模拟生物膜的电化学研究

本文简要介绍了生物膜的组成、结构和一些基本性质，详细描述了各种生物膜模型（支撑磷脂双层膜、非支撑磷脂双层膜、泡囊等等）的制备方法。概要地总结了模拟生物膜的各个领域的研究情况，着重评述了模拟生物膜在电化学、生物传感器、膜片钳、图案化领域的研究进展。采用电化学、各种谱学以及扫描探针显微镜等方法对支撑双层磷脂膜、磷脂浇铸膜等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要结果如下：1．将一种支撑磷脂膜一杂化双层膜（Hbrid bilayerer membrane，HBM）首次用于钙离子与磷脂作用的研究，以Fe（CN）63-为探针，发现钙离子可诱导HBM产生离子通道，且通道的打开与关闭能反复运转，并用STM观察这一现象。2.Ru（bPy）32+的电化学发光法和电催化法被首先用于研究支持脂质双层膜（sBLM）的离子通道行为。高氯酸根可以诱导DODAB（dimethyldioctadecylammonium）产生离子通道行为。离子通道的产生存在着一个闺值，当高氯酸根阴离子的浓度超过0.1μM时离子通道打开，当浓度低于0.1μM时离子通道关闭。当高氯酸根离子浓度高于0.1μM时，被打开的离子通道的数量随着高氯酸根阴离子浓度的增加而增加，在1200μM时达到平衡。离子通道的打开和关闭行为是可逆的。在此基础上，研制了一种用于检测高氯酸根离子的传感器。3，用循环伏安法和交流阻抗法研究了稀土离子与支撑磷脂双层膜的相互作用．稀土离子可以影响支撑磷脂双层膜的结构，使之产生一些小孔，通过这些小孔Fe（CN）63/4可以到达电极表面，显示其电化学行为。Fe（CN）63／4-的氧化还原电流随着稀土离子的浓度的增加而变大，对于E矿＋当浓度达到1．2卿时，电流不再增加。发现三种稀土离子与膜作用的能力如下：Eu3+＞Th3＋＞La3＋。4．铁氰酸根离子通常被用来作离子通道传感器的标记物。在本项工作中，我们首次发现铁氰酸根离子本身也可以作为一种刺激物来控制玻碳电极上DDAB（一种合成磷脂）制备出的支撑双层磷脂膜的通透性。我们利用循环伏安、交流阻抗的方法来研究这种现象。支撑双层磷脂膜与铁氰化物的反应与时间有关。进一步地，我们研制了一种铁氰酸根离子传感器。这种离子通道响应灵敏度较高，它可以检测的铁氰化物的最小浓度为5μM。5．稳定的磷脂浇铸膜是通过把含磷脂的氯仿溶液浇铸到玻碳电极上制备的。我们把一种新的媒介质一去甲肾上腺素嵌入到这种磷脂浇铸膜中。磷脂浇铸膜可以被视为一种生物膜模型。用这个体系对抗坏血酸进行电催化氧化，与在裸玻碳电极上相比，阳极过电位降低了约250 mV。浇铸膜内去甲肾上腺素的电化学行为是受扩散控制的，其扩散系数是1.87×10-5cm2／s。在浓度为0.5-10 mmol／L的范围内，催化电流随抗坏血酸的浓度增大而呈线性增加。在同时含有抗坏血酸和尿酸的溶液中，我们用循环伏安法可以同时侧得两个峰，这两个峰之间的峰位差大约为147mV。6．卵磷脂泡囊和血红蛋白在热解石墨电极上制备的薄膜内，血红蛋白可以实现其直接电化学。血红蛋白在薄膜内表现出薄层电化学行为。其式电位E0在pH 3.5-7.0内随pH值直线变化，斜率为-46.4 mV/pH。磷脂膜内的血红蛋白对H2O2显示了很好的催化还原行为。基于此，研制了无媒介体的H2O2传感器。7．我们合成了一种人工磷脂（二甲基二（十二烷基）澳化钱，DDAB）保护的金纳米粒子。在这些金纳米粒子的促进下，血红蛋白可以表现出直接电子转移（DET）反应，其式电位位于-169mVvs Ag/AgCl参比电极。光谱数据表明电极上的血红蛋白没有变性。这种磷脂保护的金纳米粒子很稳定（至少8个月），它们的平均直径是6.42nm。这是首次应用单层膜保护的纳米粒子去实现蛋白质的直接电化学反应。8．我们在一种新的基底一碳电极上构建了杂化双层膜（HBM）。这是对其它基底上构建的HBM的一种扩展。首先，通过电化学扫描将烷基胺修饰在碳电极表面，使之在电极上形成单层膜。由于烷基链部分向外，因此所构筑的界面是疏水的。然后在碳电极的疏水表面铺展一层磷脂单层膜。所生成的HBM通过电化学和ATR-FTIR技术来表征。根据ATR-FTIR的结果，脂质的有序常数（S）为0.73。这种杂化膜具有磷脂／烷基硫醇HBM的优点。这种HBM在生物传感面具有潜在的应用。

