Thermodynamic properties of Cu-3(CO3)(2)(OH)(2) and the spin-1/2 distorted diamond Heisenberg chain

The thermodynamic properties of the spin-1/2 diamond quantum Heisenberg chain model have been investigated by means of the transfer matrix renormalization group (TMRG) method. Considering different crystal structures, by changing the interactions among different spins and the external magnetic fields, we first investigate the magnetic susceptibility, magnetization, and specific heat of the distorted diamond chain as a model of ferrimagnetic spin systems. The susceptibility and the specific heat show different features for different ferromagnetic (F) and antiferromagnetic (AF) interactions and different magnetic fields. A 1/3 magnetization plateau is observed at low temperature in a magnetization curve. Then, we discuss the theoretical mechanism of the double-peak structure of the magnetic susceptibility and the three-peak structure of the specific heat of the compound Cu-3(CO3)(2)(OH)(2), on which an elegant measurement was performed by Kikuchi [Phys. Rev. Lett. 94, 227201 (2005)]. Our computed results are consistent with the main characteristics of the experimental data. Meanwhile, we find that the double-peak structure of susceptibility can be found in several different kinds of spin interactions in the diamond chain. Moreover, a three-peak behavior is observed in the TMRG results of magnetic susceptibility. In addition, we perform calculations relevant for some experiments and explain the characteristics of these materials. (c) 2007 American Institute of Physics.

Photoinduced voltage shift in a three-barrier, two-well resonant tunneling structure integrated with a 1.2-mu m-thick n-type GaAs layer

By integrating a three-barrier, two-well resonant tunneling structure with a 1.2-mu m-thick, slightly doped n-GaAs layer, a photoinduced voltage shift on the order of magnitude of 100 mV in resonant current peaks has been verified at an irradiance of low light power density. The 1.2-mu m-thick, slightly doped n-GaAs layer manifests itself of playing an important role in enhancing photoelectric sensitivity. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Operational characteristics of a 1.2-MW biomass gasification and power generation plant

In this study, we analyzed the operational characteristics of a 1.2-MW rice husk gasification and power generation plant located in Changxing, Zhejiang province, China. The influences of gasification temperature, equivalence ratio (ER), feeding rate and rice husk water content on the gasification characteristics in a fluidized bed gasifier were investigated. The axial temperature profile in the dense phase of the gasifier showed that inadequate fluidization occurred inside the bed, and that the temperature was closely related to changes in ER and feeding rate. The bed temperature increased linearly with increasing ER when the feeding rate was kept constant, while a higher feeding rate corresponded to a lower bed temperature at fixed ER. The gas heating value decreased with increasing temperature, while the feeding rate had little effect. When the gasification temperature was 700-800C, the gas heating value ranged from 5450-6400kJ/Nm3. The water content of the rice husk had an obvious influence on the operation of the gasifier: increases in water content up to 15% resulted in increasing ER and gas yield, while water contents above 15% caused aberrant temperature fluctuations. The problems in this plant are discussed in the light of operational experience of MW-scale biomass gasification and power generation plants.

