证候临床辨证的基础研究   选择临床常见、具有代表性的证候,明确辨证依据、揭示病证关系、探讨生物学基础,总结临床辨证经验,研究证候客观量化表征,结合现代科技成果,探索新的辨证方法,为应对中医临床辨证难题、创新临床适用的中医辨证论治方法体系提供理论基础。   2.针灸临床腧穴配伍效应机制   选择针灸临床具有循证依据的有效病证,研究腧穴配伍应用与单穴应用、不同腧穴配伍之间的效应差异,探索穴位优选、配伍与评价方法,揭示腧穴配伍效应的影响因素和生物学机制,为针灸临床选穴组方、提高疗效奠定科学基础。   3.“上火”的机理与防治   明确“上火”的辨证标准,研究“上火”的现代表征方法,揭示“上火”的生物学基础,阐明清热泻火、滋阴降火等防治方法的作用机理,为提高中医预防和有效治疗“上火”提供科学依据。   重要传染病基础研究专题(C类)   1.慢性病毒感染与保护性免疫应答机制及其重塑   针对重要慢性病毒感染,以动物模型、感染者及人群为对象,研究长效、高亲和力保护性体液免疫形成与维持的机制以及免疫细胞保护的机制,提出重塑有效免疫保护的策略。   2.动物病毒-宿主相互作用对病毒复制及抑制宿主免疫应答的机制   研究宿主调控病毒复制与病毒拮抗宿主免疫清除应答、炎症反应及免疫逃逸的分子机制,揭示新的动物抗病毒天然免疫应答分子,为新型抗动物病毒药物和疫苗研制奠定基础。   3.重要细菌耐药机制与新型抗菌分子的基础研究   以一种临床严重耐药细菌为对象,如甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌、产NDM-1等碳青霉烯耐药肠杆菌科细菌、泛耐药非发酵菌、结核分枝杆菌等,研究耐药形成机制,发现并研究新型抗菌分子及其作用机制。   4.基于结构生物学的抗病毒机制   针对我国新发、突发重大病毒性传染病的病原体,研究其侵染、转录和复制等核心生命过程的结构生物学基础和分子机制,发现抗病毒新靶标及对病毒感染干预的有效措施。   材料科学领域   1.海洋工程装备材料腐蚀和防护   研究海洋工程装备材料在高湿热、压力、化学和微生物等多环境因素耦合作用下的腐蚀损伤,磨蚀失效和微生物污损的机理与防护技术 研究深海高压条件下密封、耐磨和联接机构材料的破坏原因 针对海洋平台大构件研究金属材料制备的关键科学问题。   2.复杂多元有色金属矿产资源清洁高效利用的科学基础   针对我国矿产资源的特点,研究共生/伴生有色金属矿资源的组元特性与分离行为、多元多相矿物分离提取过程的矿相演变规律与调控机制、选冶废弃物资源化利用的科学基础等,解决非传统资源高效清洁分离的关键科学问题,推进有色金属原材料产业绿色化升级。   3.高效有机光电材料及其器件集成   针对能源技术、信息技术的重大需求,围绕有机光、电材料的能级、界面态调控,载流子输运,器件结构设计及制备等关键科学问题,研究高效有机/聚合物太阳电池新材料与器件等有机光电材料与器件,实现大面积可控制备 研究有机晶体管及其电路高性能材料与器件。   4.轨道交通用高质量金属结构材料研究   选择一种轨道交通关键材料,如高效长寿转向架系统、高抗疲劳的先进轮/轨系统或安全可靠的制动摩擦系统材料,研究高速、重载条件下的约束致脆、低温、高应变率、疲劳剥离、辋裂失效等寿终和动态衰退、动态断裂等科学问题,满足批量稳定、高可靠性和经济性要求。   5.高性能聚酰亚胺薄膜和纤维制备   围绕聚酰亚胺薄膜和纤维材料高性能化和低成本制备的关键科学问题,研究树脂的分子结构、凝聚态结构、流变特性、缺陷控制等对材料性能的影响规律,典型使役环境下薄膜和纤维材料的结构演变规律和性能优化,满足生产中产品高质量和经济性的需求。   6.稀土功能材料高性能化(C类)   围绕稀土资源高效利用和高性能化目标,重点研究具有高效发光性能的新型稀土发光材料的发光机理及器件应用 高丰度稀土元素高值化利用的新型稀土化合物新功能原理及其关键制备技术 资源节约型高性能稀土永磁材料的设计、结构对磁性能的影响机理及可控制备科学基础。   7.高性能近-中红外激光材料及器件(C类)   探索能实现室温工作的化合物半导体材料,优化其结构、物性及制备技术,研制通讯波段和2.8-4.0微米传感波段的非制冷半导体激光器原型 通过组分设计、化学与物理过程的调控,优化玻璃光纤性能,研制1.0-3.5微米超窄线宽、超高频率等高功率、高性能红外光纤激光器原型。   8.材料设计与制备的新概念、新原理和新方法(C类)   通过相组织的“构件”组合,发展各方面性能均衡提高,具有多功能性的构筑材料 基于材料科学理论和工艺技术的积累,开展面向性能的材料集成设计,强化计算材料学对生产工艺的指导,加速材料研制进程。   制造与工程科学领域   1.能源装备设计、制造、集成的科学基础   研究风能、海洋能等清洁能源高效吸能转化、传递、承载机构/结构设计的科学原理,装备系统对复杂载荷作用的响应与自适应承载原理,稳定运行的界面科学、系统动力学与智能调控的多学科融合规律 研究服役于核环境的大型零部件制造的多尺度形性协同演变和综合高性能的形成规律、核环境服役的零部件性能衰变、损伤、失效机制与可靠运行监控的科学基础。   2.深部资源开发装备设计、制造、安全运行预测与调控   研究深地、深海资源开发作业装备与深部作业环境的多尺度耦合规律,特种作业功能机构/结构、装备系统的创新设计,基于无人操作的作业状态感知与监控的智能化基础,特大型构件高品质制造工艺原理、系统集成与运行中非定常因素扰动控制的科学基础。   3.航空、航天、航海高服役性能核心部件、特种机构、高性能零件设计制造的原理与方法   针对航空、航天、航海装备,研究动力部件极端服役性能形成的多学科融合规律、其复杂制造过程形性演变轨迹和敏感参数的影响机制与规律调控 研究高性能核心零/构件的特种加工成形成性新原理、新方法与新技术 研究特殊机构机-电-液协同操纵系统、整机装配集成的参数界面建模、快速准确响应与安全预警多学科技术原理集成。   4.特殊服役大型共性基础件、特种功能部件设计制造原理(C类)   研究重大装备用特种齿轮等基础件高精度制造、高压系统大型承载件整体化、高均匀性与高品质制造,其制造演变的残余影响和形、性误差的消减、补偿机制,研究具有特种工作原理的精密功能部件的创新构成原理和制造原理。   5.超大型海洋和水工程设计、建设与运行基础问题   海上油气、风能和港口工程极端荷载环境的描述及预测,结构动静力学性能及和自然及人为碳排放气候效应   研究土壤有机碳变化过程、机制,检测生态系统土壤碳储量的快速变化、影响因素、源汇特征及其对全球变化的作用 检测自然与人为碳排放过程,揭示碳排放与气温变化之间的关系和作用机制,发展区域碳排放模式,评估自然过程与人类活动对全球变化的影响。   4. 典型地区生态系统变化特征和城市化气候效应   研究全球变化背景下典型地区气候、水分和地表变化过程,揭示其生态系统响应特征和规律,评估全球变化背景下生态系统安全阈值和保护方案 研究城市地面特征,评估城市化气候效应,完善大气边界层参数化方案,揭示城市化在地球系统气候模式中的影响途径和机制。   5. 全球地表覆盖和能量水分交换监测、模拟和预估   监测全球地表覆盖变化,揭示全球地表覆被变化过程及其与气候变化相互作用机理,发展和完善陆面-气候耦合模式,评估地表覆盖变化对全球变化及生态系统的影响 研究地球表层能量水分交换过程,揭示其变化规律与机理,完善能量水分交换过程模型,模拟和预估地球表层能量水分交换过程及其对全球变化的作用。   6. 地球工程基础理论、效应和风险评估(C类)   研究地球工程在不同减缓气候变化目标下影响气候的理论依据,开展地球工程效应模拟研究,评估各种地球工程方案实施的气候情景、技术可行性、经济效益及其对生态系统和社会经济发展的影响 探索新的地球工程途径、方案和理论,开展地球工程效应模拟研究,评估其可行性、效应和风险。   7. 全球变化与社会可持续发展模拟与评估(C类)   构建群体协同和时空分析方法体系,探讨全球变化背景下有序人类活动与可持续发展的关系,发展碳减排、增汇与区域可持续发展理论和模式,提出人类适应全球变化综合策略。
  • 单分子成像技术揭示毛细管电泳机理
    p   中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室汪海林课题组在高灵敏分析的基础研究方面取得重要进展。他们利用先进的单分子成像技术研究并揭示了独特的等速电泳聚焦和分离的机理,其有关“DNA单分子不连续运动成像揭示场强变化的等速电泳动力学”的研究发表在国际著名化学期刊《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4644 - 4647)上。 br/ /p p   带电组分在均一和非均一电场中的运动是电泳应用于化学、物理学、生命科学以及新兴的纳米科技领域的基础。目前,人们对带电组分在均一电场中的运动已经有了充分的认识,而对其在非均一电场中运动的了解却有限。事实上,通过巧妙设计非均一电场,可实现其它技术难以分离的超大DNA分子(80 kb) 的分离和多种分析物的高倍浓缩(可达百万倍)。因而,认识非均一电场中带电组分的运动机制对发展高灵敏的生物分子分析技术和方法具有特殊意义。尽管非均一电场的使用已有百年历史,但对于其形成机理的认识由于存在技术瓶颈而踯躅不前。 /p p   为了解决这一学科难题,汪海林课题组通过改造全内反射荧光显微成像仪器,首先实现了毛细管电泳-单分子荧光成像分析。在此基础上,以毛细管等速电泳(cITP)作为非均一电场模型,对流经毛细管检测窗口处单个DNA分子实时成像。由于每一幅像记录了单个DNA分子在50 毫秒内的运动轨迹,因此可以计算出每一时间点DNA单分子的运动速度。而DNA运动速度的大小直接与电场强度相关,从而可获得毛细管中电场强度的动态分布信息。通过研究电场强度的实时变化,揭示了电渗流存在下等速电泳的动力学,并首次提出了三区带模型,突破了传统二区带模型的局限。利用这一研究成果,他们发展一种新颖的DNA单分子聚焦方法,实现对极低浓度下随机分布的、难以检测的单分子成像,可检测出4´ 10-17mol/L DNA分子。 /p p   在这项研究工作中,汪海林课题组创造性地利用单分子成像技术测定电场强度的分布,提供了一种全新的非均一电场研究方法,这对发展基于电泳分离的高灵敏生物分析技术和方法具有重要意义。 /p p   该工作得到了国家杰出青年基金、国家973计划、重点实验室等的支持。 /p p br/ /p
  • 河北地下水污染机理与修复重点实验室通过论证