两个冠醚分子在简正坐标分析及NRCC程序在微机上的移植

本文用加拿大国立研究院(National Research Council of Canada) Fuhrer等人编制的FORTRAN语言程序（以下简称NRCC程序），对两个冠醚类化合物进行了简正坐标分析，这两个化合物分子是二氧六环(C_4H_8O_2)和12－冠－4(C_8H_(16)O_4)。作者用Synder和Zerbi提出的一般价力场，计算了二氧六环的36个简正振动频率，精化四次后的结果误差为14.04 cm~(-1)，得到了二氧六环的精化力场和势能分析矩阵；做了12－冠－4－的中红外光谱(3200-5000cm~(-1))。远红外光谱(500-70cm~(-1))和拉曼光谱(3200-50 cm~(-1)，从而归属出12－冠－4的78个简正振动频率实验值；利用二氧六环的精化力场作为初始力场，计算了12－冠－4的简正振动频率，对78个简正振动频率进行了精化计算，精化三次后的结果误差为13.99 cm~(-1)，精化后得到12－冠－4的精化力场和势能分布矩阵；将NRCC程序以BASIC语言移至TRS-80微型机上，对二氧六环进行了计算，结果良好，首次给出二氧六环一般价力场的势能分布。一、对二氧六环的处理 二氧六环分子式C_4H_8O_2，合14个原子，有3N－6＝36个简正振动频率。分子结构系由二个乙氧基(-CH_2-CH_2-O-)单元组成的含有四个碳，两个氧的六元环，平衡态分子为椅式构象，属于C_(2h)点群，36个简正振动频率分为四个对称类Ag、Au、Bg和Bu，分布是：Ag 10个，Bg 8个，Au 9个，Bu9个。二氧六环的分子结构及坐标示意图见28而图5，定义了14个伸缩内坐标，26个弯曲内坐标，6个扭曲内坐标，共46个，C－C键长1.54A，C-O键长1.41 A，C－H键长1.096A，键角都用109°28'。用CART程序（NRCC程序之一）计算二氧六环14个原子的笛卡尔坐标，用GMAT程序（NRCC程序之二）计算其B矩阵和G矩阵，用FPERT程序（NRCC程序之三）计算其简正振动频率、精化力场，计算用一般价力场，引入V矩阵对称化，将46个坐标化为46个（内）对称坐标，10个多余坐标在FPERT程序计算中除去。二、对12－冠－4的处理 12－冠－4分子式C_8H_(16)O_4，含28个原子，共3N－6＝78个简正振动频率，分子结构为四个乙氧基(-CH_2-CH_2-O-)单元组成的含八个碳、四个氧的12元环，自由分子的12－冠－4属于C点群。结构数据引自Groth的X光衍射分数和坐标，自己编制了BASIC语言程度将分数坐标化为笛卡尔坐标，用GMAT程序计算B矩阵和G矩阵，FPERT程序计算78个简正振动频率、精化力场、计算势能分布矩阵，引入U矩阵将92个内坐标化为92个对称坐标，14个多余坐标在FPERT程序中自动除去。三、结果 势能分布矩阵给出分子的振动归属，对这两个冠醚类分子的3N－6个简正振动频率，可以划分为五个振动区域。1．C－H伸缩振动区（3000－2800 cm~(-1)） 在该区中，二氧六环有八个值：2974、2966、2854和2867 cm~(-1)各两个，12－冠－4有16个值：2935、2923、2915和2907 cm~(-1)各两个，2860 cm~(-1)8个，高于2900 cm~(-1)者为反对称伸缩振动，低于2900 cm~(-1)者为对称伸缩振动。2．亚甲基弯曲振动之一(1500-1400 cm~(-1)) 该区的主要振动是亚甲基剪式振动(Scissor)，其它振动小于10％二氧六环在该区有四个频率：1443、1461、1451和1457 cm~(-1)，12－冠－4有八个频率：1466、1450、1450和1405 cm~(-1)各两个。3．亚甲基弯曲振动区二(1400-1200 cm~(-1))该区的主要振动模式为亚甲基的颤动(wag)、卷曲(twist)和摆动(rock)振动，其它振动小于13％。