Feature Activated Molecular Dynamics: Parallelization and Application to Systems with Globally Varying Mechanical Fields

A recently developed hybrid molecular dynamics method (Feature Activated Molecular Dynamics, or FAMD), which was originally designed to extend the scope of certain types of molecular dynamics simulations, is extended here in two ways. First, the method is modified to execute on parallel computer architectures using the MPI communication interface. The parallel FAMD algorithm is demonstrated to be computationally efficient and to substantially increase the length scales accessible with molecular dynamics. The performance of the parallel algorithm is demonstrated using a crystalline system containing 1× 10⁶ atoms, in which 1000 supersaturated self-interstitials are introduced and allowed to aggregate for about 4 ns. In the second part of this paper, the FAMD method is applied to problems in which spatio-temporally varying stress fields are present throughout the simulation cell. In particular, we consider the evolution of a spherical void in a hydrostatically stressed silicon crystal and show that the method can capture the extremely rapid void cavitation dynamics following material failure. Once again, the FAMD approach is demonstrated to provide substantial computational advantages over standard molecular dynamics.     

陀螺上点的运动轨迹的研究

本文涉及陀螺上一个点的运动轨迹的研究，并用微机画出轨迹图．     

高压合成聚碳硅烷的分子量分布与可纺性

采用高压合成方法合成了聚碳硅烷（PCS）,研究了高低分子含量、分散系数对PCS软化点、分子量分布及可纺性的影响。结果表明,可以用软化点加分子量分布来判断PCS的熔融可纺性．当PCS的软化点低于200℃,分散系数小于1．8,高、中分子含量比例小于0．1时,可纺性很好;随着分子量的增大,软化点的升高,高分子含量增加,分子量分布宽化,可纺性开始变差,当软化点大于260℃,分散系数大于2．2,高、中分子含量比例大于0,3时,可纺性很差,甚至失去可纺性。要得到软化点高、分散系数低、可纺性好的PCS,必须控制PCS的高、中分子含量比例约为0．1～0．3,低、中分子含量比例约0．8左右,分散系数约为1．8～2．2。     

PSf-DMAc-醇类非溶剂体系中非溶剂沉淀能力的研究

对聚砜(PSf)-二甲基乙酰胺(DMAc)-醇类非溶剂构成的制膜体系的热力学特性进行了研究,计算出这些体系的双结点线,并用这些醇类非溶剂通过光散射法进行浊点滴定实验,浊点曲线与双结点线基本重合,验证了双结点线的计算结果.计算和实验结果均证实,不同的醇类非溶剂对PSf-DMAc溶液的沉淀能力依次为:水>丙三醇>1,2-丙二醇>乙醇>异丙醇>异丁醇>异戊醇;同时,以水及IBA作非溶剂为例,观察了所得膜的截面结构及性能:随非溶剂沉淀能力增强,膜由皮层较厚而致密的结构逐渐转变为皮层较薄的典型非对称膜结构;膜的通透率更高,选择性更低.所得膜结构和性能对双结点线和浊点实验得到的结果进行了验证.这些研究对不同组成的聚合物溶液实际成膜有一定的指导意义.     

点浇口模具新型结构设计

分析了浇口尺寸对制品成型的重要性,并针对一种圆筒形制品,设计了一种结构简单的点浇口成型模具结构。该模具浇口尺寸修正方便,为类似的制品设计提供了参考。     

聚合物PPES/PPEK/PPESK-NMP-H2O三元体系的相行为研究(Ⅰ)浊点与饱和吸附量测定

采用浊点滴定法实验测定了新型成膜聚合物杂萘联苯聚芳醚砜(PPES)、杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)和杂萘联苯聚芳醚砜酮(PPESK)的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液分别在3种不同温度(25,50和75℃)下用水滴定时的浊点数据.并用线性浊点方程对所得实验结果进行了参数回归,线性度甚佳.采用平板刮膜法制备了PPES,PPEK和PPESK的致密膜,并用称重法测定了3种聚合物膜对水的饱和吸附量,进而根据Flory-Rehner理论计算了聚合物与沉淀剂水之间的Flory-Huggins相互作用参数.为进一步理论计算PPES,PPEK和PPESKNMP-H2O的三元相图提供了基础数据.     

β‐D‐Glucosidase Assisted Gold Dissolution as Non‐Optical and Quantifiable Detection Technique for Immunoassays

Immunoassays are used for detecting protein targets for various applications. Here, a modification of immunoassays to allow a purely electrical detection of the target protein concentration is shown. The modification comprises a β‐D‐glucosidase as reporter enzyme and a cyanogenic glycoside as substrate. The enzymatic reaction produces cyanide in small quantities. For electrical detection of the cyanide, a novel sensor is developed, based on a gold micro wire. The cyanide dissolves the gold wire and changes the electrical resistance of the wire. Monitoring the resistance change allows a quantitative measurement of the target human C‐reactive protein (an inflammatory marker) in blood plasma in the physiological relevant concentration range.     

标量衍射理论的非傍轴修正

当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时,傍轴近似不再成立.用微扰级数法处理非傍轴光束的传播问题,数值计算发现,对受硬边光阑限制的光束,由于高频分量的贡献,当传输距离较大时,高阶级数解的修正效果不好,甚至失效,级数解的有效范围将受到很大限制.在标量衍射理论角谱表示的基础上,以平面波圆孔衍射为例,给出了衍射场的非傍轴修正解,得到的非傍轴修正解避免了级数解本身在数学上的发散性问题,并在一定条件下,可过渡到级数解,并且指出在近场或非傍轴区对傍轴解进行高阶修正的必要性和有效性.     

一种基于粒子滤波的任意姿态头部椭圆轮廓跟踪方法

结合粒子滤波思想,给出了一种适用于复杂背景和较远距离下跟踪任意姿态人体头部椭圆轮廓的方法.该方法采用双重随机采样策略,即在预测值附近通过均匀采样产生初始粒子以保证其多样性,在权值更新后对具有较高权值的粒子进行高斯采样以保证重采样过程的快速收敛性.在权值更新过程中,利用分块颜色直方图实现模板椭圆同粒子椭圆之间的颜色匹配,利用最大梯度距离测度(DMG)对粒子椭圆的边缘拟合程度进行度量,最后利用D-S证据思想对上述两种测度进行融合.实验结果不仅验证了此方法对于复杂背景和人体头部的任意姿态具有较强的鲁棒性和有效性,而且证实,此方法也适用于相对较远的距离范围.     

冷却速率对洋葱内表皮细胞结构的影响

本文通过控制冷却速率观测了洋葱内表皮细胞结构的动态变化,根据透光强度定量分析了胞内冰晶对细胞结构的影响,对内压与体积的变化关系进行讨论,并研究了冷却速率对过冷度、结晶时间及细胞形变的影响。结果表明:冷却速率越慢,细胞内产生的冰晶数量越少,体积越大,对细胞造成的机械损伤越大。冷却速率从2℃/min升至90℃/min时,细胞的平均灰度值下降了37.2%;体积随内压的增大而减小,内压变化越大,细胞结构的变化越显著,在2℃/min时,冷却-复温后,内压增大了0.388×10~(-2) Pa,体积减小了2.264×10~(-13) m~3。冷却速率对细胞的过冷度、结晶时间及变形量影响显著,在90℃/min时,冷却-复温后相对体积变化为1.24%。