    近年来,地下水污染已成为威胁供水安全与生态安全的重要因素。为缓解和有效防治地下水污染问题,河北省组织研究基础较好、成果突出的中国地质科学院水文地质环境地质研究所建立了&ldquo 河北省地下水污染机理与修复重点实验室&rdquo 。该实验室于7月30日通过了河北省科技厅、财政厅、发改委组织的专家论证。   河北省地下水污染机理与修复重点实验室在&ldquo 地下水污染防控与风险评估、污染物在水土环境中的迁移转化机理、地下水污染修复以及水土环境污染物检测&rdquo 等方面优势特色明显。建立以来,曾承担和组织实施了我国首轮地下水污染调查评价工作,探索了地下水污染调查评价技术,取得了一批科研成果,已成为我国地下水污染调查与修复工作的核心技术支撑力量。近三年实验室总科研经费达8000余万元,承担各类项目30余项,其中省部级以上项目24项 发表学术论文65篇,其中SCI检索12篇 出版专著4部。实验室建设将为河北省乃至我国地下水污染防控与修复提供科学技术支撑。
  • 重大研究计划“植物激素作用的分子机理”项目开始申请
    国家自然科学基金委员会6月9日在其官方网站公布重大研究计划“植物激素作用的分子机理”2010年度项目指南,欢迎具有相应研究工作基础和能力的科学技术人员通过依托单位提出申请。   申请人应当认真阅读项目指南,不符合通告和项目指南的申请项目不予受理。   详情请见:关于发布重大研究计划“植物激素作用的分子机理”项目指南及申请注意事项的通告
  • 张定、薛其坤研究团队在高温超导机理研究中取得重大突破
    自1986年Bednortz和Müller发现铜氧化物高温超导以来,三十五年已经过去了,但作为凝聚态物理学最重要科学难题之一的高温超导机理至今仍然没有得到解决,甚至在最基本的科学问题,如配对对称性上也尚未达成共识。针对配对对称性这一核心科学问题,清华物理系张定副教授、薛其坤教授带领的研究团队与国内外同事合作,通过制备具有原子级平整界面的高质量约瑟夫森结,发现铜氧化物中s-波配对占主导地位。这个结果颠覆了铜基高温超导是d-波配对的主流认识。该工作不但是铜氧化物高温超导研究的一个重大进展,同时也为破解高温超导机理这一科学难题指明了正确方向。该研究成果以“转角超薄铋锶钙铜氧约瑟夫森结中的s波配对”(Presence of s-wave pairing in Josephson junctions made of twisted ultrathin Bi2Sr2CaCu2O8+x flakes)为题在线发表在7月15日的《物理评论X》(Physical Review X)上。超导作为一种宏观量子现象,其量子态的波函数在理论上可以分为s波、p波和d波等。与氢原子波函数的空间分布相似,s波超导各向同性,角动量量子数为0,而p波和d波的超导波函数具有空间各向异性。其中,d波的角动量量子数为2,其振幅的空间分布像四朵花瓣一样(以dx2-y2波为例),而且从一个花瓣转向近邻花瓣时会发生由相位引起的变号。相比于常规超导体的s波配对,多数人认为铜氧化物超导具有d波配对对称性。然而,这一观点也受到了一系列新的挑战。比如,薛其坤教授团队利用扫描隧道镜直接测量铜氧化物的超导层时发现其超导能隙符合s波超导的U型,而非d波的V型。不过,区分s波与d波的最关键信息来自于超导波函数的相位,即前述的变号行为。此前人们通过两个或三个超导体组成花瓣平面内的约瑟夫森耦合开展了相位测量。但是,将多个晶体进行横向的拼接,往往存在拼接处—晶界—的晶格畸变、多晶面交替出现、化学配比剧烈变化等问题,这都使得实验结果存在着不确定性。图1 高温超导转角约瑟夫森结原子结构示意图。图中蓝、绿、红、黄、黑色小球分别代表铋、锶、钙、铜、氧原子。上半部分半个原胞相对下半部分旋转45度。右侧插图表示s波配对中相位在空间中保持相同符号。相比于此,由于铜氧化物超导具有二维层状结构,将其沿纵向拼接而成的约瑟夫森结就有望形成原子级平整的界面。以最典型的铋锶钙铜氧高温超导体为例(图1),该铜氧化物具有层状结构,纵向由超导的铜氧层与不超导的铋氧/锶氧层交替堆叠而成。纵向拼接而成的约瑟夫森结是判定配对对称性中相位的一种理想结构。其原理是,如果将两个d波超导体沿垂直于其d波花瓣平面的方向即纵向进行约瑟夫森耦合时,其耦合强度将在两个超导体相对旋转45度时下降到零,而两个s波超导体在此情况下仍然存在约瑟夫森耦合。过去,人们曾构筑过这样的纵向约瑟夫森结对铜基高温超导的相位问题开展过研究,但没有得到一致的结果:有的实验支持s波,有的支持d波。造成这个结果的主要原因是两个超导体构成的约瑟夫森结的界面质量不够高,而且实验结果中混入了其它约瑟夫森耦合的信号—单边的超导体中也存在本征的纵向约瑟夫森耦合。因此,制备原子级平整、宏观均匀的单一约瑟夫森结是关键。张定副教授、薛其坤教授带领研究团队成功制备出了超薄的具有原子级平整界面的高质量约瑟夫森结,并且能将两边超导层的相对转角进行精确地控制。在这些高质量样品中,他们观察到参与隧穿过程的只有相对发生旋转的两个超导层,避免了本征约瑟夫森结造成的复杂性。通过这种高度精确人为可控的相位敏感测量,他们发现在相对角度旋转到45度时,两片铋锶钙铜氧超导在纵向仍然存在约瑟夫森耦合,而且耦合强度与转角为0度时可比拟,这说明配对对称性是s波。这个结果清楚表明,目前主流的d波配对理论并不适用铋锶钙铜氧高温超导体系。如果这一实验得到进一步验证,并且推广到其它铜氧化物高温超导体系,那么这将是三十多年高温超导机理研究的一个转折点,为最终解决高温超导机理走出了最关键的一步。为了最终确认s波配对对称性,研究团队目前正在瞄准原子极限下两个单层铜氧化物超导间的约瑟夫森耦合——进行强力攻关。这一突破的取得是团队成员潜心攻关和精诚合作的结果。北京量子信息科学研究院(量子院)助理研究员朱玉莹(清华大学物理系原博士后)作为文章的共同第一作者,在加入团队后的四年中未发表一篇作为主要作者的文章,心无旁骛、刻苦攻关。她与清华大学物理系博士生廖孟涵(共同第一作者),在开展该研究的五年内,利用美国布鲁克海文国家实验室Genda Gu教授研究组提供的最优质量的晶体,共尝试了近800多个薄膜样品,制备和测试了300多个具有不同转角的约瑟夫森结。为了验证人工约瑟夫森结的质量,需要获得原子结构的信息,这得到了中科院物理所谷林研究组的全力支持。物理所张庆华副研究员(共同第一作者)对数十个约瑟夫森结样品开展了精细的结构表征,证明了其具有宏观大范围原子级平整的晶界。参与该研究的合作者还包括清华物理系博士生刘耀伍与柏中华、季帅华教授、姜开利教授、马旭村教授,量子院解宏毅副研究员,物理所孟繁琦博士生,美国布鲁克海文国家实验室Ruidan Zhong和John Schneeloch等。该工作得到了国家科技部、自然科学基金委员会、清华大学低维量子物理国家重点实验室、北京未来芯片技术高精尖创新中心等的经费支持。论文链接:https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.031011
  • 解读|用现代分析手段为中药创新发展破局
    中医药是祖先留给我们的宝贵财富,千百年来,作为我国独特的卫生资源,与人民生命健康、幸福生活密切相关,并持续贡献至今。特别是近年来,在我国抗击新冠疫情中发挥了重要作用。2021年,习近平总书记在河南南阳市考察时表示,过去,中华民族几千年都是靠中医药治病救人。特别是经过抗击新冠肺炎疫情、非典等重大传染病之后,我们对中医药的作用有了更深的认识。我们要发展中医药,注重用现代科学解读中医药学原理,走中西医结合的道路。对未来进一步发展中医药指明了方向。今年4月,国务院办公厅印发了《“十四五”中医药发展规划》(以下简称《规划》),对“十四五”时期中医药工作进行全面部署。这其中,借助现代科学手段为传统经典赋能是重中之重。《规划》指出,加快建设符合中医药特点的中医药科技创新体系,是科技创新的重要领域和建设创新型国家的重要内容,也是建设健康中国、提升科技对人民群众健康保障能力与事业产业发展驱动作用的重要举措。“十四五”时期将围绕国家战略需求,整合优化中医药科技资源,构建“国家—行业—地方”三级中医药科技创新体系。其中一个重要工作就是大力推进中医药创新基地建设。包括在全国重点实验室体系中,支持在中医理论、中药资源、现代中药创新、中医药疗效评价等重要领域方向建设全国重点实验室。围绕重大慢病、中医优势病种和针灸等特色疗法,建设一批中医类国家临床医学研究中心及其协同创新网络。围绕制约中医药发展的关键技术和核心装备突破,在中医药标准化、中医药临床疗效与安全性评价、中药质量控制、中药新药研发、中医智慧诊疗等方向建设一批国家工程研究中心。围绕中药现代化重大共性技术突破、产品研发和成果转化应用示范,在中医药领域培育建设一批国家技术创新中心。依托中医医疗机构、中医药科研院所建设30个左右国家中医药传承创新中心。优化整合国家中医药管理局重点研究室、三级实验室,建设一批国家中医药管理局重点实验室,形成相关领域关键科学问题研究链,为培育全国重点实验室等国家重大平台储备力量。除此之外,《规划》还指出,要加强重点领域攻关。在科技创新2030—重大项目、重点研发计划等国家科技计划中加大对中医药科技创新的支持力度;深化中医原创理论、中药作用机理等重大科学问题研究;开展中医药防治重大、难治、罕见疾病和新发突发传染病等诊疗规律与临床研究;加强中医药临床疗效评价研究;加强多学科交叉,推进中医药理论创新;加强开展基于古代经典名方、名老中医经验方、有效成分或组分等的中药新药研发。支持儿童用中成药创新研发;推动设立中医药关键技术装备项目。政策东风不断,如果用现代分析手段为中药创新发展破局?6月7日-9日,中国生物医药技术协会药物分析技术分会与仪器信息网将联手举办“第三届中药分析与质控控制网络会议”,结合目前中药领域国家战略重点,邀请三十余位域内权威大咖,分享当下中药创新热点,解读中药发展战略。点击上方图片 免费报名参会大咖专家,权威解读大会由清华大学罗国安教授担任会议主席,多位来自清华大学、北京大学、上海中医药大学、天津中医药大学等中药相关顶尖学府,科研机构专的药典委委员、学科带头人等业内顶尖专家齐聚一堂,献上精彩学术饕餮盛宴。高度聚焦,紧追热点内容设置上,基于领域最新前沿热点,三天会议,分设中药分析新技术、新方法;中药药效物质基础及其作用机理研究、中药质量标准研究、中药创新药物、中药风险物质分析及控制以及青年论坛6大专场,既有领域最新科研成果分享,也有行业最新国家战略重点解读。更多详细会议日程,点击下方会议官网查:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/tcm2022/
  • 新光电子能谱仪助力研究氨生产催化反应机理