钼体系催化合成1,2－聚丁二烯的研究

本工作通过较系统地研究Ziegler-Natta型钼催化体系对丁二烯聚合的催化作用，发现一类活性很高的钼催化剂。此类催化剂以无毒，资源丰富的加氢汽油为溶剂，活性已接近工业化的Ni、Co、Ti等体系。同时，本工作又找到了大幅度调节聚合物分子量和链结构的方法，发现了具有活性聚合特点的钼催化体系，初步考察了钼体系催化丁二烯聚合的动力学行为；并利用红外光谱，~(13)C-NRM、X-射线衍射和热分析等方法研究了所得聚合物的链结构和聚集态结构，对聚合物的基本性能也进行了初步考察，发现所得聚合物的一些基本性能超过天然橡胶。此类高活性钼催化剂由MoCl_4OR和(i-Bu)_2AlOAr组成，R为C_(8-18)烷基，Ar为芳基。本催化体系在70 ℃下催化丁二烯聚合时，催化剂用量为Mo/J摩尔比等于4 * 10~(-5)时，转化率可达78％。本体系聚合物分子量可用烯丙基卤等调节，其中烯丙基碘的效果最好。在Mo/J = 8 * 10~(-5)时，烯丙基碘/Mo摩尔比为0.1时即可使聚合物分子量下降约50万；烯丙基碘/Mo摩尔比为10时，聚合物重均分子量即小于20万（不加烯丙基碘为270万）。本体系聚合物分子量分布很窄，聚合温度为30 - 70 ℃时，_W/_n为1.5-2.0；_W/_n与聚合温度呈直线关系，利用外推法估计和动力学考察，本体系在－18 ℃左右有可能引发活性聚合。本体系聚丁二烯含有85％以上1,2－链节，其1，2-链节含量也可以用某些极性添加剂来调节。利用烯丙基碘做调节剂，可制得1,2－链节含量高达98％的聚丁二烯。烯丙基碘还可以调节聚合物链节的立体构型和序列分布；随着烯丙基碘用量的增加，间同1,2－链节增多，全同和无规1,2－链节减少，序列分布的有规性增加，链结构趋于规整。根据动力学初步研究结果，本体系催化丁二烯聚合的速度对单体浓度呈一级关系，表现活化能为17.07千卡／摩卡，催化剂利用率为4％，链增长速度常数为: k_(p30℃) = 40 (升／摩尔·分，下同), k_(p40℃) = 97, k_(p50℃) = 267, k_(p60℃) = 508, k_(p70℃) = 12077。本体系聚合物在烯丙基碘/Mo摩尔比小于2时，无论静态或拉伸下均为无定型；烯丙基碘/Mo摩尔比大于2而小于8时，静态下为无定型，而拉伸时产生结晶，与天然橡胶类似；烯丙基碘／Mo摩尔比大于8时，静态下亦有一定程度的结果。