二氧六环在该区有八个频率：1334、1303、1396、1216、1367、1264、1377和1296 cm~(-1)，12－冠－4有十六个频率：1388、1363、……1229 cm~(-1)（其中1288、1307cm~(-1)非简并，其余皆两重简并）。4．环的骨架伸缩振动区(1200-600 cm~(-1))该区振动模式复杂，除环的骨架伸缩振动外，还有亚甲基的wag、twist、rock以及环的骨架弯曲振动，而且这些振动的势能分布值都不小。二氧六环在该区有十一个频率，从1127至610 cm~(-1)，12－冠－4有二十个频率，从1135至184 cm~(-1)且大都是二重简并的。5．低频区(600-50cm~(-1))这两个分子在低频区的势能分布略有差别。二氧六环在该区有五个频率：503、486、427、276和224 cm~(-1)，主要振动模式为骨架弯曲振动和扭曲振动，C－O、C－C的扭曲振动在三个最低频率中分布占10－30％。12－冠－4在该区有18个频率，除570和547cm~(-1)处，都是二重简并的，六个最低频率的振动模式完全属于C－O、C－C键的扭曲振动，其它振动小于10％，所以200 cm~(-1)以下可称为12－冠－4的扭曲振动区，在600－200cm~(-1)之间的12个频率主要是骨架的弯曲振动，也有一定量的亚甲基wag、twist、rock振动。12－冠－4的简正坐标分析尚未有人做过。二氧六环的计算结果与Snyder和Zerbi的分析相吻合，12－冠－4和二氧六环两分子势能分布的相对一致性证明了对12－冠－4的简正坐标分析基本是正确的。本文比较了二分子的力常数和振动频率，探讨了环的大小对振动光谱的影响。四、NRCC程序简介 NRCC程序由CART、GMAT和FPERT三个程序组成，即可联一起运用，亦可分开独立进行运算。该程序功能强，所占内存大，适于大、中型计算机使用。CART程序之名字取自Cartisian Co-or-dinates的前四个字母，功能系由分子结构参数（键长、键角）计算分子内各原子的笛卡尔坐标。GMAT程序之名字取自G matrix的前四个字母，功能系由分子内各原子的笛卡尔坐标，原子质量和内坐标定义计算分子内各原子的坐标交换矩阵B和Wilson振动动能矩阵G。FPERT程序之名字取自F Perturbation的前五个字母，功能系由分子振动功能矩阵G、势能常数即力常数矩阵F计算分子的简正振动频率和势能分布矩阵，再通过实验频率精化势能矩阵F。NRCC程序可对含30个原子、60个内坐标的分子进行简正坐标分析，扩充后容量增大一倍。该程序可选用一般价力场(General Valence Force Field, 简称GVFF)和UBS力场(Urey-Bradley-Shimanouchi Force Field)，简称UBSFF或UBFF)。可选用对称化U矩阵，可自行决定力场精化次数和阻尼常数以限制精化结果的收敛性。五、NRCC程序在TRS－80微型机上移植试尝（该部分曾在第三届长春夏季化学讨论会上宣读）针对NRCC程序占内存空间大、难以在微型机上实现的情况，作者将NRCC程序改编为BASIC语言，改变程序的原来结构，形成一组BASIC语言程序：CART／BAS、GMAT／BAS和VIFR／BAS，改编后的BASIC程序在TRS－80微型机调试通过，TRS－80机字长8位，New Dos系统内存32K。改写后的程序只保持了原程序的基本原理，在内存，语句上改动很大，以适于微型机使用。数据在程序中直接嵌入，利于修改替换，且BASIC语言简单易学，便于操作。CART／BAS程序可计算含30个原子以内的分子的笛卡尔坐标，GMAT／BAS程序可计算含20个原子、45个内坐标的分子的G矩阵，VIFR／BAS程序可计算含15个原子的分子的简正振动频率。利用这组程序，作者以二氧六环分子为例做了一些试尝运算，误差14.4 cm~(-1)，相对误差1.8%，结果较理想。