    瑞典斯德哥尔摩大学研究人员首次研究了氮和氢生成氨时铁和钚催化剂的表面特性。这一成果为更好了解催化过程,找到更高效材料,为化工行业绿色转型打开了大门。研究结果发表在1月10日的《自然》杂志上。哈伯法是一种通过氮气及氢气产生氨气的方法。利用该方法生产的氨年产量为1.1亿吨,而氨是目前生产化肥的基础化学品之一。《自然》杂志在2001年提出,哈伯法是20世纪人类最关键的科学发明之一。因为有了哈伯法大量生产化肥后,预防了大规模饥饿,拯救了大约40亿人的生命。不过,在真实的氨生产条件下,科学家还无法通过表面敏感方法对催化剂表面特性进行实验研究。在足够高的压力和温度下具有表面敏感性的实验技术尚未实现。斯德哥尔摩大学化学物理学教授安德斯尼尔森表示,关于铁催化剂的状态是金属的还是氮化物的不同假设,以及对反应机理重要的中间物种的性质,都无法得到明确的验证。研究人员此次建造了一台光电子能谱仪,可研究高压下的催化剂表面特性。因此,他们能观察到当反应直接发生时会发生什么,可检测反应中间体,并为反应机理提供证据。新仪器为理解氨生产催化打开了一扇新的大门。研究人员表示,新工具可开发用于生产氨的新型催化剂材料。这些材料可更好地与电解生产的氢气配合使用,实现化学工业的绿色转型。
  • 湿法脱硫协同除尘机理及超低排放技术路线选择
    p   随着国家三部委《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的实施,燃煤电厂烟气治理设备超低排放改造工作突飞猛进,成绩显著。在实施湿法脱硫(WFGD)超低排放方面,各环保公司纷纷开发了脱硫喷淋塔技术改造提效升级的多种新工艺,如单塔双循环技术、双托盘技术、单塔双区(三区)技术、旋汇耦合技术等,特别在脱硫塔核心部件喷淋系统上,采用增强型的喷淋系统设计(如增加喷淋层、提高覆盖率、提高液气比等)。脱硫效率从以前平均在95%左右提高到99%甚至更高。特别引人关注的是,在超低排放脱硫系统脱硫效率大幅提高的同时,其协同除尘效果也显著提高,一批改造后脱硫系统的协同除尘效率(净效率,已包含脱硫系统逃逸浆液滴的含固量)达到了70%,甚至有更高的报道。 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 面对这样的事实,与之相关的问题亟需得到解答与澄清: p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (1)超低排放湿法脱硫协同除尘的核心机理是什么? p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (2)湿法脱硫协同除尘技术是否有局限性?应用中应注意哪些问题? p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (3)超低排放技术路线选择中如何把握好湿法脱硫协同除尘与湿式电除尘器的关系? p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 本文旨在追根溯源,一方面回顾总结过去在这方面的研究 一方面从机理出发,研究喷淋系统(及除雾器)对颗粒物脱除的作用。并采用理论模型计算与实际工程案例比较的方法,论证湿法脱硫喷淋系统是协同除尘的主要贡献部件,同时分析湿法脱硫协同除尘的局限性及与湿式电除尘器的关系,为超低排放技术路线选择提供有益的参考意见。 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 湿法脱硫协同除尘的研究简要回顾 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 清华大学热能系对脱硫塔除尘机理的研究较多,脱硫塔内单液滴捕集飞灰颗粒物的相关研究,主要建立了综合考虑惯性、拦截、布朗扩散、热泳和扩散泳作用的单液滴捕集颗粒物模型并进行了数值模拟计算,分析了温度、液滴直径和颗粒粒径对单液滴捕集过程及效率的影响规律。清华大学王晖等通过测试执行GB13223-2011标准WFGD进出口颗粒物的分级浓度的研究表明,WFGD可有效捕集大颗粒,但对PM2.5的捕集效率较低,且分级脱除效率随粒径减小而明显下降。华电电力科学研究院魏宏鸽等于2011~2013年对39台锅炉(机组容量为25~1000MW)的执行GB13223-2011标准WFGD开展了除尘效率测试试验,结果显示,不同试验机组WFGD的协同除尘效率为18~68%,平均协同除尘效率为49%。国电环保研究院王东歌等通过对我国4座电厂5台不同容量的执行GB13223-2011标准WFGD进出口烟气总颗粒物浓度进行了测试,结果表明,WFGD对烟气中总颗粒物的去除效率介于46.00%~61.70%之间,平均达到55.50%。夏立伟等对某电厂超低排放改造前的WFGD进行了协同除尘效果测试,结果显示,WFGD协同除尘效率为53%。 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 上述研究结果一致表明:WFGD具备协同除尘能力 执行GB13223-2011标准WFGD平均协同除尘效率大致在50%左右 湿法脱硫协同除尘的主要机理是喷淋液滴对颗粒物的捕获机理。这种认识在WFGD实施超低排放之前是行业内比较公认的。 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 湿法脱硫喷淋液滴协同除尘机理 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1、湿法脱硫喷淋液滴捕集颗粒物的机理与模型喷淋塔除尘机理与湿法除尘设备中重力喷雾洗涤器相似。一定粒径(范围)的喷淋液滴自喷嘴喷出,与自下而上的含尘烟气逆流接触,粉尘颗粒被液(雾)滴捕集,捕集机理主要有重力、惯性碰撞、截留、布朗扩散、静电沉降、凝聚和沉降等。烟气中尘粒细微而又无外界电场的作用,可忽略重力和静电沉降,主要依靠惯性碰撞、截留和布朗扩散3种机理。前人的研究结果表明,Devenport提出的孤立液滴惯性碰撞效率模型、马大广的拦截效率模型、嵆敬文的布郎扩散捕集效率模型与实验结果吻合较好,因此我们根据上述相关模型计算单个液滴的综合颗粒分级捕集效率,然后结合实际工程参数参考岳焕玲提出的液滴群和多层喷淋层中不同粒径液滴的颗粒分级捕集效率模型进行了的计算,相关计算模型见表1所示。 center img alt=" " src=" http://img01.bjx.com.cn/news/UploadFile/201707/2017070609230061.jpg" width=" 500" height=" 465" / /center center img alt=" " src=" http://img01.bjx.com.cn/news/UploadFile/201707/2017070609230934.jpg" width=" 500" height=" 478" / /center center img alt=" " src=" http://img01.bjx.com.cn/news/UploadFile/201707/2017070609231751.jpg" width=" 500" height=" 186" / /center p /p p /p p & nbsp /p p   2、湿法脱硫喷淋层对颗粒物捕集效率影响因素 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (1)颗粒物粒径及分级浓度分布对喷淋层协同粉尘脱除效率的影响 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 选用单向双头空心喷嘴(液滴体积平均粒径1795μm),液气比L/G=14.283L/m3时,不同粒径范围(900~5000μm)液滴群对颗粒物分级脱除效果曲线如图1所示。 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 随着颗粒物分级粒径的增大,脱除效率明显增加,900μm粒径液滴群对1μm颗粒物的脱除效率不到5%,而对10μm颗粒物的脱除效率可达70%以上,因此,烟尘颗粒的分级浓度特性对喷淋层的协同除尘效率影响很大,小颗粒(& lt 2.5μm)比重越大,脱硫塔的协同除尘效率越低。随着液滴粒径增大,因其数量占比大幅减小,发生惯性碰撞、拦截和扩散效应的概率随之降低,对同一粒径颗粒物分级脱除效率随之降低。 center img alt=" " src=" http://img01.bjx.com.cn/news/UploadFile/201707/2017070609233040.jpg" width=" 416" height=" 343" / /center p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (2)液气比对颗粒物协同脱除效率的影响 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 选用单向双头空心喷嘴(液滴体积平均粒径1795μm),液气比选为8、12、16、20L/m3,不同液气比条件下不同粒径范围(900~5000μm)喷淋雾滴群对2.5μm颗粒物脱除效果曲线如图2所示。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img alt=" " src=" http://img01.bjx.com.cn/news/UploadFile/201707/2017070609240974.jpg" width=" 402" height=" 337" / /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 上述计算结果表明,随着液气比的增大,吸收塔单位截面上喷淋浆液量越大,喷淋液滴数目增加,表面积增加,与颗粒物接触机会增加,脱除效率明显增大。对于900μm左右粒径的液滴,液气比从8L/m3增加到16L/m3,对2.5μm颗粒分级脱除效率从14.35%增加到26.64%,脱除率增加了84%。因此增大液气比有助于提高湿法脱硫对粉尘和细颗粒(PM2.5)的协同脱除作用。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 3、超低排放WFGD与执行GB13223-2011标准WFGD协同除尘效率的比较 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 为了分析问题,我们假定有一个脱硫工程需要做超低排放改造,设定进口SO2浓度为2450mg/Nm3,进口粉尘浓度20mg/Nm3,出口SO2浓度在超低排放改造前后分别设定为200mg/Nm和35mg/Nm3,选用双头空心喷嘴(液滴体积平均粒径1795μm),脱硫塔进口飞灰颗粒物浓度分布参考清华大学对某个实际工程的颗粒物质量累积分布测试结果。