Influence of Surface Stress on Frequency of Microcantilever-Based Biosensors (vol 10, pg 307, 2004)

Microcantilever-based biosensors have been found increasing applications in physical, chemical, and biological fields in recent years. When biosensors are used in those fields, surface stress and mass variations due to bio-molecular binding can cause the microcantilever deform or the shift of frequency. These simple biosensors allow biologists to study surface biochemistry on a micro or nano scale and offer new opportunities in developing microscopic biomedical analysis with unique characteristics. To compare and illustrate the influence of the surface stress on the frequency and avoid unnecessary and complicated numerical solution of the resonance frequency, some dimensionless numbers are derived in this paper by making governing equations dimensionless. Meanwhile, in order to analyze the influence of the general surface stress on the frequency, a new model is put forward, and the frequency of the microcantilever is calculated by using the subspace iteration method and the Rayleigh method. The sensitivity of microcantilever is also discussed. (19 refs.)

中国科学院力学研究所2004年科研工作总结与思考

2004年，力学所以国家科技中长期规划和中国科学院中长期科技发展规划的制定为牵引，以筹划进入中科院院“三期”创新、争取承担“十一丑，国家和中科院重大科研项目为动力，持续、多层面地进行了研究所发展规划的论证．在此基础上提出了发展蓝图，即6个主要的学科方向（微重力科学和空间技术、高温气体动力学与跨大气层飞行、微尺度力学与微系统、工艺力学与材料设计、海洋与环境工程、生物力学与生物工程），4个科研平台（微重力科学平台、高超声速飞行技术平台、微／跨尺度力学平台、海洋工程研究平台）包含的基本科学问题是复杂介质和极端条件下的力学行为． 2004年，力学所成功主办了以“第24届世界激波大会”、“第六届世界计算力学大会”（联合）为代表的3次大型国际会议；郑哲敏院士当选工UTAM执委．这是力学所不断提升和国内外学术交流的深入和广泛程度的具体体现．

丝绸之路上的古代玻璃研究: 2004年乌鲁木齐中国北方古玻璃研讨会和2005年上海国际玻璃考古研讨会论文集

本书首次系统地介绍了中国古代玻璃技术的起源和发展以及对外传播,并汇集了丰富的中外专家对北方(沙漠)丝绸之路,特别是新疆地区(古称西域)古代玻璃的出土历史和背景、外观特征和化学成分的研究结果,系统介绍了丝绸之路对中国古代玻璃技术和艺术发展的影响。