无定形1，2－聚丁二烯的分子链结构和分子链的相互作用

聚合物的结构决定了它的分子链的运动，分子链的运动又可表征聚合物的结构，而且聚合物的宏观性质又受到它的微观运动的影响。因此有目的地开发各种聚合物材料，充分利用其独特的性质，都离不开研究它的微观运动。这就是结构－性能－运动的关系。1，2－聚丁二烯作为一种弹性体，近十几年研究得较多，主要局限在它的链节结构（1，2－链节）与其物理机械性能的关系方面，其目的是为了弥补顺丁橡胶的不足。对于1，2－链节与其分子链的微观运动则研究得较少。然而这方面的研究对于1，2－聚丁二烯弹性体的开发和应用无疑是有益的。研究1，2－聚丁二烯的链节结构与其分子链的相互作用，首先需要选择适当的表征分子链的各种相互作用的参数。聚合物分子链的长程运动，可分为分子链内旋转运动和分子链间相互作用。其中分子链间相互作用通常用聚合物的内聚能密度表示，分子链内旋转运动决定分子链的柔顺性，而它们二者共同影响聚合物的玻璃化温度。因此实验中首先测定1，2－聚丁二烯的玻璃化温度和内聚能密度，从研究1，2－链节与1，2－聚丁二烯分子链的忌的相互作用和分子链间的相互作用着手。实验需要的1，2－聚丁二烯样品部分是用丁基锂制备的，也有别人提供的钼体系和铁体系的样品。样品的1，2－链节含量从8％至90％。主要用线膨胀法（还有DSC法及扭摆法）测定了1，2－聚丁二烯的玻璃化温度。不仅发现了1，2－聚丁二烯的玻璃化温度随1，2－链节增多而提高，而且得到了它们在玻璃化转变时的体积膨胀系数。这个系数对于后面研究分子链柔顺性是有用的。聚合物的内聚能密度是其溶解度参数的平方。实验选用特性粘数法测定1，2－聚丁二烯的溶解度参数，其中关键在于选择适当的溶剂。这方面失败的教训是由于所用的溶剂在化学结构和极性上与聚合物的相差甚大。由于这种限制，测定1，2－聚丁二烯的溶解度参数时，难以找到化学结构和极性合适且溶解度参数又相当的纯溶剂。因此按照溶解度参数理论，配制了不同溶解度参数的环已焓一甲苯混合溶剂，代替部分纯溶剂。测定结果表明，1，2－链节含量为16％的样品，其溶解度参数为8.6（[卡／立方厘米]~(1/2)），其余含量较高的样品，都是8.5（[卡/立方厘米]~(1/2)）。用混合溶剂测定聚合物的溶解度参数还是第一资，其可靠性取决于混合溶剂的溶解度参数的准确性。根据溶解度参数理论，我们提出克分子体积相近，且无特殊的相互作用的二元混合溶剂的溶解度参数，等于它们各自的溶解度参数按体积分数的加合。环已烷和甲苯的克分子体积分别为108.7和106.8立方厘米，它们的溶解度参数的极性分量S_极 → 0，再假定混合时没有吸热效应，它们二者按体积分数加合的溶解度参数可以定量使用。用时还从三个方面进行了验证，(1)用克分子体积相差较大(分别为147.4和89.4立方厘米)的正庚焓－苯混合溶剂作为反证；(2)根据特性粘数理论，用Matsuo方程；(3)由三元(溶剂1－溶剂2－聚合物)体系的Flory-Huggins相互作用参数等，它们都证实了上面提出的混合溶剂测定1,2－聚丁二烯溶解度参数的条件。根据前面的实验结果发现，1，2－链节与1，2－聚丁二烯的玻璃化温度有关，与其内聚能密度基本无关。建么1，2－链节必定与其分子链柔顺性有关。为了更准确地说明1，2－链节对1，2－聚丁二烯分子链柔顺性的影响，需要选择表征分子链柔顺性的参数。聚合物的分子链中相互作用的直观表现是它的分子链柔顺性，而分子链的柔顺性起因于它的链状分子和分子链的内旋转运动。因此我们选用分子链内旋转的参数（内旋转势垒和内旋转异构化能）表征1，2－聚丁二烯分子链的柔顺性。目前文献报道的计算分子链内旋转异构化能的方法，大多数是根据Gibbs-DiMarzio的玻璃化转变理论。这些方法一般都比较复杂。我们提出从聚合物发生玻璃化转变时的温度和体积膨胀系数，计算分子链内旋转异构化能的简便方法。这个方法的基本出发点是认为聚合物发生玻璃化转变时的自由体积，对不同结构的聚合物并非常数，其原因在于玻璃化转变时的聚合物体积膨胀系数部分地来自于分子链构象变化的贡献。分子链内旋转引起构象变化时，分子链的内旋转异构化能也相应地变化。因此玻璃化转变时，分子链的构象变化既对聚合物的体积膨胀系数有影响，又与分子链内旋转异构化能有联系，那么此时的聚合物的体积膨胀系数，与单个分子链的内旋转异构化能必然有某种联系。若用Δα·Tg（Δα是随态和玻璃态的体积膨胀系数）表示玻璃化温度Tg下，单个分子链处于能量状态∈的几率，Ng表示相同温度下，分子链中处于相同能量状态中的柔顺链分数，按照统计力学原理得到∈=-K·TgLn((Δα·Tg)/(1-Δα·Tg))。(1)

凝胶色谱和1，2聚丁二烯的溶液性质

一、根据凝胶色谱柱的单分散校准关系和试样的实效关系在概念和实质上的区别以及两者在理论上的定量速率，建议了一个从一组重均和数均分子量已确知的多分散试样的实验谱图同时订定凝胶色谱柱的分子量校准关系和扩展因子的计算觅数方法。用聚苯乙烯和聚丁二烯订定的扩展因子—算出体积依赖关系相互重合，与试样的结构无关。如将扩展因子视作常数时，其具体数值可从实验谱图的方差与实效关系和单分散校准关系的斜率比值之间的定量连系得到选定。二、对高1,2聚丁二烯的级份和原试样作了凝胶色谱、光散射和粘度的测量。建议了从一组分布宽度不等的试样的凝胶色谱数据和光散射及粘度测定结果求得单分散[3]-M方程的三种不同方法。用三种方法所得高1,2聚丁二烯的单分散[3]-M方程相互重合。三、导得了从凝胶色谱图所得乙均分子量的扩展改正因子。由光散射得到了乙均迥转半径与乙均分子量的实验数据，订定了单分散1,2聚丁二烯在溶液中的分子尺寸与分子量间的关系。对实验数据作进一步的分析，获得了高1,2聚丁二烯的特性比和空间住阻因子的具体数值，并讨论了1,2结构含量对形态结构的影响。