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 根据上述假定,我们计算了超低排放WFGD与执行GB13223-2011标准WFGD喷淋层的协同除尘效率、喷淋层对PM2.5的脱除效率,同时把除雾器出口液滴中的含固量考虑在内,测算了超低排放WFGD与执行13223-2011标准WFGD的协同除尘效率,结果如表2所示。 /p center img alt=" " src=" http://img01.bjx.com.cn/news/UploadFile/201707/2017070609242531.jpg" width=" 600" height=" 340" / /center center img alt=" " src=" http://img01.bjx.com.cn/news/UploadFile/201707/2017070609243491.jpg" width=" 600" height=" 322" / /center p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 表2计算可以给我们以下几点认识: /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (1)WFGD对飞灰颗粒物协同脱除的主要贡献是喷淋层。根据前述WFGD喷淋雾滴捕集颗粒物的机理分析与模型计算,喷淋层对较大粒径颗粒的脱除效率是较高的,而这一部分颗粒占重量浓度的大部分,所以计算结果显示,对执行GB13223-2011标准WFGD,喷淋层协同除尘效率74.95%,超低排放WFGD喷淋层协同除尘效率83.30% /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (2)WFGD的整体协同除尘效率需要考虑WFGD逃逸液滴中的石灰石、石膏等固体颗粒物分量。在进口粉尘浓度条件不变的情况下,由于超低排放WFGD改造安装了高效除雾器,超低排放WFGD协同除尘效率可保持在72.05%,而执行GB13223-2011标准WFGD由于我们假设的原除雾器设计效率较低,出口液滴排放浓度较高,其协同除尘效率降到了37.45%。为了保障WFGD整体的协同除尘效率和较低的颗粒物总排放浓度,需要应用高效除雾器把WFGD出口液滴排放浓度降到足够低。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (3)对于我们特别关注的细颗粒物(PM2.5),执行GB13223-2011标准WFGD喷淋层的协同脱除效率为42.74%,超低排放WFGD喷淋层的协同脱除效率为61.83%,提效44.67%,分析超低排放WFGD喷淋层脱除细颗粒物效率较高的主要原因,在于大幅增加了WFGD的液气比,使得喷淋雾滴总的表面积增加,与细颗粒接触的概率增加,从而明显提高了颗粒物特别是PM2.5的协同脱除效率。 /p p /p p /p p   表3是我国部分超低排放WFGD工程的协同除尘效果,其中A为华能南通电厂4号机组(350MW)B为华能国际电力股份有限公司玉环电厂1期1000MW机组,C为首阳山公司二期300MW机组。实际WFGD工程的协同除尘测试效率与理论计算结果存在一定的差别,但是趋势是一致的,部分案例数据还比较接近。 center img alt=" " src=" http://img01.bjx.com.cn/news/UploadFile/201707/2017070609250410.jpg" width=" 600" height=" 157" / /center p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 超低排放WFGD与执行GB13223-2011标准WFGD比较,无论是通过理论计算比较,还是通过工程实际测试结果来比较,证明超低排放WFGD对执行GB13223-2011标准WFGD提高协同除尘效率的大致幅度是一致的。这也间接地证明了喷淋层是WFGD协同除尘作用的主力军。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 湿法脱硫用机械类除雾器协同除尘机理 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1、除雾器的工作机理及主要作用除雾器是WFGD的重要设备,安装于脱硫塔顶部,常采用机械除雾器,用以去除烟气携带的小液滴,保护下游设备免遭腐蚀和结垢。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 除雾器对协同除尘的主要作用在于捕集逃逸液滴的同时捕集了液滴中颗粒物(石灰石、石膏及被液滴包裹的烟尘等)。SO2与颗粒物的超低排放对WFGD的除雾器组件提出了更高要求,一方面,通过增加液气比与喷淋层数、提高喷淋覆盖率等措施实现高效脱硫,但在另一方面一定程度上增加了进入除雾区的液滴总量,使其负荷增加。同时为了保证WFGD出口烟气的颗粒物达到超低排放浓度要求,实际超低排放WFGD工程一般会应用多级或组合型(管式、屋脊式、水平烟道式)高效除雾器以保证WFGD出口液滴浓度处在较低水平,以尽量减少逃逸液滴中的颗粒物对排放的贡献。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 2、WFGD除雾器协同除尘的贡献讨论当今高效除雾器能将WFGD出口液滴排放浓度控制得比较低已得到工程实际的验证。但有人可能要问,这一类的除雾器对喷淋层出口的飞灰颗粒物是否有较高的直接脱除作用呢?我们认为,应该说会有一定作用。但是,从本文对喷淋层协同除尘效果分析可以看出,未被喷淋层捕集的飞灰颗粒物的平均粒径非常小。在现实燃煤电厂超低排放治理条件下,脱硫前的除尘器出口飞灰颗粒物浓度一般控制在20mg/m3左右,平均粒径约是3.02μm,经过脱硫塔喷淋层协同除尘作用后,喷淋层出口的飞灰颗粒物平均粒径& lt 1μm。从分析可知,机械除雾器对液滴的临界分离粒径在20~30μm左右,可以推断,机械除雾器对喷淋层出口的飞灰颗粒物直接脱除(液滴包裹的除外)作用很有限,不太可能成为协同除尘的主要贡献者。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 超低排放技术路线的选择 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1、WFGD的主要功能定位与协同除尘的局限性WFGD的主要功能定位是脱硫,工程项目设计时要确定设计输入与输出条件,在设计煤种上会选含硫量较高的煤种进行设计,根据要求的出口SO2浓度设计脱硫效率,从而设计整个脱硫系统(包括喷淋层系统和运行参数),对除尘作用基本上是协同的概念。从我们前述计算与测试数据来源,大多数是以全负荷运行状态而言。实际上,WFGD运行是与煤的含硫量、发电负荷紧密联系的,根据WFGD实际进口SO2浓度进行控制,调节循环泵开启的个数,控制喷淋量与浆液pH。这样可能导致协同除尘效率不是很稳定,运行中二者难以兼顾。当采用WFGD后没有配置湿式电除尘器的超低排放治理技术路线工程中,WFGD就是除尘的终端把关设备,在某种特定应用煤种情况下(如低硫煤、高灰分、高比电阻粉尘),WFGD进口比较低的SO2浓度与较高的飞灰颗粒物浓度同时出现,WFGD的运行将难以兼顾,不大可能为了维持较高的除尘效率将喷淋层全负荷投运,这就是WFGD协同除尘的局限性。WFGD的主要功能定位就是脱硫,除尘仅仅是协同作用,不可把除尘的终端把关全部责任交给WFGD。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 2、湿式电除尘器对超低排放与多污染物协同控制的重要作用湿式电除尘器(WESP)安装于WFGD下游,WESP除尘原理与干式电除尘收尘原理相同,都是依靠高压电晕放电使得粉尘颗粒荷电,荷电粉尘颗粒在电场力的作用下到达收尘极。在工作的烟气环境和清灰方式上两者有较大区别,干式电除尘器主要处理含水很低的干气体,WESP主要处理含水较高乃至饱和的湿气体 干式电除尘器一般采用机械振打或声波清灰等方式清除电极上的积灰,而WESP则通过喷淋系统连续喷雾在收尘极表面形成完整的水膜将粉尘冲刷去除。由于WESP进口烟气温度低且处于饱和湿态,水雾与粉尘结合后比电阻大幅下降,使得WESP对粉尘适应能力强,同时不存在二次扬尘,因此无论前部条件是否波动,WESP对细颗粒和WFGD除雾器逃逸液滴均具备较高的脱除效率,WESP还能有效捕集其它烟气治理设备捕集效率较低的污染物(如PM2.5、SO3酸雾和Hg等),可作为烟气多污染物治理终端把关设备。实际工程中WESP应用较广,除尘效果显著,甚至可达到更低排放要求,例如河北国华定洲发电有限责任公司1号机组(600MW)配套WESP出口粉尘排放浓度低于1mg/m3。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 3、是否配置湿式电除尘器是超低排放技术路线选择中的一个重要问题根据我们的经验可以列出以下几点作为考虑是否需要配置WESP的主要因素: /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (1)脱硫前除尘器的除尘效率是否有较大余量?如有较大余量,就可以在不利条件下启用除尘器余量,不用过分依赖WFGD的协同除尘作用 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (2)煤种的条件:实际供应的煤种含硫量是否波动较小?含硫量波动小,意味着协同除尘效率比较稳定,依靠度较高 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (3)影响除尘器除尘效率的煤种条件和飞灰条件是否相对稳定?如果经常可能使用影响除尘性能的困难煤种,那脱硫系统的协同除尘负担就重。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (4)是否考虑未来对SO3等其他污染物的控制要求? /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 如果有以上(1)~(3)的不利条件,同时考虑到未来对SO3等可凝结颗粒物和其他污染物的控制要求,那么论证配置WESP的必要性是应该的。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 目前,关于超低排放技术路线的选择有很多探讨,实际工程上的问题和条件是很复杂的,除了技术条件,还有现场场地条件、煤种来源稳定性、负荷波动状况等等其他因素需要考虑。