山东山旺中新世植物重要类群演化生物学与古气候定量重建的研究

　　早在20世纪三十年代，前人发现山旺中新世具有丰富的植物化石，枝叶、果实、花保存完好。1940年我国植物学家胡先骗与美国加州大学钱耐发表研究专著《中国山东山旺中新世植物群》，报道了30科61属84种植物，为最早系统地进行山旺植物研究的奠基之作，至今仍然具有很高的科学价值和国际影响。1946年布朗发表论文涉及山旺部分属种修订工作。1951年斯行健发表文章：评胡先骗与钱耐著“山东中新统植物群”， 对部分属种鉴定提出异议。1978年植物所与南古所老一辈科学家又作了大量补充与修订，完成合著《中国新生代植物》，该书对山旺植物群进行了系统整理，总计43科87属125种植物，奠定了 山旺植物群的基本面貌。此后，山旺植物群陆续有新的类群添加。目前所知山旺植物群主要以温带落叶植物为主混生了部分亚热带常绿和落叶阔叶植物。该植物群不仅种类繁多，数量丰富，而且保存完整，是我国新生代植物群中研究程度最好的代表。 尽管山旺研究已经取得如此丰富的成果，但是在Hu&Chaney (1940)研究山旺植物群之后的长达60年里( 1940-1999)，关于山旺叶、果实与花的研究仅局限于外部的形态描述，缺乏对其进行细胞形态结构和角质层等结构植物学的实验分析研究，从而大大制约了对该植物群性质的理解和类群演化生物学的深入的研究。 近年来我们通过与国际国内同行的广泛合作，运用国际古植物学研究的新技术、新方法，如叶结构分析、角质层分析、细胞形态结构分析等，在光学显微镜与电子显微镜不同层次的观察上，将植物体外部形态学与内部细胞结构研究相结合，开展对山旺植物群的类群研究，取得了重要进展。我们首次成功提取了山旺植物“阿斯羌属”(As tronium)的角质层，并观察到气孔器结构，为该类群的正确修订提供了确凿的生物学证据，建立了化石新属钱耐属(Wang andManchester，2000)。山旺中新世地层中过去报道存在大量的“阿斯羌”花化石，为五个萼片宿存的辐射对称的花，果实球形，一枚，项生。这种生殖结构也普遍见于欧洲大陆的中新世地层和北美大陆美国的始新世地层中。欧洲人Heer在1859年提出它属于分布于东亚的旋花科的飞蛾藤属(Porana)植物; Weyland在1937年认为它应当是热带龙脑香科非洲马达加斯加岛屿特有分布的Mono tes属植物;美国人MacGinitie在1953年认为它属于分布于南美的漆树科的阿斯羌属(Astronium)植物，其确切系统位置众说纷纭。在中国新生代植物一书中，采用了美国人MacGinitie在1953年的观点，称之为阿斯羌花。斯行健先生认为是旋花科的飞蛾藤属植物。 我们调查了密苏里北京植物园标本馆馆藏的南美和非洲标本，以及哈佛大学标本馆的馆藏东亚标本，对上述科属现存植物的花结构进行了全面的详细研究。发现5个萼片宿存的辐射对称的花见于多个不同的科属类群，是一种趋同演化性状，而萼片脉纹与表皮细胞气孔器排列、果实形态与数目等特征在上述不同类群中极易区分。因而逐一排除了属于上述现存类群的可能性。我们研究的山旺与北美的化石标本显示的果实个体发育过程与现存植物苦木科苦木属(Picrasma)的果实发育相似，果实发育早期为5枚分离，后期3-4枚退化，仅1-2枚，通常为1枚球形果实留存，花瓣脱落，萼片宿存。但是，它们二者在果实形态与萼片表皮结构上，仍存在很大差异。现在认为它属于一个绝灭的植物类群，化石的系统位置尚无法放入现存的科属系统，可能接近于苦木科。因此，建立了一个化石新属钱耐属(Chaneya)。目前，该属包含二个种，一个分布于北美始新世地层，另一个分布于东亚中新世地层，欧洲的材料由于缺乏深入研究，尚无法确定归属。钱耐属在北半球第三纪地层中呈东亚北美间断分布。钱耐属的研究，不仅为探讨东亚与北美植物区系的联系和植物类群的分化历史提供了重要的证据(Wang and Manchester，2000)，更为深入探讨山旺化石植物重要类群的结构与演化生物学研究提供了成功的范例。 山旺的榉属(Zelkova)是山旺植物群的一个常见分子。榉属是欧亚大陆分布的植物，现存6种，在欧亚大陆第三纪地层中发现了大量的榉属化石，包括果实与叶连生的枝条。在北美大陆虽然有榉属化石报道，但是由于缺乏果实，仅靠叶的特征难以令人信服，榉属是否存在于北美仍有争议( Manchester，1989;Manchester，个人通讯)。近年基于我们在山旺组发现和采集到大量的榉属离散叶片以及联生有果实和叶的生殖枝条的深入研究，获得了化石叶结构、表皮细胞、表皮毛、气孔器、核果的大量结构生物学信息。通过与奥地利维也纳大学的 Ferguson教授合作，建立了欧亚现存榉属6个种的生物学形态与结构信息参照系，古今对比结果清楚表明山旺榉的叶缘齿式结构及表皮特征组合最接近我国南部分布的Z. schneideriana，而不是Hu and Chaney (1940)建议的广布于东亚的Z serrata，也明显不同于欧亚大陆共有、分布于西亚伊朗和东欧高加索地区的Z. carpinifolia。常见于欧洲第三纪的翁格榉(Z. ungeri)在形态学更接近Z.carpinifolia。因此，山旺榉明显不同于翁格榉，有其独立的种级特征，应建立东亚中新世榉属的一新种一山旺榉(Z shanwangensis sp. nov.)。榉属在欧亚大陆上的种级分化可能至少在中中新世即已出现。 我们1995年报道了山旺中新世地层发现中国特有植物杜仲化石，并利用先进的电子显微镜设备，找到了确凿无疑的原位化石杜仲特殊胶丝结构直接证据。《美国植物学报》1997年发表文章评论这是目前我国唯一可靠的、保存有精美的胶丝细胞结构的杜仲化石。近年我们迸一步采用古今结合的方法，运用自创的“特有种气候分析法”，对中国重要特有植物杜仲开展了多学科综合研究，利用现存杜仲种子春季萌发需要特定温度的生理学研究结果，结合自然分布区的温度分布，定量恢复了山旺中新世古春季温度数值;该项研究工作的论文列入著名国际SCI刊物《美国植物学报》2003年1月第一期首篇文章。美国植物学报评审人评价：这是应用现代植物实验数据解决地质时期古气候学问题的一个极好例子，是经典之说“现代是（认知）过去的钥匙”的例证，更是当前古植物学研究的一个范例。该文作出的重要贡献体现在如下几个方面：1、提供了现代植物生理生态的实验数据;2、提供了古植物学研究需要的解剖学证据（胶丝）;3、更正了古生物地理方面的一个假说（杜仲何时在中国出现）; 4、提出了一个解答古气候学问题的新方法。 最后一点实际上也是最重要的一点。” 油杉属的研究显示该属现代有三个种，生活在东亚中国，越南和老挝。它曾经在北半球广泛分布，以球果、种鳞、具翅的种子、木材等形式保存在新生代第三纪地层中，如已经有报道的北美大陆美国俄勒冈渐新世和中新世，欧洲中部中新世，亚洲日本中新世和上新世，俄罗斯远东渐新世到中新世地层。本次山旺中中新世与美国俄勒冈渐新世Rujada flora发现的油杉，接近现存油杉属的属型种油杉。北美中新世和亚洲日本中新世和上新世报道了接近于现存种铁坚油杉的化石。这些证据反映了东亚与北美第三纪植物区系的联系远比今天密切，油杉在北美中新世末期后、在欧洲早更新世之后和在东亚日本上新世结束，在上述地区消失。油杉今天仅孑遗分布于东亚中国秦岭以南、雅砻江以东，长江以南及台湾、海南岛和越南、老挝等亚热带至热带北缘的低山、丘陵山区。山旺油杉的球果化石具有现存油杉和铁坚油杉复合种的特征，可能代表了兼具中国两种油杉共同特征的一个早期类型，由此也表明油杉和铁坚油杉的物种分化在中国有可能是1500万年以来发生的新近事件。同时，油杉球果（松科）的首次发现，解决了山东山旺中中新世化石产地有无裸子植物这个长达半个世纪的争论(Hu andChaney，1940：斯行健，1951)，进一步确证了山旺中中新世气候为亚热带山地气候类型。