锌电极在碱性溶液中阳极溶解的中间步骤的研究

用恒电位下电流衰减和动电位扫描方法研究了锌电极在KOH溶液中阳极溶解过程的中间吸附步骤；用旋转圆盘电极动电位扫描法考察了不同扫描速度下传质过程的影响。在接近于锌的阳极活性溶解的电位区，在恒电位下，衰减的电流的对数lgi与时间t呈线性关系，在电流降的最初350ms（毫秒）的时间内，这一直线的斜率(partial deriv)lgi/(partial deriv)t与氢氧根离子浓度[OH~-]成直线关系。在随后的350ms至1000ms的时间内，直线的斜率((partial deriv)lgi/(partial deriv)t)'与[OH~-]~2成直线关系。在用动电位法快速扫描时，在动电位极化曲线上，出现一个尖锐的电流峰ip，扫描速度S越大，ip也越大，相应的峰电位φ_p也越往正方向推移。峰电位φ_p与扫描速度的对数lgS呈线性关系，当S = 1200-9000 mV/sec., 这一直线的斜率(partial deriv)φ_p/(partial deriv)lgS = 120 mV；当扫描速度稍慢，S = 100-1200 mV/sec., 直线的斜率((partial deriv)φ_p/(partial deriv)lgS)' = 60 mV。峰电位φ_p与lg[OH~-]也呈直线关系，在很快扫描速度下(S > 1200 mV/sec.)，斜率(partial deriv)φ_p/(partial deriv)lg[OH~-] = -120 mV；当扫描速度稍慢 (100-1200 mV/sec.)，φ_p与lg a_(OH~-)近似地也呈直线关系，其斜率(partial deriv)φ_p/(partial deriv)lga_(OH~-) = -84 mV。在较快的扫描速度下(例如500 mV/sec.)，峰电流ip与电极转速ω无关，表明在快速扫描时，锌电极表面上进行电化学反应与溶液中的传质过程无关，因而所得结果可反映不受扩散干扰的锌的阳极溶解动力学。设在KOH溶液中，锌的阳极溶解过程前二步的电化学吸附反应如下：Zn + OH~- <-> (ZnOH)_吸 + e~- 1-θ_1-θ_2 θ_1 (ZnOH)_吸 + OH~- <-> [Zn(OH)_2]_吸 + e~- θ_1 θ_2则由理论的动力学方程式与上述实验结果基本上相符。