聚丁二烯的序列结构Ⅰ. ~(13)C-NMR研究聚丁二烯的序列结构 Ⅱ. 1,2-聚丁二烯的构象分析

本文详细分析了聚丁二烯分子链的序列结构，以聚丁二烯的(13)C-NMR波谱测试为依据，划分聚丁二烯分子链为三种序列、十七类脂碳碳核。在此基础上发现并论证了T_4碳核的存在，同时在聚丁二烯的~(13)C-NMR谱图上确认了与之对应的共振吸收峰－T_4峰。通过处理谱峰化学位移数据，得到一组计算聚丁二烯~(13)C-NMR谱图脂碳部分各谱峰化学位移的经验参数。应用这一组参数于聚丁二烯的~(13)C-NMR谱图（脂碳部分），各谱峰化学位移的计算值和实验值有良好的一致性。但是，与聚丁二烯分子链的1,2－序列两端的四类碳核：C_4、T_4、V_2和V_8相对应之谱峰的化学位移，其实验值一致地大于计算值而趋向低场方面，为深入研究聚丁二烯的链结构提供了有价值的情报。本文还讨论了对于4'峰和8'峰的归属，并对定量表征聚丁二烯分子链的序列结构进行了初步尝试。

全同1，2－聚丁二烯的合成及用~(13)C-NMR方法研究1，2－聚丁二烯的序列结构

采用Cr／Al催化体系，成功地合成了全同1，2－聚丁二烯（PBD），并用DSC方法、X－射线衍射、红外光谱及~(13)C－NMR的方法进行结构与物性测定，得如下结果：全同1，2－PBD的熔点为124.3℃；三角晶系中，分子链成了螺旋，晶胞参数为a＝17.3A，c＝ 6.5A；在红外光谱中，其特征谱带出现在694.4 cm~(-1)处；在~(13)C－NMR谱中仅出现四条谱峰，其化学位移分别为142.51、111.56、39.26、37.43 ppm。全同1，2－PBD的~(13)C－NMR谱提供的实验数据表明，在~(13)C－NMR谱中1，2－PBD－CH二碳十个五元组谱峰的归属是有别于Elgert、Kumar已有的归属。它属于一种新的归属，与半经验方法所推演的结果相符。它恰巧同聚丙烯侧甲基五元组谱峰的归属一致。采用半经验方法研究了1，2－PBD的~(13)C－NMR增中CH二碳五元组、CH_2－碳四元组及六元组共振谱峰，同时讨论了模型链的链长、温度以及立构序列的排列对各立构序列键概率的影响，求得了相应的r值。同时采用经验方法对1，2－PBD的~(13)C－NMR谱中CH_2=碳、CH－碳五元组及CH_2－碳四元组谱峰做了归属。两种方法对CH_2－碳谱峰的归属得到了一致的结果。