香溪河流域浮游植物调查与水质评价

报道了1996年10月～1997年7月和2003年对香溪河流域浮游植物2周年的调查结果。数据显示,香溪河流域的浮游植物主要由硅藻、绿藻和蓝藻组成。1996～1997年硅藻的种类最多,绿藻次之,蓝藻居第3位;2003年绿藻的种类数跃居首位,硅藻次之,其它藻类亦有不同程度的变化。藻类的细胞密度表现出明显的季节变化,最高、最低值分别出现在夏季和冬季。应用Margalef多样性指数和Menkinick多样性指数对香溪河流域的水质进行评价的结果显示:2003年该流域的水质营养等级为中-富营养型,水环境质量较6年前有

Upconversion emission of a Er3+-doped glass microsphere under 633 nm excitation (vol 35, pg 353, 2004)

　

半导体纳米结构物理性质的理论研究--2004年国家自然科学二等奖获奖项目介绍

半导体纳米结构是纳米材料的一个重要组成部分,纳米结构的电子和光子器件将成为下一代微电子和光电子器件的核心.半导体纳米结构有多种多样,如自组织量子点、纳米晶体、硅团簇、量子结构等,它们可以制成各种纳米电子学器件.根据以上几类半导体纳米结构,文章介绍的获奖项目提出了研究半导体纳米结构电子结构的四个理论,并利用这些理论研究了它们的电子态和物理性质,发现了许多新的效应.这些理论包括

我国半导体科学领域基础研究迈入新阶段--国家自然科学基金半导体学科2004年申请概况分析

2004年国家自然科学基金委员会半导体学科受理的面上项目申请数终于有了突破,文中介绍了2004年半导体学科基金申请与资助概况,分析半导体学科受理申请的近期动态,介绍学科拟采取的对策,并附2004年半导体学科批准资助的面上项目及重点项目,供广大科研人员参考.

1973年至2004年贵州喀斯特山区石漠化风险格局的变化——以普定后寨地下河流域中下游为例

以贵州省普定后寨地下河流域中下游为例,采用景观生态学的研究方法,利用多时相多数据源的遥感影像(1973年的航片、1995年的TM影像及2004年的SPOT-5影像),从不同等级石漠化风险的角度分析了研究区近30多年来的石漠化风险格局变化的特征,以期了解喀斯特高原山区的石漠化变化特征规律。结果表明:从景观水平上来看,整个区域的景观正在向程度更高的石漠化风险的方向发展,表现为极低度石漠化风险斑块的面积呈现出逐渐减少的趋势,而高度和极高度石漠化风险斑块的面积却呈现出不断增加的趋势;从斑块类型水平上来看,不同等级的石漠化风险斑块的变化差异明显,在变化幅度和变化趋势上都存在差异,其中极低度石漠化风险斑块面积变化最为明显,呈现出大幅度的下降,而变化最不明显的是低度石漠化风险斑块,无明显的增减趋势。

大连市2000～2004年农业生态系统能值分析

能值为环境、资源、人类劳务、信息和发展决策的分析评价提供了新尺度。为了更好地评价大连市农业种植业对太阳能资源的利用情况和大连市农业的可持续发展情况,本文在简单阐述能值分析理论基础上,运用能值分析方法,计算分析大连市2000年到2004年农业生态系统的能值投入与产出,并根据实际情况构建了能值分析指标体系。从净能值产出率和环境负荷力角度来量化分析大连市农业系统的发展状况。结果表明:从2000年到2004年,大连市农业生态系统净能值产出率分别为9.48、9.24、8.52、8.00和7.59,环境负荷力分别为10.21、11.49、6.26、10.41和9.03。大连市农业生态系统发展整体处于较好态势,但对环境的压力较大,应进一步加大其高科技含量的能值投入,以促进农业系统的更好发展。