稀土与酸性磷（膦）酸酯固体配合物的合成、结构和振动光谱研究

本文合成了Ln(DMD)_3 (Ln = La, Pr, Sm, Eu, Ho, Yb, Lu, Y), Ln(DEP)_3 (Ln = La, Sm, Eu, Ho, Yb), Ln (DBP)_3 (Ln = La, Eu, Yb), Ln(BBP)_3 (Ln = La, Eu, Yb), Ln(DEHP)_3 (Ln = La, Ce,..., Lu, Y), Ln(EH[EHP])_3 (Ln = La, Ce,..., Lu, Y), 其中Ln(DMP)_3, Ln(DEP)_3, Ln (DBP)_3, Ln(BBP)_3为本文首次合成。培养出了未见文献报导的Pr(DMP)_3, La(DMP)_3·TMP配合物的单晶，晶体结构表明，Pr(DMP)_3中Pr原子的配位数为6， 配位多面体为稍扭曲的正八面体，配体以“O-P-O”桥和稀土离子配位而形成奇特的“双桥二十四环”的环套环的网状结构。La(DMP)_3·TMP中，La的配位数为7，配位多面体为扭曲的单帽三棱柱，配合物中中性磷酸酯TMP以P=0中的O与La配位，酸性配体以“O-P-O”桥的形式和La配位而形成奇特的“交替二—四桥”的链状结构。这两种配位方式及结构是文献中未报导过的。对配合物进行了热分析，根据热失重百分数并结合残渣的红外光谱证实，最终的分解产物为稀土偏酸盐。研究了配合物在4000-100cm~(-1)范围内的FTS-IR光谱和1500-50cm~(-1)范围内的拉曼光谱，对其主要的振动谱带进行了归属。其中150cm~(-1)附近的“稀土敏感带”指认为Ln-O配位键的伸缩振动带（νLn-O）。我们还指认了与配位密切相关的PO_2基团的ν_(as)PO_2带为1200-1136cm~(-1)，ν_sPO_2带为1126- 1064cm~(-1)。同时对Ln(DRP)_3配合物的ν_(as)PO_2(c), ν_sPO_2(c), νc-o-(p)异相，νc-o-(p)同相，νc-o-(o)，δPO_2等的振动带以及Ln(RRP)_3配合物中νp-o-(c), νp-c, νc-c-(o), νc-c-(p), δPO_2等的振动带进行了相应的指认。νLn-o频率较低，力常数（约为0.2mDyn/A）较小，所以Ln-o键基本上为离子键，配合物Δν值（Δν = ν_(as)PO_2 - ν_sPO_2）远小于Na盐中的Δν值，Ln-O键具有部分共价性质且随“镧系收缩”Ln-O键共价成分增大。通过对Ln(DRP)_3类配合物振动光谱的研究，Ln(DRP)_3配合物具有和Pr(DMP)_3单晶相似的配位形式和结构类型。Ln(RRP)_3的振动光谱和Ln(EH[EHP])_3的快原子轰击质谱结果, Ln(RRP)_3类配合物具有与Pr(DMP)_3相类似的确配位形式和结构类型。利用配合物的结构，对HDEHP和HEH[EHP]萃取稀土离子的萃取机理给予解释和说明。

印度人群线粒体 DNA 系统发育基因组学研究

人类线粒体DNA(mtDNA)是一个长度16,569bp 的环状分子，编码13 种蛋白 质、22 种tRNA 和2 种rRNA。由于mtDNA 全基因组信息具有缺乏重组、母系 遗传、高突变速率和相对较高的分辨率等特点，近年来已经成为重建人类历史的 重要工具。这些研究已经证实，mtDNA 最古老的六个单倍型类群，L0-L5，在非 洲特异的出现；而6-7 万年前从L3 衍生出的M 和N 两个超类群最终占领了世界 其他地区。然而，mtDNA 全序列研究在世界上某些特定地区尚是一片空白，其 中之一便是作为人类“走出非洲”的关键区域——印度。 为弥补这一空白，我们从 1200 个印度样品中选择了131 个可以代表所有主 要单倍型类群的个体，进行了全基因组扩增和测序，手工重建并软件验证了系统 发育关系树。我们的结果发现了12 个新的印度特有单倍型类群(N5, R7, R8, R30, R31, M34-M40)，修订了11 个已知特有单倍型类群(N1d, R5, R6, U2a, U2b, U2c, M2, M4, M5, M6, M30)的定义，详细描述了存在于印度的欧洲特有类群(HV, JT, U, N1, W)。 这一工作产生了多个推论。第一个是关于人类“走出非洲”假说长期以来 存在的争论。欧亚大陆和大洋洲mtDNA 在M 和N(包括R)超类群系统发育关系 上星状和不重叠的分布，表明了人类走出非洲是沿着亚洲海岸线(即所谓的“南 方路线”)的一个快速扩散的过程。第二个推论是关于存在于印度的欧洲特有世 系。与典型的欧洲世系相比，这些世系仅仅存在一到两个突变，从而证实了新石 器时代以来来自于近东新月地带或中亚高原的基因流。第三个推论涉及一个早期 的印度全序列研究。仔细分析其数据表明，他们的数据丢失了很多基部的特有突 变并产生了多个幻影突变，从而证实了系统发育思想对检测数据质量的作用。 随着印度人群 mtDNA 全序列研究的完成，人类mtDNA 系统发育的基本框 架得以建立。人类mtDNA 明显地呈现出大洲特异性分布。目前已经有两种假说用来解释这一现象。传统的观点把这一现象归于遗传漂变；而近期的选择假说认 为选择在人类mtDNA 的分化中扮演了极其重要的角色，而气候是主要的选择压 力。为解决这一争论，我们收集了来自南亚、大洋洲和东亚三个具有不同气候的 地区的mtDNA，使用直接计数的办法比较了各个大洲之间同义突变和异义突变 的差异。结果表明，几乎在所有的基因中，异义突变的数量低于同义突变的数量， 从而表明纯净化选择是人类mtDNA 进化中的主要力量。然而，在这三个大洲之 间没有发现显著的差异，表明mtDNA 在这三个区域上所承受的选择压力基本相 同。这一结果表明，气候不大可能是造成人类mtDNA 分化的主要原因。