所以我们认为超低排放技术路线选择的核心就是具体问题具体分析。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 超低排放技术路线中的关键问题是多污染物协同控制,在各主要治理设备中理清主要功能和协同功能非常重要,一定要考虑当主要功能与协同功能有矛盾时如何处理,还是要保留有应对措施。比如,在煤种多变的条件下,保留一个适当规格的WESP作为终端把关,是一个较符合实际的选择。 /p p /p p /p p   4、湿法脱硫协同除尘与湿式电除尘器在除尘中相互关系计算举例 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 为了说明WFGD与湿式电除尘器在除尘中的相互关系,我们举了个计算例子,按第3节“湿法脱硫喷淋液滴协同除尘机理”的关于超低排放脱硫系统的基本假设,取超低排放WFGD出口烟气液滴浓度为15mg/m3(含固量15wt%),计算液气比分别为10、12.5、15、17.5和20L/m3的WFGD进出口粉尘浓度关系曲线(注:这里是简化计算,实际应考虑塔内其他部件对烟尘的捕集作用),结果见图3所示。 p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp WFGD的液气比越大,喷淋层协同除尘效率越高,越容易达到超低排放。对于特定液气比条件下的WFGD,WFGD进出口粉尘浓度呈线性关系,当其进口粉尘浓度在一定范围以内(较低)时,对应的出口粉尘浓度处于图中垂直网格区域,此时由高效除雾器配合即可满足WFGD出口粉尘浓度达到超低排放要求 但是在斜线网格区域时就不能满足WFGD出口粉尘浓度≤5mg/m3。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img alt=" " src=" http://img01.bjx.com.cn/news/UploadFile/201707/2017070609254032.jpg" width=" 413" height=" 301" / /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 这个结果可以供设计参考,考虑实际用煤的含硫量(特别要注意低含硫量煤种)可以估算实际应用的液气比,考虑最差煤种可以估算进口粉尘浓度最高值,这样可以帮助判断是否需要配置WESP作为除尘终端把关设备。上述结果也可以供实际运行控制时参考,在正常的煤种条件下,充分发挥WFGD的协同除尘作用,同时控制好WESP的运行参数 在低硫煤、飞灰条件对除尘器不利条件下,用好WESP起到终端把关作用实现超低排放(≤5mg/m3)。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 通过以上分析,我们得出如下结论: /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (1)WFGD协同除尘的主要贡献是喷淋层,其除尘的核心机理是雾化液滴对飞灰颗粒物的惯性碰撞、拦截和扩散效应。通过理论计算和工程案例数据比较可看出,由于超低排放WFGD喷淋层应用了高液气比、多层喷淋层、高覆盖率等措施以及高效除雾器的配合,协同除尘效率可达到70%左右。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (2)湿法脱硫装置的主要功能定位是脱硫,除尘是协同功能。当燃用低硫煤煤种、对除尘器不利飞灰两种情况同时出现时,WFGD的脱硫与协同除尘较难兼顾,所以在粉尘超低排放技术方案选择时,不应过度依赖WFGD的协同除尘作用(设计上直接应用70%协同除尘效率是有风险的)。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (3)机械除雾器主要通过高效脱除来自喷淋层的雾滴抑制WFGD出口液滴中固体含量对排放粉尘的贡献,其液滴的临界分离粒径在20~30μm左右,对粒径更小的喷淋层出口飞灰颗粒物(≤10μm)的脱除作用很有限,起到辅助除尘作用。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (4)湿式电除尘器对颗粒物、雾滴及其他(SO3等)污染物具有高效捕集能力,在超低排放中作为终端把关设备可以应对煤种、工况变化的复杂情况。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp (5)超低排放技术路线选择的核心是具体问题具体分析,在各主要治理设备中理清主要功能和协同功能非常重要,在中国煤种普遍波动较大的现实条件下,更要仔细认清协同控制中协同功能的局限性,不能简单地套用一些国外经验。 /p /p /p /p /p /p /p /p /p /p 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  • 溶解有机物影响抗生素光降解机理研究获进展
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  • 揭秘PM2.5雾霾颗粒形成新机理 又有仪器要大卖的节奏?
    美国化学学会《化学与工程新闻》2月8日热点文章报道,一种新型近零势垒反应机理的发现表明,氨气可以直接参与并加速大气中铵盐的形成,从而对大气中雾霾颗粒的形成也起到至关重要的作用。  目前,在PM2.5的形成中,大家关注较多的是一次颗粒物、二氧化硫、氮氧化物以及挥发性有机物等,但是有关专家指出,氨气在PM2.5的形成中占有重要地位。多年从事PM2.5源解析研究的中科院大气物理所研究员王跃思称:从全国平均水平来看,在轻污染天气中,硫酸铵、硝酸铵的质量浓度总和大约占PM2.5的20%以下,但在重污染天里,则剧升至40%以上。北京大学环境学院教授宋宇认为在平日的轻污染天气中,硫酸铵、硝酸铵在PM2.5中的质量浓度占比为30%左右,部分重污染天会超过60%。宋宇多年致力于大气扩散的数值模拟、大气污染源解析等方面的研究。北京环科院大气所所长彭应登的研究数据显示,两者平时约占30%多,但重度雾霾时能突破50%,“像北京,今年最严重时,占到50%多。”中国农业大学资源与环境学院教授刘学军的研究数据也认为,平时占比15%—30%,严重时高于50%。  基于氨气在PM2.5形成机理的研究不断披露,未来,在雾霾治理过程中,开展大规模的氨气检测以控制氨气排放的措施可能会受到越来越多的重视。如2014年9月,环保部曾发布《大气氨源排放清单编制技术指南(试行)》。据初步了解,目前氨气分析仪采用的主要原理有化学发光法、TDLAS、电化学法、红外法等,涉及的相关仪器或许有更多的需求。  氨气检测相关现行标准和方案可参考http://www.instrument.com.cn/application/SampleFilter-S02005-T065006-1-1-1.html。新闻事件:中国科大等发现大气水团簇中硫酸铵形成机理及与PM2.5颗粒成核生长的潜在关联  近日,中国科学技术大学“千人计划”教授曾晓成和美国化学学会前主席Joseph Francisco研究组合作,通过第一性原理分子动力学模拟研究发现了硫酸氢铵在大气中一种全新的形成机制。研究成果作为通讯文章发表在《美国化学会志》上,并被美国化学学会《化学与工程新闻》2月8日选为热点文章报道。  铵盐是PM2.5雾霾颗粒的重要组成成分,研究铵盐形成的微观机理对理解大气中雾霾颗粒的形成机理进而为减轻严重雾霾天气提供科学指导有着非常现实而紧迫的意义。  对于铵的硫酸盐在大气中的形成,传统研究观点认为,三氧化硫(SO3)先与水反应形成硫酸,再进一步与氨气(NH3)反应产生铵的硫酸盐。然而在最新研究中,曾晓成和Francisco小组利用第一性原理分子动力学模拟研究首次发现,氨气可直接参与到三氧化硫与水的反应中。他们在模拟中直接观测到氨气分子和三氧化硫分子在水团簇中自发反应形成硫酸氢铵(NH4HSO4)的过程。在反应过程中,氨气和三氧化硫与水团簇形成一种特殊的环状结构。该环状结构的形成极大地促进了水分子中氢原子向氨气分子的转移,从而形成铵根离子。而同时氢氧根则很快与三氧化硫分子结合形成硫酸氢根。通过进一步反应过渡态搜索,确认了反应路径,他们发现三分子水团簇中第三个水分子的存在有助于环状结构的形成,而该环状结构能将反应能垒降至几近为零,从而大大增加了硫酸氢铵在大气水团簇中的形成速度。研究人员在纳米水滴表面也观测到了同样的反应机理。  这种新型近零势垒反应机理的发现表明,氨气可以直接参与并加速大气中铵盐的形成,从而对大气中雾霾颗粒的形成也起到至关重要的作用。该理论研究提出的新型环状结构导致的氢原子转移机制,有望为研究大气云层中的化学反应和雾霾颗粒的成核机理提供理论模型和指导。  上述研究得到中组部千人计划、中国科大能源材料协同中心以及安徽省等项目的资助。
  • 我国学者在有机污染物光催化降解及机理研究方面取得系列进展
    在国家自然科学基金委的持续支持下,中国科学院化学研究所赵进才课题组在光催化降解有机污染物及其机理方面进行了十几年的系统深入研究,取得一系列重要研究进展。   低浓度、高毒性、难降解有机污染物是一类普遍存在、具有长期危害性的环境污染物,用传统方法很难处理。TiO2光催化可利用洁净的太阳光驱动反应,利用环境友好的分子氧为氧化剂,是消除这类污染物最有应用前景的方法之一。TiO2耐腐蚀,光、热和化学稳定性好,是目前最好的光催化体系。但TiO2只能利用紫外光(约占太阳光5%),由于占太阳光主要部分的可见光的激发能较低,从传统半导体光催化的带-带激发原理上很难实现同时满足导带电子活化氧和价带空穴氧化水或污染物两个必需条件的可见光反应。因此,如何实现可见光反应是对TiO2光催化原理和应用提出的一个极大挑战。   赵进才课题组从1995年开始致力于染料污染物可见光光催化降解及其机理的研究。发现染料分子吸收可见光被激发后可以向TiO2导带注入电子实现电荷分离,通过半导体导带的媒介作用实现可见光照射下染料分子和空气中氧分子的同时活化,成功地将有机染料污染物氧化降解。揭示了一个与传统光催化有着本质区别的可见光光降解机理,该机理不涉及半导体的带-带吸收以及空穴的生成和反应,而是利用染料污染物分子吸收可见光诱发的活性自由基和分子氧的共同作用导致污染物降解。   通过对几十种染料污染物降解的研究,发现只要染料的电子激发态电位比TiO2导带电位更负,都能实现有效的电子注入进而降解,证明了该原理的有效性和普适性。该原理还在共存无色小分子污染物的氧化降解、卤代污染物的还原脱卤以及可见光光催化合成化学品等方面有着广泛的应用前景。