1. 稀土催化体系异戊二烯本体聚合动力学 2. 不同催化剂对聚异戊二烯甲苯溶液的作用

本文回顾和评述了Ziegler-Natra催化双烯定向聚合的发展，现状及展望，特别是较为详细地讨论了稀土体系的聚合催化剂，聚合机理，聚合动力学以及双烯本体聚合的有关问题。本工作的第一部分内容研究了异戊二烯在Nd(naph)_3 + Al(i-Bu)_3 + Al_2Et_3Cl_3催化体系作用下的本体聚合热效应及本休聚合动力学。指出任本实验条件，温度在-10 ℃ - +5 ℃范围内，聚合体系内温度和聚合环境温度基本一致。在此实验条件下，聚合过程可分为三阶段：聚合初期，聚合活性中心数目尚未稳定，聚合速率逐渐增大，为非稳态聚合阶段；聚合中期，聚合速率恒定，聚合呈稳态特征；聚合后期，聚合为扩散控制阶段。并得到稳太聚合阶段的聚合动力学方程 R_p = k_p[Cat]~(1.96)M. 其聚合反应表观活化能为16.7 kcal/mol。同时考究了聚合物特性粘数和分子量随聚合转化率，聚合催化剂用量，聚合温度等等变化民政部实验结果表明，该催化体系异戊二烯本体聚合仍具有活性聚合的某些特征。本工作的第二部分根据不同催化剂对聚异戊二烯甲苯溶液的作用结果，解释了TiCl_4 + Al(i-Bu)_3催化体系异戊二烯本体聚合转化率很低。聚合产物的凝胶含量较高，而NCl(naph)_3 + Al(i-Bu)_3 + Al_2Et_3Cl_3催化体系异戊二烯本体聚合转化率很容易达到80%。 聚合产物基本不含凝胶的实验事实。实验结果表明，将Ti催化剂加入异戊胶液中，有凝胶生成，且凝胶生成量随催化剂用量的增大而增大。而Nd催化剂不能使异戊胶液生成凝胶。这证实了在异戊二烯本体聚合和溶液聚合中，由于Ti催化剂的阳离子活性，可使线性聚异戊二烯中的不饱合双键发生阳离子反应，生成聚集体结构，星形结构、三维网状结构等三种可能结构的凝胶大分子。从而说明因生成结构紧密的凝胶分子将聚合活性中心紧紧地包围在其中，单体向活性能心扩散困难，致使Ti体系异戊二烯聚合转化率很难提高。根据红外及核磁谱图，Ti或Nd催化剂的加入均未改变聚合物的微观结构，更无环化结构生成。认为聚合物在两催化剂作用下，特性粘数的降低是由于聚合物链存在的不稳定位置及不饱合双键在催化剂的作用下发生了断链或断链后进一步支化所引起的。