塔城黑白仰鼻猴（Rhinopithecus bieti）的觅食生态学和社会

从 1999 年4 月至2002 年六月间，对黑白仰鼻猴种群(Rhinopithecus bieti ) 的分布和生境状况进行了调查。与十年前的调查结果相比，本次调查新发现了4 个亚种群（指存在生境走廊的若干群体），但有5 个以前存在的群已经消失，现 存猴群数量为13 群，总体数量约为1200-1700 只。从西藏的芒康到云龙的龙马 山，随着海拔的降低，猴群可利用的植被类型也随之多样化。但由于砍伐、放牧、 开矿等因素的影响，猴群生境破碎化程度较高，连接猴群的生境走廊状况极差， 多数猴群孤立分布，并且存在小种群问题，生境走廊的维护和恢复已成为该物种 保护成功与否的关键。种群的总体数量下降了32%（不含4 个新发现的亚种群）， 其中4 群数量下降，4 群持平，1 群有所增长，5 群消失，这不容乐观的状况给 我们保护敲响了警钟。此外，基于以前的研究结果，暗针叶林、针阔混交林和栎 树林均为其适宜生境，夏季高山牧场则是由当地居民为放牧而砍伐、焚烧高海拔 带的暗针叶林而形成的林间空地。我们使用了1997 年的卫星影像和1958 年的航 拍地图来估算适宜生境和夏季高山牧场的面积。结果表明；1）在1997 年，黑白 仰鼻猴的适宜生境面积为4169 km2，夏季高山牧场的面积为1923 km2。2）在近 40 年中，黑白仰鼻猴的适宜生境面积下降了31％（约1887 km2），而夏季高山牧 场的面积则增加了204％（约1291 km2）。3）森林斑块的平均面积从15.6 km2 下降到5.4 km2。此外，夏季高山牧场的面积与当地居民的人口数量增长之间呈 正相关关系 (R2 ≥ 0.53，p < 0.05)。除非当地居民的人口数量增长模式或者传统 的生产生活方式发生改变，这种破碎化趋势将继续下去。 从1999 年三月至2000 年十二月对云南塔城(99o18’E, 27 o36’N, 活动范围在 2,700 – 3700 m asl)的一群黑白仰鼻猴收集了食性和时间预算的数据。通过状态 行为扫描的方式，主要记录了树冠中单雄组食用植物种类—部位。同时用显微镜对每个月的粪便样本进行了显微分析，以此作为食性的补充数据。仰鼻猴食用属 于28 科、42 属的59 种植物，共计90 个食用的植物种类—部位，其中冬季利用 21 个植物种类—部位，春季38 个，夏季39 个，秋季47 个。另一方面，该群年 平均花费日活动时间的35％进食，33％休息，15％移动，13％社会行为。日活 动时间预算分配、摄食不同食物类别的时间、粪便中食物残留物及食用植物种 类―部位的数目存在着季节性变化。食物种类与时间分配之间和之内的相关显然 是为了最大化觅食效率与最小化能量消耗。考虑到来自北面与南面的群的相关报 道，这个种对生境的适应性似乎与其他疣猴没什么区别，并无特化之处。因此， 这个种的最终生存预期要比以前乐观。 我们利用整个塔城猴群沿地面通过开阔地或喝水的机会，使我们能记录野外 种群的大小和组成（如性比等）以及通过分析依次经过个体间的时间间隔以量化 反映社会组织单元之间和之内的空间距离，用统计分析的方式来量化描述社会组 织的模式，发现塔城猴群由9 个单雄单元（OMUs）、5 个多雄单元（MMUs）和2 个全雄单元（AMUs）组成， 单雄单元、多雄单元和全雄单元内的个体分别约占 总数的58％、34％和8％，无论在开阔峡谷地域或水潭旁，单元内的时间间隔显 著短于单元间的时间间隔（开阔峡谷地域：非配对 t 检验，df = 49; p < 0.01， 水潭：非配对t 检验，df = 35; p < 0.01）。 在单雄单元的成年不等性比和成 年雌性与婴猴的比例显著大于多雄单元（开阔峡谷地域：非配对t 检验，df = 40; p < 0.05，水潭：非配对t 检验，df = 16; p < 0.05）。在全雄单元中有大量的 性别不明的未成年个体。此外，加之某些个案描述，论述了多雄单元存在的可能 性及与全雄单元和单雄单元之间的关系。