相关研究成果先后在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Environ. Sci. Technol.等刊物上发表系列论文。   最近应英国皇家化学会综述期刊Chemical Society Reviews的邀请,撰写了题为“Semiconductor-mediated photodegradation of pollutants under visible-light irradiation”的综述论文 (Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4206-4219),系统地介绍了该课题组取得的相关研究成果。   最近,他们在光催化活化分子氧机理研究方面取得新进展。光催化反应过程中分子氧如何活化一直是该研究领域的一个关键科学问题。他们利用同位素标记等实验研究TiO2 光催化氧化醇类分子时,发现在反应过程中醇分子中的氧原子完全被氧分子中的一个氧原子所置换(置换率99%)生成相应的羰基化合物。基于顺磁共振、氧同位素标记拉曼光谱、动力学同位素效应等实验结果,揭示了与以往贵金属等催化氧化机理完全不同的TiO2光催化氧原子转移机理(Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 6081-6084,被选为Highly Important Paper (HIP),并作为封面论文发表)。   在这一机理的指导下,他们进一步实现了通过TiO2表面吸附Bronsted酸来加速醇类分子的光催化转化,同时发现由于掺杂SiO2能增加酸的吸附位点,当用Bronsted酸对TiO2/SiO2复合光催化剂进行表面修饰后加速作用进一步加强。表面光谱滴定实验证实了质子能够有效促进TiO2表面形成的Ti-过氧化物中间物种的分解,进而使得表面光催化活性位点再生,因此加速了光催化循环和反应。该研究有助于深入理解TiO2光催化活化分子氧的微观机理,为今后制备新型光催化剂和调控光催化反应提供了重要的科学依据。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. (2010, 49, 7976-7979),被选为VIP论文并作为内封面(Inside Cover)做了专门介绍,Nature China对此研究成果也做了评述 (Highlight)。
  • 詹求强教授课题组《自然通讯》新成果:非线性荧光损耗机理及超分辨成像技术获进展
    作者:朱汉斌 来源:中国科学报华南师范大学华南先进光电子研究院教授詹求强课题组在非线性荧光损耗机理及超分辨荧光显微成像领域取得重要进展。相关研究5月23日在线发表于《自然通讯》(Nature Communications)。该研究在荧光损耗物理机理上,提出了受激辐射诱导激发损耗新机理,“拔本塞源”式对敏化能级进行损耗,从源头阻断荧光的激发能量,新机理带来的“荧光损耗放大效应”大幅降低了超分辨所需要的激光光强,在低光强条件下实现了9种不同光谱探针的荧光损耗。在超分辨成像技术上,由此发展了一种通用性强的基于单对低光强、近红外、连续波激光的多色超分辨显微成像技术,克服了传统多色STED超分辨系统所依赖的多对超快脉冲光束协同工作的复杂系统、高成本、低稳定性等问题。受激发射损耗(Stimulated emission depletion, STED)超分辨显微镜的概念由德国科学家Stefan W. Hell于1994年提出,该技术于2014年获得了诺贝尔奖。然而,传统STED显微镜存在原理性局限和问题:受激辐射作用如果要在与自发辐射(寿命有机染料通常为纳秒级)竞争中占主导,通常需要高功率的超短脉冲(飞秒/皮秒)激光作为损耗激光,这往往会导致严重的光漂白、光毒性和重激发背景等问题。此外,多色STED超分辨技术和系统复杂度高、成本高、维护难。詹求强自2017年起带领研究生探索新机理,最终以STED原理性缺陷为突破口,提出全新机理解决了关键问题。上转换荧光纳米颗粒是一种纳米荧光探针,具有近红外激发、反斯托克斯位移大、无背景荧光、发光极其稳定等独特优势。上转换纳米探针通常是一个敏化-发光二元系统,敏化离子负责吸收激发光能量,然后传递给发光离子辐射波长更短的荧光。为解决STED面临的上述难题,詹求强课题组基于上转换荧光技术提出了全新的思路:抑制敏化离子和发光离子间的能量传递过程就可以切断对发光离子的能量补给,使得发光离子被“釜底抽薪”,即受激辐射诱导激发损耗(Stimulated-emission induced excitation depletion, STExD)机理。结合上转换发光的多光子非线性泵浦依赖特性(非线性效应随泵浦的光子数增多而不断增强),实现了光子数越高的荧光能级电子损耗越强烈,STExD机理具有传统STED所不具有的对荧光损耗进行非线性放大的独特效应,与之伴随的技术意义就是可以逐级降低高能级荧光损耗所需要的饱和光强,这突破了传统STED中的饱和光强理论的限制(实验测得值显著低于传统理论值)。基于此,课题组使用740 nm的激发光和1064 nm的损耗光,在钕掺杂的上转换荧光探针中实现了高达99.3%的超高损耗效率,损耗饱和光强降低至23.8 kW/cm2,比传统STED探针降低了3个数量级。结合上转换发光一对多的敏化-发光特性,STExD可以实现一对激光实现对多种UCNPs探针的光开关控制。钕离子是上转换发光常用的敏化离子,可以单独或与镱离子联合敏化多种发光离子,课题组利用镱离子的能量传递桥梁作用,仅使用一组固定波长的激光器就成功实现了铒离子,钬离子的高效荧光损耗,损耗效率分别超过90%和80%。进一步地,也分别在镨、铕、铥、铽掺杂的体系中实现了高效的荧光损耗效应,总计实现9种不同光谱探针的同时荧光损耗。以此新机理STExD为基础,课题组发展了一种基于单对低光强、近红外、连续波激光的多色超分辨显微成像技术,分别对钕(黄色),铒(红色),钬(绿色)掺杂的上转换荧光探针实现了不同颜色的超分辨成像,原始图像分辨率达34 nm,并进一步实现了钕、钬掺杂的上转换荧光双色超分辨成像。通过荧光探针的表面改性和特异性修饰,课题组成功将上转换荧光探针免疫标记到HeLa癌细胞的肌动蛋白纤维,实现了亚细胞结构的超分辨生物成像。该工作提出的STExD通用发光损耗策略巧妙地利用了上转换荧光的传能发光特性,为解决传统STED技术的问题、开发新型探针提供了新的方案,为开发低光毒性、深层组织(近红外II区损耗激光)的多色超分辨成像技术奠定了基础,在突破衍射极限的光传感、光遗传学、光刻等前沿领域也具有广泛的应用前景。华南师范大学博士研究生郭鑫、蒲锐为该论文共同第一作者,来自瑞典皇家理工学院(KTH)的刘海春博士、Jerker Widengren教授等人以及詹求强课题组2016级黄冰如、2015级吴秋生等硕士生对该课题的完成做出了重要贡献,詹求强教授为论文通讯作者,华南师范大学为论文第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目经费的支持。相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41467-022-30114-z
  • 大连化物所揭示二氧化碳高选择性电还原的“双通道”机理
    近日,大连化物所理论催化创新特区研究组(05T8组)肖建平研究员团队与电子科技大学夏川教授团队、中国科学技术大学曾杰教授团队合作在二氧化碳(CO2)转化研究中取得新进展,研发出铅单原子合金化的铜基催化剂(Pb1Cu),实现了CO2高活性、高选择性还原制备甲酸盐,并探究了该过程的理论机理。利用可再生能源进行CO2电还原是实现“双碳”目标的重要手段之一。甲酸是一种能量载体,也可作为燃料电池的液体燃料,通过CO2电还原制备甲酸是其资源化利用的重要研究方向。研究中,夏川团队和曾杰团队通过制备铅单原子合金化的铜基催化剂Pb1Cu,在实现CO2高效电还原制备甲酸盐的同时,保证了该铜基催化剂的高选择性和稳定性。肖建平团队进一步确定了Pb1Cu的催化机理及活性位点,揭示了Pb1Cu的高催化活性和高选择性的根本原因。肖建平团队建立了“双通道”二维反应相图,用于模拟CO2还原在不同催化剂表面的活性趋势变化。研究发现,不同于传统单一催化反应通道所建立的活性趋势,CO2电还原制备甲酸盐过程中存在羧酸根(COOH*)机理和甲酸根(HCOO*)机理,形成催化反应的“双通道”。因此,CO2电还原制备甲酸盐过程的活性趋势体现了双活性顶点的性质。通过反应相图活性趋势的研究,肖建平团队证明,CO2电还原制备甲酸盐反应中,Pb1Cu催化剂主要符合HCOO*机理,这说明更优的HCOO*吸附能是Pb1Cu催化剂表现出高CO2电还原活性的原因。此外,铜位点也被验证是Pb1Cu催化CO2电还原制备甲酸盐的活性位点。该研究为设计高活性和特定选择性电催化材料提供了新思路。相关研究以“Copper-catalysed Exclusive CO2 to Pure Formic Acid Conversion via Single-atom Alloying”为题,于近日发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。该工作的第一作者是中科大博士后郑婷婷,中科大博士研究生刘春晓,我所05T8组助理研究员郭辰曦。上述工作得到中科院洁净能源创新研究院合作基金、国家自然基金委、中科院B类先导专项“功能纳米系统的精准构筑原理与测量”等项目的支持。文章链接:https://doi.org/10.1038/s41565-021-00974-5
  • 喜报---中石油勘探开发研究院多功能化学驱机理研究平台项目圆满完成
    中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院提高采收率国家重点实验室于2021年3月启动的多功能化学驱机理研究平台项目历经中标、采购、安装调试等多个环节后于2021年年底圆满验收完成。多功能化学驱机理研究平台项目是针对化学驱发展及油藏对象转变的重大技术需求而集成创新研制出的一套驱油机理研究系统,包括微观可视化驱油系统、双声悬浮液滴相互作用系统和跨膜压强测量系统三个测量系统。这套系统可以实现不同化学驱体系在不同特征油藏孔隙中的可视化流动规律评价、液滴无接触操控及相互作用测试、微纳孔隙中原油启动方式的表征等测量功能。微观可视化驱油系统跨膜压强测量系统微观可视化驱油系统和跨膜压强测量系统由我司与中国石油大学(北京)和厦门大学的相关专家通力合作、系统集成而成,这两套系统得到了提高采收率国家重点实验室的认可和好评,也标志着东方德菲公司的设备系统集成业务进入了成熟阶段。双声悬浮液滴相互作用系统 双声悬浮液滴相互作用系统由德国BOROSA Acoustic Levitation公司研发生产,是目前世界首台声悬浮液滴相互作用测量系统,这不仅为中国的三次采油提供了新的研究手段,而且将三次采油的基础科学研究提高到了新的世界水平。 东方德菲将继续秉承“Leading by Professional”的理念,一如既往地为客户提供专业的服务和高质量的仪器。