1. 大鼠海马-前额叶回路在学习记忆中的作用2. 芬克罗酮改善恒河猴空间工作记忆的谷氨酸机制

一、大鼠海马-前额叶回路在学习记忆中的作用 解剖学研究证实大鼠和猴的海马结构（hippocampal formation, HF；本文‘海马 (hippocampus, Hip)’一词即指海马结构）和前额叶 (prefrontal cortex, PFC) 之间存在一条单向、同侧和单突触的神经回路，即海马-前额叶回路（Hip-PFC回路）。Hip和PFC均参与学习记忆等多种认知功能，PFC是工作记忆的关键脑区，而Hip是空间参考记忆的关键脑区。虽然人们已经对PFC和Hip进行了广泛深入的研究，但对Hip-PFC回路参与哪些认知功能还知之甚少。本研究的目的就是通过暂时阻断Hip-PFC回路，探讨其在学习和记忆中的作用。 在大鼠，Hip-PFC回路中的纤维主要从Hip腹部 (ventral hippocampus, VH)发出，投射到PFC的前边缘皮质(prelimbic cortex, PLC)、下边缘皮质 (infralimbic cortex, ILC) 和外侧前额叶 (lateral prefrontal cortex) 等亚区，其中PLC是Hip-PFC主要投射的区域。我们通过给动物安装慢性导管向脑内注射GABAA受体激动剂muscimol (MU) 阻断Hip-PFC回路。注射位点包括 ①双侧PLC，②双侧VH，③一侧VH和对侧PLC (VH-PLC)。我们首先观察了在PLC或VH局部注射MU对自由活动大鼠PLC和VH脑电功率的影响，并以此确定在行为实验中所用蝇蕈醇的剂量。然后采用T-迷宫空间交互延缓作业 (spatial delayed alternation task) 测试Hip-PFC回路被阻断的动物的空间工作记忆功能；采用被动回避作业 (passive avoidance task) 测试其情绪相关记忆的能力（训练前给药；24 h后重测试）；采用Morris水迷宫作业 (Morris water maze task) 测试其空间参考记忆的能力（每天训练前给药；训练期（3 d）结束24 h后重测试）。结果表明：在大鼠PLC或VH局部注射0.5 μg/0.25μl MU后30 min显著抑制VH 和PLC的脑电功率 (VH, p < 0.01; PLC, p < 0.05 vs. PBS/baseline)。注射MU (0.5 μg/0.25μl) 到 ①双侧PLC、②双侧VH、③VH-PLC均显著降低动物在空间交互延缓作业 (All p < 0.001, vs. PBS) 和空间Morris水迷宫作业中的成绩 (All p < 0.05, vs. PBS)，表明Hip-PFC回路在空间工作记忆（空间短时记忆）和在空间参考记忆（空间长时记忆）中均起重要作用。在空间交互延缓作业中，双侧PLC被抑制的大鼠的成绩显著低于双侧VH或VH-PLC被抑制的动物，说明PFC在空间工作记忆功能中占有主导地位。在被动回避作业中，双侧VH被抑制动物的回避反应的潜伏期显著短于对照动物 (p < 0.05 vs. PBS)，说明双侧VH被抑制动物的情绪记忆受损；而双侧PLC或VH-PLC被抑制的动物其回避反应的潜伏期与对照动物无显著差异 (PLC, p > 0.9; VH-PLC, p > 0.3 vs. PBS)，表明双侧PLC或VH-PLC被抑制的动物情绪记忆正常。被动回避作业的结果说明VH参与情绪记忆的形成，但Hip-PFC回路在情绪记忆形成中不起重要作用。 以上结果表明，大鼠Hip-PFC回路参与空间工作记忆和空间参考记忆而不是情绪记忆功能。情绪记忆的关键脑结构是杏仁复合体 (amygdala complex, AMC)，VH与AMC有密切的纤维联系。VH被抑制的大鼠情绪记忆受损，说明情绪记忆可能与AMC-Hip回路有关。情绪记忆与空间记忆（参考记忆和工作记忆）在解剖上的分离说明，对于不同类型的记忆来说，其在脑内的信息加工过程是并行的。神经回路内部的信息加工过程则是串行的，回路上任何一个结构的破坏均可导致回路功能的损伤。本研究的结果为学习记忆的“多重记忆系统”理论和记忆信息加工的串行并行机制提供了新的实验证据。 二、芬克罗酮改善成年恒河猴空间工作记忆的谷氨酸机制 芬克罗酮是中科院昆明植物所郝小江等合成的取代吡咯烷酮类化合物。中科院昆明动物所蔡景霞等发现芬克罗酮能改善东莨菪碱、育亨宾等导致的多种动物的不同类型的学习记忆障碍，提高老年动物的学习记忆能力，尤其是老年猴的空间工作记忆。已证实芬克罗酮为部分钙激动剂，可使脑缺血沙土鼠脑内升高的谷氨酸降低，而使正常的沙土鼠海马胞外谷氨酸释放增加。那么芬克罗酮能否提高正常动物的学习记忆，其对正常动物学习记忆的提高是否与其增加谷氨酸的释放有关？本研究采用空间延缓反应作业和谷氨酸NMDA受体拮抗剂MK-801在正常成年猴恒河猴上探讨了以上问题。 结果表明，口服芬克罗酮可显著提高成年猴的空间工作记忆，其量效曲线呈倒‘U’形，符合许多促智药的量效特点。0.25 mg/kg和0.5 mg/kg为芬克罗酮的最佳有效剂量 (p < 0.05 vs. 安慰剂)。肌注MK-801 (0.1 mg/kg) 显著降低成年猴的空间工作记忆 (p < 0.01 vs. 安慰剂)，而口服2.0 mg/kg和4.0 mg/kg的芬克罗酮则显著改善MK-801导致的工作记忆障碍 (p < 0.05 vs. MK-801)。芬克罗酮的所有测试剂量不影响猴在作业中的反应时 (p > 0.05 vs. 安慰剂)，表明芬克罗酮在该剂量范围不影响动物的运动能力。 本研究结果提示，芬克罗酮可能通钙激动作用促进谷氨酸的释放，在一定剂量范围内提高胞外谷氨酸水平，提高正常动物的空间工作记忆等认知功能。 关键词：芬克罗酮，恒河猴，空间工作记忆，空间延缓反应作业，谷氨酸，MK-801

Magnetic frustration induced quantum phase transitions in the S=1/2 vertically asymmetric diamond chain

This work was supported by the National Basic Research Program of China (973 Program) grant No. G2009CB929300 and the National Natural Science Foundation of China under Grant Nos. 60521001 and 60776061.

1.2 kW高功率1319 nm波长全固态激光器

近年来,高功率1319 nm波长全固态激光器成为激光领域的研究热点之一,它可以广泛应用于光纤通信、激光医疗、频率转换、激光武器等领域.本实验室采用独特的双棒串接热补偿技术,通过对Nd:YAG激光晶体主振荡波长1064 nm及次振荡波长的抑制,实现了最高输出功率为1261 W的1319 nm波长激光输出,光光转换效率为21.7%.