RECRYSTALLIZATION, IMPURITY MIGRATION AND OPTICAL ACTIVATION OF YB-IMPLANTED SILICON INDUCED BY RAPID THERMAL ANNEALING

The rapid thermal annealing temperature dependence of the recrystallization, Yb migration and its optical activation were studied for Yb-implanted silicon. For the annealing regime 800-1000-degrees-C, the Yb segregates both at the crystal/amorphous interface and at the surface, which is different from the usual segregation of Er at the crystal/amorphous interface, and the efficiency of optical activation also increases with annealing temperature. However, the amorphous layer regrows completely and no photoluminescence is observed after the annealing at 1200-degrees-C.

EFFECT OF TOTAL HYDROGEN CONTENT IN SILICON-NITRIDE SENSITIVE FILM ON PERFORMANCE OF ISFET

Quantitative determinations of the hydrogen content and its profile in silicon nitride sensitive films by the method of resonant nuclear reaction have been carried out. At a deposition temperature of 825-degrees-C, hydrogen exists in an LPCVD silicon nitride sensitive film and the hydrogen content on its surface is in the range (8-16) x 10(21) cm-3, depending on the different deposition processes used. This hydrogen content is larger than the (2-3) x 10(21) cm-3 in its interior part, which is homogeneous. Meanwhile, we observe separate peaks for the chemical bonding configurations of Si-H and N-H bonds, indicated by the infrared absorption bands Si-O (1106 cm-1), N-H (1200 cm-1), Si-H-3 (2258 cm-1) and N-H-2 (3349 cm-1), respectively. The worse linear range of the ISFET is caused by the presence of oxygen on the surface of the silicon nitride sensitive film. The existence of chemical bonding configurations of Si-H, N-H and N-Si on its surfaces is favourable for its pH response.

STUDY OF THE LONG-TERM STABILITY OF THE EFFECTIVE CONCENTRATION OF IONIZED SPACE CHARGES (N-EFF) OF NEUTRON-IRRADIATED SILICON DETECTORS FABRICATED BY VARIOUS THERMAL-OXIDATION PROCESSES