  • 半导体所在硅上In线的光致相变机理研究中获进展
    自20世纪初期,量子理论对技术发展做出了重大贡献。尽管量子理论取得了成功,但由于缺乏非平衡量子系统的框架,其应用主要限于平衡系统。超短激光脉冲和自由电子加速器X射线的产生,推动了整个非平衡超快动力学领域的发展。超快现象在物理、化学和生物等领域备受关注,例如光致相变、光诱导退磁、高能离子碰撞和分子化学反应等。非平衡超快领域的实验研究成果颇丰,已成为热点。然而,实验不能给出原子尺度的原子/分子位移,故关于激发态动力学的认知存在争议。为了探讨超快动力学现象,理论模拟至关重要。为推动超快领域的发展以及揭开超快动力学过程中的诸多谜团,中国科学院半导体研究所骆军委团队和汪林望团队合作发展了一系列含时演化的算法,并将这些算法应用于不同领域。  近期,科研人员将此算法应用到Si的(111)表面In线相变中,解决了实验上的较多争议。Si的(111)表面上吸附单个铟原子层,在室温下形成Si(111)-(4×1)-In两个平行锯齿形In链组成的量子线结构(图1b),具有金属性质。当温度降低到125 K以下,In原子重新排列成具有(8×2)重构的四重晶胞扭曲六边形(图1a),伴随周期性晶格畸变产生一维电荷密度波(CDW),并打开带隙成为凝聚态物理中的绝缘体相(窄禁带半导体)(图1c)。激光脉冲辐照可以实现硅上In线在半导体相与金属相间的超快转变。然而,激光脉冲辐照下的硅上In线在转变为半导体相变后其相干声子振荡快速衰减,未出现其他量子相变材料中普遍存在的两个相间来回振荡的现象。  为了研究硅上In线在光致相变后相干声子振荡快速衰减的微观机理。该工作利用含时密度泛函理论(rt-TDDFT)方法模拟了硅上In线(In/Si(111))在激光脉冲辐照下的动力学过程,在理论上重现了实验中(图1g)观察的半导体相转变为金属相的超快过程(图1、2)。研究发现,激光脉冲把硅中的价电子激发到In线的表面态S1和S2导带,且由于S1和S2能带来自单个In锯齿链上In dimer的成键态,光激发形成使该In dimer变长的原子力,驱动In原子朝着半导体相运动,在晶格周期下In原子的集成运动形成CDW相干声子模式,导致结构相变(图3、4)。研究表明,在转变为半导体相后,S1和S2能带切换为跨越两个锯齿In链上的原子,这种能带成分的转换导致原子驱动力的方向旋转约π/6,阻止In原子在CDW声子模式中的集体运动。该研究从局域原子驱动力进行解释,为光致相变过程提供了更简单的物理图像,为实验调控结构相变提供了直观的理论指导。上述模拟均可在PWmat软件中实现。  相关研究成果以Origin of Immediate Damping of Coherent Oscillations in Photoinduced Charge-Density-Wave Transition为题,发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。研究工作得到国家自然科学基金国家杰出青年科学基金项目、中科院前沿科学重点研究计划和中科院战略性先导科技专项等的支持。图1.光诱导半导体相(CDW)到金属相相变的动力学模拟及实验对比 图2.原子结构、原子受力和光激发电子分布随时间的演化
  • 最新!瑞明生物单细胞分析仪加入PerkinElmer生命科学产品序列
    今年1月1日起,江苏瑞明生物科技有限公司的实时单细胞多模态分析仪正式加入PerkinElmer生命科学产品序列!江苏瑞明 实时原位单细胞生化分析仪(点击索取报价参数)实时单细胞多模态分析仪功能概述单细胞研究对于理解细胞的组成、生理行为与功能的多样性具有重要意义,基因组、转录组、蛋白组、代谢组学等分析技术为单细胞研究提供了有力工具。实时单细胞多模态分析仪可以实时、连续、定量检测单个活细胞的小分子含量及酶活性。核心特点主要性能实时单细胞多指标检测:实时检测单个活细胞内小分子含量(如葡萄糖、乳酸、ATP、胆固醇、Ca2+、K+等)及酶活性 (葡萄糖苷酶、鞘磷脂酶、乳酸脱氢酶等),可匹配160余种商品化试剂盒;实时亚细胞原位检测:在亚细胞水平(胞质、胞核、胞膜)实时连续、原位检测;超微量提取、注射:单细胞水平提取细胞器(如溶酶体、线粒体)、胞质进行质谱或其它平台的联用分析;单细胞注射药物、代谢剂等,并进行药效评估;活体水平检测:活体水平实时检测生化指标(用药前后、中医药针灸刺激前后)的变化。技术原理电信号检测通过电探头对细胞释放的电活性物质进行检测,如过氧化氢、一氧化氮、多巴胺、超氧阴离子等物质。通过试剂盒的量化级联反应产生的过氧化氢等电活性物质,实现单细胞小分子含量或酶活性的检测。荧光信号检测光探头传输激发光激发预染色细胞,通过光学检测系统收集细胞发射的荧光信号,荧光信号强弱反映细胞预染色指标的含量,可实现细胞整体或亚细胞激发检测。通过单细胞超微量提取注射,向单个活细胞注射荧光检测试剂盒,光探头传输激发光激发细胞的生化反应产物而产生荧光,荧光信号强弱反映细胞内相应的小分子含量或酶活。经典应用肿瘤细胞代谢肿瘤细胞异质性研究,包括糖代谢、脂代谢、蛋白代谢相关的小分子和酶活分析;结合抑制实验,研究肿瘤细胞代谢过程中关键激活酶,为抗癌药物研发提供理论基础;通过抗癌新药直接刺激细胞或配合专用探头实现细胞内送药,评估其对单细胞内代谢参数指标的影响。代表文献1) Zheng XT, Yang HB, Li CM. Optical detection of single cell lactate release for cancer metabolic analysis. Anal Chem. 2010 Jun 15 82(12):5082-7. (DOI: 10.1021/ac100074n)2) Pan R, Xu M, Jiang D, Burgess JD, Chen HY. Nanokit for single-cell electrochemical analyses. Proc Natl Acad Sci USA. 2016 Oct 11 113(41):11436-11440. (DOI: 10.1073/pnas.1609618113)3) Zheng XT, Li CM. Single living cell detection of telomerase over-expression for cancer detection by an optical fiber nanobiosensor. Biosens Bioelectron. 2010 Feb 15 25(6):1548-52.. (DOI:10.1016/j.bios.2009.11.008)4) Zheng XT, Hu W, Wang H, Yang H, Zhou W, Li CM. Bifunctional electro-optical nanoprobe to real-time detect local biochemical processes in single cells. Biosens Bioelectron. 2011 Jul 15 26(11):4484-90.(DOI:10.1016/j.bios.2011.05.007)新药研究新药研究离不开细胞学实验,实时单细胞多模态分析仪在药物研究中的常见应用:药物的极性和分子量会影响其透过细胞膜的效率,如果药物的细胞膜透性较低或未知,可以单细胞内定点注射药物并实时检测药效相关指标(Ca2+和ROS等),可以反映药物发挥作用的潜在位置;为了理解药物作用机制,需要预先判断可能的转运体、药物靶点、及涉及到的关键代谢酶,然后通过实时单细胞多模态分析仪进行验证,由于是实时的,可以添加相关抑制剂或增强剂直接进行判断验证;用于单细胞亚细胞水平的定向给药及实时原位检测药物作用效果,提供亚细胞水平药物-细胞相互作用研究的重要工具,实现单细胞层面药物保护性研究和抑制性研究,可为药物载体的单细胞层面载药能力研究和亚细胞层面的定位提供选择性平台。代表文献1)Xin T Z , Peng C , Chang M L . Anticancer Efficacy and Subcellular Site of Action Investigated by Real‐Time Monitoring of Cellular Responses to Localized Drug Delivery in Single Cells[J]. Small, 2012, 8(17):2670-2674. (DOI: 10.1002/smll.201102636)2)Yuning Han, Bin Hu, Mingyu Wang, Yang Yang, Li Zhang, Juan Zhou*, Jinghua Chen*. pH-Sensitive Tumor-Targeted Hyperbranched System Based on Glycogen Nanoparticles for Liver Cancer Therapy, Applied Materials Today, 2020, 18, 100521.(DOI: 10.1016/j.apmt.2019.100521)神经领域应用单细胞胞质的超微量抽提,和质谱平台联用完成递质成分的分析;纳米级探头实现单个神经细胞或脑组织的小分子电化学检测。代表文献1)Molecular profiling of single axons and dendrites in living neurons using electrosyringe-assisted electrospray mass spectrometry[J]. Analyst, 2019, 144 2) Development of Au Disk Nanoelectrode Down to 3 nm in Radius for Detection of Dopamine Release from a Single Cell[J]. Analytical Chemistry, 2015, 87(11):5531.3)Electrochemically Probing Dynamics of Ascorbate during Cytotoxic Edema in Living Rat Brain[J]. Journal of the American Chemical Society, 2020, 142(45):19012-19016.