Experimental study of the reverse annealing of the effective concentration of ionized space charges (N-eff, also called effective doping or impurity concentration) of neutron irradiated high resistivity silicon detectors fabricated on wafers with various thermal oxides has been conducted at room temperature (RT) and elevated temperature (ET). Various thermal oxidations with temperatures ranging from 975 degrees C to 1200 degrees C with and without trichlorethane (TCA), which result in different concentrations of oxygen and carbon impurities, have been used. It has been found that, the RT annealing of the N-eff is hindered initially (t < 42 days after the radiation) for detectors made on the oxides with high carbon concentrations, and there was no carbon effect on the long term (t > 42 days after the radiation) N-eff reverse annealing. No apparent effect of oxygen on the stability of N-eff has been observed at RT. At elevated temperature (80 degrees C), no significant difference in annealing behavior has been found for detectors fabricated on silicon wafers with various thermal oxides. It is apparent that for the initial stages (first and/or second) of N-eff reverse annealing, there may tie no dependence on the oxygen and carbon concentrations in the ranges studied.

Thermal analysis and test for single concentrator solar cells

A thermal model for concentrator solar cells based on energy conservation principles was designed. Under 400X concentration with no cooling aid, the cell temperature would get up to about 1200℃.Metal plates were used as heat sinks for cooling the system, which remarkably reduce the cell temperature. For a fixed concentration ratio, the cell temperature reduced as the heat sink area increased. In order to keep the cell at a constant temperature, the heat sink area needs to increase linearly as a function of the concentration ratio. GaInP/GaAs/Ge triple-junction solar cells were fabricated to verify the model. A cell temperature of 37℃ was measured when using a heat sink at 400X concentratration.

Pulse Compression by Filamentation in Argon with an Acoustic Optical Programmable Dispersive Filter for Predispersion Compensation

We have experimentally demonstrated pulses 0.4 mJ in duration smaller than 12 fs with an excellent spatial beam profile by self-guided propagation in argon. The original 52 fs pulses from the chirped pulsed amplification laser system are first precompressed to 32 fs by inserting an acoustic optical programmable dispersive filter instrument into the laser system for spectrum reshaping and dispersion compensation, and the pulse spectrum is subsequently broadened by filamentation in an argon cell. By using chirped mirrors for post-dispersion compensation, the pulses are successfully compressed to smaller than 12 fs.

带有锥形增益区14xxnm量子阱激光器的研制

利用MOCVD生长了14xxnm AlGaInAs/AlInAs/InP应变量子阱外延片.采用带有锥形增益区脊型波导结构和普通条形脊型波导结构在相同的实验条件下制作800μm腔长激光器管芯,在相同的驱动电流下前者可以获得更高的输出光功率,而且P-Ⅰ曲线线性度较好、饱和电流高.1200μm腔长带有锥形增益区脊型波导结构管芯功率达到500mW,饱和电流3A以上,峰值波长1460nm,远场发散角为39°×11°.

硅基二氧化硅波导的应力和偏振相关性的数值分析

使用有限元方法分析了硅基二氧化硅光波导的应力分布，结果表明波导主要受横向压应力影响，而且应力主要集中在芯区和包层的界面附近。根据波导的应力分布，得出波导的折射率分布，并使用ADI全矢量方法示解出波导的模式折射率。比较考虑应力和未考虑应力的波导模式折射率可以得出

分子束外延AlGaN/GaN异质结场效应晶体管材料

用自组装的氮源分子束外延（NH_3-MBE）系统和射频等离子体辅助分子束外延（PA-MBE）系统在C面蓝宝石衬底上外延了优质GaN以及AlGaN/GaN二维电子气材料。GaN膜（1.2 μm厚）室温电子迁移率达300 cm~2/V·s，背景电子浓度低至2 * 10~(17) cm~(-3)。双晶X射线衍射（0002）摇摆曲线半高宽为6 arcmin。AlGaN/GaN二维电子气材料最高的室温和77 K二维电子气电子迁移率分别为730 cm~2/V·s和1200 cm~2/V·s，相应的电子面密度分别是7.6 * 10~(12) cm~(-2)和7.1 * 10~(12) cm~(-2)；用所外延的AlGaN/GaN二维电子气材料制备出了性能良好的AlGaN/GaN HFET（异质结场效应晶体管），室温跨导为50 mS/mm（栅长1 μm），截止频率达13 GHz（栅长0.5 μm）。该器件在300 ℃出现明显的并联电导，这可能是材料中的深中心在高温被激活所致。