活体研究中医药领域,可对特定穴位血清素(5-羟色胺)、一氧化氮、乙酰胆碱、抗坏血酸等关键指标的实时监测,可配合组织解剖学实验,研究不同组织类型的指标差异,辅助针灸机理研究;活体动物模型在体检测,辅助肿瘤疾病药物研究。代表文献1)Li, YT., Tang, LN., Ning, Y. et al. In vivo Monitoring of Serotonin by Nanomaterial Functionalized Acupuncture Needle. Sci Rep 6, 28018 (2016). (DOI: https://doi.org/10.1038/srep28018)2)Tang, L., Li, Y., Xie, H. et al. A sensitive acupuncture needle microsensor for real-time monitoring of nitric oxide in acupoints of rats. Sci Rep 7, 6446 (2017). (DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-017-06657-3)3)Tang, L., Du, D., Yang, F. et al. Preparation of Graphene-Modified Acupuncture Needle and Its Application in Detecting Neurotransmitters. Sci Rep 5, 11627 (2015). (DOI: https://doi.org/10.1038/srep11627)关于江苏瑞明(点击进入在线展位)江苏瑞明生物科技有限公司是一家集研发、生产与销售单细胞检测仪及其它高端生物化学检测设备的高科技企业。公司坐落于风景宜人的江苏省宜兴经济技术开发区光电子产业园。公司目前的主要产品为纳米光电生化检测仪,该设备采用世界首创且具有自主知识产权的技术,将精密光、电探测与纳米加工有机的结合为一体,实现了对单个活细胞在亚细胞水平的实时在线同时检测,填补了国内在此单细胞检测领域的空白。此设备在生命科学、医学、药理学或毒理学、农业、食品科学、生物能源等领域有着广泛的应用。公司目前主要产品有四大类,仪器设备、耗材、试剂和微流控及生物芯片。公司已有发明专利十几项,高新技术产品多项。(更多详情点击查看)
  • “热火”的表面增强拉曼——第十九届全国光散射学术会议之分会场
    p    strong 仪器信息网讯 /strong 2017年12月2-4日,第十九届全国光散射学术会议(CNCLS19)在广州中山大学召开。CNCLS19是由中国物理学会光散射专业委员会主办、中山大学承办、吉林大学协办。据中山大学陈建教授介绍,本次会议共收到来自英国、德国、韩国、新加坡、港澳地区、国内90余家高校和科研院所的论文投稿300余篇,注册参会人数450余人,大会特邀报告6篇、分会邀请报告43篇、分会口头报告63篇、墙报160多篇。为了更好地交流,在大会报告环节之外,CNCLS19分为物理材料、表面增强拉曼、食品安全/生物医学/刑侦及其它等3个分会场进行邀请报告和口头报告,同时还专门设置了厂商技术交流报告分会场。 /p p   1928年,印度物理学家拉曼(Raman)首次在实验中观察到拉曼散射光,并因此荣获了1930年的诺贝尔物理学奖。但是,信号弱这个与生俱来的缺点在很大程度上限制了拉曼光谱在各方面的应用。直到,1974年,Fleischmann等人第一次在吡啶吸附的粗糙银电极上观察到表面增强拉曼散射(SERS)信号。SERS是指当一些分子被吸附到某些粗糙的金属(如银、铜、金等) 表面上时,它们的拉曼散射强度会增加10 sup 4 /sup ~10 sup 6 /sup 倍。由于表面增强效应可以使拉曼强度增大几个数量级,提供了极高的表面检测灵敏度,为人们刻画了很好的应用前景,在国际上很快就掀起了SERS研究的热潮。80年代初,中国就开始了SERS的相关研究工作。近几年越来越多的课题组踏入这个领域,几乎呈指数增长。 /p p style=" text-align: center " img title=" SERS现场.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/360208f8-b880-4bfd-8223-3db9852aa5cf.jpg" / /p p style=" text-align: center " 表面增强拉曼分会场现场 /p p   CNCLS19表面增强拉曼分会场的“热火”也正是体现了这一发展状况。12月2日下午,仪器信息网编辑驻足表面增强拉曼分会场。当然,这个分会场除了SERS,还有针尖增强拉曼散射(TERS)的研究工作。TERS是扫描探针显微镜与拉曼探测系统相结合的一门技术,可实现纳米级的空间分辨。TERS概念首先是由J. Wessel等在1985年提出的。2000年,四个研究小组几乎同时报道了TERS实验结果。10多年来,TERS研究取得了很大进展。 /p p   CNCLS19表面增强拉曼分会场共安排了15个邀请报告、21个口头报告,报告内容多围绕着表面增强基底的制备及其机理或应用研究。下面,将部分精彩报告进行摘录。 /p p style=" text-align: center " img title=" 杨良保.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/15834289-0800-47e4-beab-75a2e1434e1f.jpg" / /p p style=" text-align: center " 中国科学院合肥智能机械研究所 杨良保研究员 /p p style=" text-align: center " 报告题目:SERRS Strategy Sensitively and Selectively Detect the Biological Basis of Acupuncture /p p   杨良保研究员介绍了近年来关于SERS在针灸中研究工作的进展。针对高灵敏度检测针刺物质难点、围绕关键的科学问题——如何提高检测的灵敏度和选择性,杨良保提出了将活性基底与有效的前处理方案相结合的策略。并且展望未来该团队将把SERS与针灸结合实现原位跟踪、实时检测,进而阐明部分作用机制。 /p p style=" text-align: center " img title=" 张正龙.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/e488f5cd-524b-4a28-8c81-f942013fe86d.jpg" / /p p style=" text-align: center " 陕西师范大学 张正龙研究员 /p p style=" text-align: center " 报告题目:针尖增强拉曼光谱学中的表面等离激元催化 /p p   张正龙研究员报告中介绍了一种新的催化化学反应理论,即等离激元催化。根据该理论,表面等离激元在金属表面振荡衰减后,会释放出“热电子”,而这种“热电子”在催化反应中扮演重要角色。张正龙研究员利用TERS技术实现了分子催化化学反应,并实现了对原位催化反应动力学过程的原位观测。 /p p style=" text-align: center " img title=" 谢微.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/cebad7e5-4fa0-4713-97b8-92419e7af776.jpg" / /p p style=" text-align: center " 南开大学 谢微研究员 /p p style=" text-align: center " 报告题目:非均相催化反应的SERS原位检测研究 /p p   非均相催化剂因已于分离,在化工、能源、环境等领域有很好的应用前景。由于SERS的高灵敏度、高特异性,以及很好的表面选择性,可以用于非均相催化反应进行原位分析,而其实现的关键在于催化活性等离激元双功能纳米结构的制备。谢微研究员的报告中介绍了其团队设计合成了几种双功能SERS基底纳米粒子,通过模型反应初步实现了金、银、铂等纳米粒子催化反应的SERS检测。 /p p style=" text-align: center " img title=" 赵艳.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/6895ff5a-4b5b-49ec-8d78-1c480e4544ca.jpg" / /p p style=" text-align: center " 北京工业大学 赵艳副研究员 /p p style=" text-align: center " 报告题目:周期性金/银球形纳米阵列制备及非偏振依赖SERS机理研究 /p p   在周期性贵金属球形纳米粒子制备领域,目前缺乏一套能够可靠实现单纳米粒子尺寸小于100nm、粒子间距小于40nm的周期性贵金属球形纳米粒子阵列低成本、大面积制备技术。采用镀膜融塑法依托AAO纳米碗阵列,赵艳副研究员成功解决了该技术难题。并且其所制备的出的周期性银球形纳米粒子阵列不仅在全可见波段都具有良好的SERS活性,同时还展现出了非偏振依赖SERS特性。进而,赵艳副研究员进行相关工作解释了非偏振依赖SERS机理。 /p p & nbsp /p
  • 云南省动物模型与人类疾病机理重点实验室通过验收
    7月19日,云南省科技厅基础研究处率验收专家组一行对中国科学院昆明动物研究所承担建设的云南省动物模型与人类疾病机理重点实验室进行了验收。云南省科学技术厅副厅长王建华出席了验收会。   昆明动物所副所长王文首先代表研究所对与会领导及专家表示欢迎,希望大家对实验室的建设和未来发展提出宝贵建议。随后,省科技厅详细介绍了验收要求及验收专家组成员,验收会正式开始。   验收专家组首先对重点实验室进行了现场考察,接着认真听取了省重点实验室主任的工作汇报,对实验室的学科方向、在建设期内承担的重大项目、取得的科研成果、人才引进与培养、管理规章、基础建设以及体制机制等方面进行了认真细致的审阅和质询。   验收专家组认为,该重点实验室通过交叉学科的集群攻关,利用西南地区丰富多样的生物资源,创建特色动物模型如树鼩和猴模型,致力于生命科学前沿和重大疾病机理研究,在国内外形成了特色。   验收专家组经商议认为,该重点实验室完成了培育计划任务书所规定的各项指标,一致同意通过验收。
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